负反馈电路性能和自激震荡.ppt

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1、下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页放大：放大：反馈：反馈：叠加：叠加：基本放大基本放大电路电路Ao反馈回路反馈回路F+输出信号输出信号输入信号输入信号反馈信号反馈信号差值信号差值信号17.2.2 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页闭环闭环闭环闭环放大倍数放大倍数放大倍数放大倍数反馈反馈反馈反馈电路电路电路电路F F F F基本放大基本放大基本放大基本放大电路电路电路电路A A+反馈放大电路的基本方程反馈放大电路的基本方程闭环电路的放大倍数：闭环电路的放大倍数：下一页下一页总目录总目录 章目录章目

2、录返回返回上一页上一页1.1.降低放大倍数降低放大倍数降低放大倍数降低放大倍数 负反馈使放大倍数下降。负反馈使放大倍数下降。负反馈使放大倍数下降。负反馈使放大倍数下降。则有：则有：同相，所以同相，所以 AF 是正实数是正实数负反馈时，负反馈时，|1+|1+AFAF|称为反馈深度，其值愈大，负反馈作用称为反馈深度，其值愈大，负反馈作用称为反馈深度，其值愈大，负反馈作用称为反馈深度，其值愈大，负反馈作用愈强，愈强，愈强，愈强，A Af f也就愈小。也就愈小。也就愈小。也就愈小。射极输出器、不带旁路电容的共射放大电路的射极输出器、不带旁路电容的共射放大电路的电压放大倍数较低就是因为电路中引入了负反馈

3、。电压放大倍数较低就是因为电路中引入了负反馈。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2.2.2.2.提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性引入负反馈使放大倍数的稳定性提高。引入负反馈使放大倍数的稳定性提高。引入负反馈使放大倍数的稳定性提高。引入负反馈使放大倍数的稳定性提高。放大倍数下降至放大倍数下降至放大倍数下降至放大倍数下降至1 1/(/(1+|1+|AFAF|)|)倍，其稳定性提高倍，其稳定性提高倍，其稳定性提高倍，其稳定性提高1+|1+|AFAF|倍。倍。倍。倍。若若|AF|1，称为，称为深度负反馈深度负反馈，此时：，此时：在

4、深度负反馈的情况在深度负反馈的情况在深度负反馈的情况在深度负反馈的情况下，闭环放大倍数仅与反下，闭环放大倍数仅与反下，闭环放大倍数仅与反下，闭环放大倍数仅与反馈电路的参数有关。馈电路的参数有关。馈电路的参数有关。馈电路的参数有关。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页例例：|A|=300，|F|=0.01。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3.3.改善波形失真改善波形失真改善波形失真改善波形失真Auiufud加反馈前加反馈前加反馈前加反馈前加反馈后加反馈后加反馈后加反馈后uo大大略小略小略大略大略小略小略大略大 负反馈是利用失真的波形来改善波形的失真

5、，负反馈是利用失真的波形来改善波形的失真，负反馈是利用失真的波形来改善波形的失真，负反馈是利用失真的波形来改善波形的失真，因此只能减小失真，而不能完全消除失真。因此只能减小失真，而不能完全消除失真。因此只能减小失真，而不能完全消除失真。因此只能减小失真，而不能完全消除失真。uoAF小小接近正弦波接近正弦波正弦波正弦波ui下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页频频频频率率率率特特特特性性性性幅频特性：幅频特性：幅频特性：幅频特性：电压放大倍数的模电压放大倍数的模电压放大倍数的模电压放大倍数的模|A Au u|与频率与频率与频率与频率 f f 的关系的关系的关系的关系相频特性：

6、相频特性：相频特性：相频特性：输出电压相对于输入电压的输出电压相对于输入电压的输出电压相对于输入电压的输出电压相对于输入电压的 相位移相位移相位移相位移 与频率与频率与频率与频率 f f 的关系的关系的关系的关系4.4.4.4.展宽通频带展宽通频带展宽通频带展宽通频带通频带通频带通频带通频带f|Au|0.707|Auo|fLfH|Auo|幅频特性幅频特性下限截下限截下限截下限截止频率止频率止频率止频率上限截上限截上限截上限截止频率止频率止频率止频率O O下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页引入负反馈使电路的通频带宽度增加引入负反馈使电路的通频带宽度增加引入负反馈使电路的通

7、频带宽度增加引入负反馈使电路的通频带宽度增加无负反馈无负反馈有负反馈有负反馈BWBWf fBWBWf|Au|O OBWBWf fBWBWf|Au|O O|A0|A0|下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页5.5.对输入电阻的影响对输入电阻的影响对输入电阻的影响对输入电阻的影响1)1)串联负反馈串联负反馈串联负反馈串联负反馈无负反馈时：无负反馈时：有负反馈时：有负反馈时：使电路的输入电阻提高使电路的输入电阻提高使电路的输入电阻提高使电路的输入电阻提高uf+uduiri下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页无负反馈时：无负反馈时：有负反馈时：有负反馈时：2)

8、2)并联负反馈并联负反馈并联负反馈并联负反馈 使电路的输入电阻降低使电路的输入电阻降低使电路的输入电阻降低使电路的输入电阻降低if+uiriiiid下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 电压负反馈具有稳定输出电压的作用，电压负反馈具有稳定输出电压的作用，即有恒压输出特性，故输出电阻降低。即有恒压输出特性，故输出电阻降低。电流负反馈具有稳定输出电流的作用，电流负反馈具有稳定输出电流的作用，即有恒流输出特性，故输出电阻提高。即有恒流输出特性，故输出电阻提高。1)1)电压负反馈使电路的输出电阻降低电压负反馈使电路的输出电阻降低电压负反馈使电路的输出电阻降低电压负反馈使电路的输出

9、电阻降低2)2)电流负反馈使电路的输出电阻提高电流负反馈使电路的输出电阻提高电流负反馈使电路的输出电阻提高电流负反馈使电路的输出电阻提高6.6.6.6.对输出电阻的影响对输出电阻的影响对输出电阻的影响对输出电阻的影响下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 正弦波振荡电路用来产生一定频率和幅值的正弦正弦波振荡电路用来产生一定频率和幅值的正弦正弦波振荡电路用来产生一定频率和幅值的正弦正弦波振荡电路用来产生一定频率和幅值的正弦交流信号。交流信号。交流信号。交流信号。它的频率范围很广，可以从一赫以下到它的频率范围很广，可以从一赫以下到它的频率范围很广，可以从一赫以下到它的频率范围很

10、广，可以从一赫以下到几百兆以上；输出功率可以从几毫瓦到几十千瓦；几百兆以上；输出功率可以从几毫瓦到几十千瓦；几百兆以上；输出功率可以从几毫瓦到几十千瓦；几百兆以上；输出功率可以从几毫瓦到几十千瓦；输出的交流电能是从电源的直流电能转换而来的。输出的交流电能是从电源的直流电能转换而来的。输出的交流电能是从电源的直流电能转换而来的。输出的交流电能是从电源的直流电能转换而来的。17.3 震荡电路中的正反馈震荡电路中的正反馈常用的正弦波振荡器常用的正弦波振荡器常用的正弦波振荡器常用的正弦波振荡器LCLC振荡电路振荡电路振荡电路振荡电路:输出功率大、频率高。输出功率大、频率高。输出功率大、频率高。输出功率

11、大、频率高。RCRC振荡电路振荡电路振荡电路振荡电路:输出功率小、频率低。输出功率小、频率低。输出功率小、频率低。输出功率小、频率低。石英晶体振荡电路：频率稳定度高。石英晶体振荡电路：频率稳定度高。石英晶体振荡电路：频率稳定度高。石英晶体振荡电路：频率稳定度高。应用：应用：应用：应用：无线电通讯、广播电视，工业上的高频感无线电通讯、广播电视，工业上的高频感无线电通讯、广播电视，工业上的高频感无线电通讯、广播电视，工业上的高频感应炉、超声波发生器、正弦波信号发生器、半导体应炉、超声波发生器、正弦波信号发生器、半导体应炉、超声波发生器、正弦波信号发生器、半导体应炉、超声波发生器、正弦波信号发生器、

12、半导体接近开关等。接近开关等。接近开关等。接近开关等。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页1 1S Su u1.1.自激振荡自激振荡自激振荡自激振荡 放大电路在无输入信号的情况下，就能输出一定放大电路在无输入信号的情况下，就能输出一定放大电路在无输入信号的情况下，就能输出一定放大电路在无输入信号的情况下，就能输出一定频率和幅值的交流信号的现象。频率和幅值的交流信号的现象。频率和幅值的交流信号的现象。频率和幅值的交流信号的现象。开关合在开关合在开关合在开关合在“1”1”为无反馈放大电为无反馈放大电为无反馈放大电为无反馈放大电路。路。路。路。2 21 1S Su u 开关合在

13、开关合在开关合在开关合在“2”2”为为为为有反馈放大电路，有反馈放大电路，有反馈放大电路，有反馈放大电路，开关合在开关合在开关合在开关合在“2”2”时时时时,，去掉，去掉，去掉，去掉u ui i 仍有稳定的输出。仍有稳定的输出。仍有稳定的输出。仍有稳定的输出。反馈信号代替了放大电路的输入信号。反馈信号代替了放大电路的输入信号。反馈信号代替了放大电路的输入信号。反馈信号代替了放大电路的输入信号。自激振荡状态自激振荡状态自激振荡状态自激振荡状态2 2下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2.2.自激振荡的条件自激振荡的条件自激振荡的条件自激振荡的条件(1)(1)幅度条件：幅度条

14、件：幅度条件：幅度条件：(2)(2)相位条件：相位条件：相位条件：相位条件：n n n n 是整数是整数是整数是整数 相位条件相位条件相位条件相位条件意味着振荡电路必须是意味着振荡电路必须是意味着振荡电路必须是意味着振荡电路必须是正反馈正反馈正反馈正反馈；幅度条件幅度条件幅度条件幅度条件表明反馈放大器要产生自激振荡，还表明反馈放大器要产生自激振荡，还表明反馈放大器要产生自激振荡，还表明反馈放大器要产生自激振荡，还必须有足够的反馈量必须有足够的反馈量必须有足够的反馈量必须有足够的反馈量(可以通过调整放大倍数可以通过调整放大倍数可以通过调整放大倍数可以通过调整放大倍数A A 或或或或反馈系数反馈系

15、数反馈系数反馈系数F F 达到达到达到达到)。自激振荡的条件自激振荡的条件自激振荡的条件自激振荡的条件下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3.3.起振及稳幅振荡的过程起振及稳幅振荡的过程起振及稳幅振荡的过程起振及稳幅振荡的过程设：设：设：设：U Uo o 是振荡电路输出电压的幅度，是振荡电路输出电压的幅度，是振荡电路输出电压的幅度，是振荡电路输出电压的幅度，B B 是要求达到的输出电压幅度。是要求达到的输出电压幅度。是要求达到的输出电压幅度。是要求达到的输出电压幅度。起振时起振时起振时起振时U Uo o 0 0 0 0，达到稳定振荡时，达到稳定振荡时，达到稳定振荡时，达到

16、稳定振荡时U Uo o =B B。起振过程中起振过程中起振过程中起振过程中 U Uo o 1 1，稳定振荡时稳定振荡时稳定振荡时稳定振荡时 U Uo o =B B，要求，要求，要求，要求 A Au uF F =1 1，从从从从 A Au uF F 1 1 到到到到 A Au uF F =1 1，就是自激振荡建，就是自激振荡建，就是自激振荡建，就是自激振荡建立的过程。立的过程。立的过程。立的过程。可使输出电压的幅度不断增大。可使输出电压的幅度不断增大。可使输出电压的幅度不断增大。可使输出电压的幅度不断增大。使输出电压的幅度得以稳定。使输出电压的幅度得以稳定。使输出电压的幅度得以稳定。使输出电压的

17、幅度得以稳定。起始信号的产生：起始信号的产生：起始信号的产生：起始信号的产生：在电源接通时，会在电路中激起在电源接通时，会在电路中激起在电源接通时，会在电路中激起在电源接通时，会在电路中激起一个微小的扰动信号，它是个非正弦信号，含有一一个微小的扰动信号，它是个非正弦信号，含有一一个微小的扰动信号，它是个非正弦信号，含有一一个微小的扰动信号，它是个非正弦信号，含有一系列频率不同的正弦分量。系列频率不同的正弦分量。系列频率不同的正弦分量。系列频率不同的正弦分量。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页4.4.正弦波振荡电路的组成正弦波振荡电路的组成正弦波振荡电路的组成正弦波振荡电

18、路的组成(1)(1)放大电路放大电路放大电路放大电路:放大信号放大信号放大信号放大信号 (2)(2)反馈网络反馈网络反馈网络反馈网络:必须是正反馈，反馈信号即是必须是正反馈，反馈信号即是必须是正反馈，反馈信号即是必须是正反馈，反馈信号即是 放大电路的输入信号放大电路的输入信号放大电路的输入信号放大电路的输入信号 (3)(3)选频网络选频网络选频网络选频网络:保证输出为单一频率的正弦波保证输出为单一频率的正弦波保证输出为单一频率的正弦波保证输出为单一频率的正弦波 即使电路只在某一特定频率下满即使电路只在某一特定频率下满即使电路只在某一特定频率下满即使电路只在某一特定频率下满 足自激振足自激振足自

19、激振足自激振 荡条件荡条件荡条件荡条件 (4)(4)稳幅环节稳幅环节稳幅环节稳幅环节:使电路能从使电路能从使电路能从使电路能从 A Au uF F 1 1，过渡到，过渡到，过渡到，过渡到 A Au uF F =1=1，从而达到稳幅振荡。，从而达到稳幅振荡。，从而达到稳幅振荡。，从而达到稳幅振荡。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页18.2 RC振荡电路振荡电路RCRC选频网络选频网络选频网络选频网络正反馈网络正反馈网络正反馈网络正反馈网络同相比例电路同相比例电路同相比例电路同相比例电路放大信号放大信号放大信号放大信号 用正反馈信号用正反馈信号用正反馈信号用正反馈信号u u

20、f f作为输入信号作为输入信号作为输入信号作为输入信号 选出单一频选出单一频选出单一频选出单一频率的信号率的信号率的信号率的信号1.1.电路结构电路结构电路结构电路结构uf+R+RFR1 C RCuO+下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页2.RC2.RC串并联选频网络的选频特性串并联选频网络的选频特性串并联选频网络的选频特性串并联选频网络的选频特性传输系数：传输系数：传输系数：传输系数：。R RC CR RC C。+。式中式中式中式中 ：分析上式可知：仅当分析上式可知：仅当分析上式可知：仅当分析上式可知：仅当 =o o时，时，时，时，达最大达最大达最大达最大值，且值，且值

21、，且值，且 u u2 2 与与与与 u u1 1 同相同相同相同相 ，即网络具有选频特性，即网络具有选频特性，即网络具有选频特性，即网络具有选频特性，f fo o决决决决定于定于定于定于RC RC。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页u1u2u2 与与 u1 波形波形相频特性相频特性（f）fo幅频特性幅频特性ffo13下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3.3.工作原理工作原理工作原理工作原理 输出电压输出电压输出电压输出电压 u uo o 经正反馈（兼选频）网络分压后，经正反馈（兼选频）网络分压后，经正反馈（兼选频）网络分压后，经正反馈（兼选频）网

22、络分压后，取取取取u uf f 作为同相比例电路的输入信号作为同相比例电路的输入信号作为同相比例电路的输入信号作为同相比例电路的输入信号 u ui i 。(1)起振过程起振过程下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页(2)稳定振荡稳定振荡 A=0，仅在，仅在 f 0处处 F=0 满足相位平衡条件，满足相位平衡条件，所以振荡频率所以振荡频率 f 0=1 2 RC。改变改变R、C可改变振荡频率可改变振荡频率RC振荡电路的振荡频率一般在振荡电路的振荡频率一般在200KHz以下。以下。(3)振荡频率振荡频率 振荡频率由相位平衡条件决定。振荡频率由相位平衡条件决定。下一页下一页总目录总

23、目录 章目录章目录返回返回上一页上一页振荡频率的调整振荡频率的调整振荡频率的调整振荡频率的调整+R RF FR R C CC C u uOO +S SS SR R1 1R R2 2R R3 3R R3 3R R2 2R R1 1 改变开关改变开关改变开关改变开关KK的位置可改变选频的位置可改变选频的位置可改变选频的位置可改变选频网络的电阻，实现频率粗调；网络的电阻，实现频率粗调；网络的电阻，实现频率粗调；网络的电阻，实现频率粗调；改变电容改变电容改变电容改变电容C C 的大小可实现频率的大小可实现频率的大小可实现频率的大小可实现频率的细调。的细调。的细调。的细调。振荡频率振荡频率下一页下一页总

24、目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页（4 4）起振及稳定振荡的条件）起振及稳定振荡的条件）起振及稳定振荡的条件）起振及稳定振荡的条件稳定振荡条件稳定振荡条件稳定振荡条件稳定振荡条件 A Au uF F =1=1，|F F|=1/3|=1/3，则，则，则，则起振条件起振条件起振条件起振条件 A Au uF F 1 1，因为，因为，因为，因为|F F|=1/3|=1/3，则，则，则，则 考虑到起振条件考虑到起振条件AuF 1,一般应选取一般应选取 RF 略大略大2R1。如果这个比值取得过大，会引起振荡波形严重失真。如果这个比值取得过大，会引起振荡波形严重失真。由运放构成的由运放构成的由运放

25、构成的由运放构成的RCRC串并联正弦波振荡电路不是靠运串并联正弦波振荡电路不是靠运串并联正弦波振荡电路不是靠运串并联正弦波振荡电路不是靠运放内部的晶体管进入非线性区稳幅，而是通过在外部放内部的晶体管进入非线性区稳幅，而是通过在外部放内部的晶体管进入非线性区稳幅，而是通过在外部放内部的晶体管进入非线性区稳幅，而是通过在外部引入负反馈来达到稳幅的目的。引入负反馈来达到稳幅的目的。引入负反馈来达到稳幅的目的。引入负反馈来达到稳幅的目的。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页带稳幅环节的电路带稳幅环节的电路带稳幅环节的电路带稳幅环节的电路(1)(1)(1)(1)热敏电阻具有负温度系

26、热敏电阻具有负温度系热敏电阻具有负温度系热敏电阻具有负温度系数，利用它的非线性可以数，利用它的非线性可以数，利用它的非线性可以数，利用它的非线性可以自动稳幅。自动稳幅。自动稳幅。自动稳幅。在起振时，由于在起振时，由于在起振时，由于在起振时，由于 u uOO 很很很很小，流过小，流过小，流过小，流过R RF F的电流也很小，的电流也很小，的电流也很小，的电流也很小，于是发热少，阻值高，使于是发热少，阻值高，使于是发热少，阻值高，使于是发热少，阻值高，使R RF F 22R R1 1；即；即；即；即 A Au uF F 11。随着振荡幅度的不断加强随着振荡幅度的不断加强随着振荡幅度的不断加强随着振

27、荡幅度的不断加强，u uOO增大，流过增大，流过增大，流过增大，流过R RF F 的电流也的电流也的电流也的电流也增大，增大，增大，增大，R RF F受热而降低其阻受热而降低其阻受热而降低其阻受热而降低其阻值，使得值，使得值，使得值，使得A Au u下降，直到下降，直到下降，直到下降，直到R RF F=2=2 R R1 1时，稳定于时，稳定于时，稳定于时，稳定于 A Au uF F =1=1，振荡稳定。振荡稳定。振荡稳定。振荡稳定。半导体半导体半导体半导体热敏电阻热敏电阻热敏电阻热敏电阻 R R+R RF FR R1 1 C C R RC C u uOO +下一页下一页总目录总目录 章目录章目

28、录返回返回上一页上一页带稳幅环节的电路带稳幅环节的电路带稳幅环节的电路带稳幅环节的电路(1)(1)热敏电阻具有负温度系热敏电阻具有负温度系热敏电阻具有负温度系热敏电阻具有负温度系数，利用它的非线性可以数，利用它的非线性可以数，利用它的非线性可以数，利用它的非线性可以自动稳幅。自动稳幅。自动稳幅。自动稳幅。半导体半导体半导体半导体热敏电阻热敏电阻热敏电阻热敏电阻 R R+R RF FR R1 1 C C R RC C u uOO +稳幅过程：稳幅过程：稳幅过程：稳幅过程：思考：思考：思考：思考：若热敏电阻具有正温度系若热敏电阻具有正温度系若热敏电阻具有正温度系若热敏电阻具有正温度系数，应接在何处

29、？数，应接在何处？数，应接在何处？数，应接在何处？uotRF FAu下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页带稳幅环节的电路带稳幅环节的电路带稳幅环节的电路带稳幅环节的电路(2)(2)ID DUD振荡幅度较小时振荡幅度较小时振荡幅度较小时振荡幅度较小时正向电阻大正向电阻大正向电阻大正向电阻大振荡幅度较大时振荡幅度较大时振荡幅度较大时振荡幅度较大时正向电阻小正向电阻小正向电阻小正向电阻小 利用二极管的正向伏安利用二极管的正向伏安利用二极管的正向伏安利用二极管的正向伏安特性的非线性自动稳幅。特性的非线性自动稳幅。特性的非线性自动稳幅。特性的非线性自动稳幅。R R+R RF2F2R

30、 R1 1 C C R RC C u uOO +D D1 1D D2 2R RF1F1稳幅环节稳幅环节稳幅环节稳幅环节下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页带稳幅环节的电路带稳幅环节的电路（2 2）R R+R RF2F2R R1 1 C C R RC C u uOO +D D1 1D D2 2R RF1F1 图示电路中，图示电路中，图示电路中，图示电路中，R RF F分为两部分。在分为两部分。在分为两部分。在分为两部分。在R RF1F1上上上上正反并联两个二极管，正反并联两个二极管，正反并联两个二极管，正反并联两个二极管，它们在输出电压它们在输出电压它们在输出电压它们在输出

31、电压u uOO的正负半周内分别导的正负半周内分别导的正负半周内分别导的正负半周内分别导通。在起振之初，通。在起振之初，通。在起振之初，通。在起振之初，由由由由于于于于 u uo o 幅值很小，尚不幅值很小，尚不幅值很小，尚不幅值很小，尚不足以使足以使足以使足以使二极管导通，二极管导通，二极管导通，二极管导通，正向二极管近于开路正向二极管近于开路正向二极管近于开路正向二极管近于开路此时，此时，此时，此时，R RF F 2 2 R R1 1。而。而。而。而后，后，后，后，随着振荡幅度的增大，正向二极管导通，其正向随着振荡幅度的增大，正向二极管导通，其正向随着振荡幅度的增大，正向二极管导通，其正向随着振荡幅度的增大，正向二极管导通，其正向电阻逐渐减小，直到电阻逐渐减小，直到电阻逐渐减小，直到电阻逐渐减小，直到R RF F=2=2 R R1 1，振荡稳定。，振荡稳定。，振荡稳定。，振荡稳定。