第五章放大电路中的负反馈.pptx
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1、主要内容主要内容返回5.2 负反馈对放大器性能的影响5.4 深度负反馈5.3 负反馈放大器的性能分析5.1 反馈放大器的基本概念5.5 负反馈放大器的稳定性第1页/共51页5.1 负反馈放大器的基本概念负反馈放大器的基本概念一、反馈的概念(一)日常生活中的反馈一)日常生活中的反馈 在前一章放大器基础中讨论静态工作点稳定问题时已接触过反馈现象。(二)电路中的反馈(二)电路中的反馈直流通路直流通路T ICQ VEQ(ICQRE)VBEQ(=VBQ-VEQ)IBQICQ ICQ的变化通过RE改变VEQ,从而改变输入回路偏置电压VBEQ的这个过程称为反馈。第2页/共51页1、交、直流反馈、交、直流反馈
2、 直流通路中存在的反馈称直流反馈;用来稳定直流电量的直流反馈,称直流负反馈。交流通路交流通路ic e(ic re)be(=i-e)ibic ic的变化通过RE改变e,从而改变净输入电压be。交流通路中存在的反馈称交流反馈;用来稳定交流电量的交流反馈,称交流负反馈。第3页/共51页2、反馈的概念、反馈的概念二、反馈放大器的基本组成框图二、反馈放大器的基本组成框图 将将放放大大器器输输出出信信号号的的一一部部分分或或全全部部,通通过过反反馈馈网网络络(比比如如Re)送送到到电电路路输输入入端端,并并对对输输入入信信号号进进行行调调整整的的过程就称为过程就称为反馈反馈。对应的放大器称为。对应的放大器
3、称为反馈放大器反馈放大器。基本放大器基本放大器A反馈网络反馈网络kfxoxix ixf净输入信号净输入信号 输入信号输入信号反馈信号反馈信号输出信号输出信号xi、x i、xf、xo 为反馈放大器的四个为反馈放大器的四个标准物理量标准物理量。第4页/共51页三、反馈放大器的主要参三、反馈放大器的主要参数数基本放大器基本放大器A反馈网络反馈网络kfxoxix ixf开环增益开环增益反馈系数反馈系数闭环增益闭环增益反馈深度反馈深度环路增益环路增益 反反馈馈深深度度F F(或或环环路路增增益益T T)是是衡衡量量反反馈馈强强弱弱的的一一项项重重要要指指标标。其其值直接影响电路性能。值直接影响电路性能。
4、第5页/共51页 四种类型负反馈放大器四种类型负反馈放大器一、负反馈放大器的类型一、负反馈放大器的类型从从输输出出端端看看1、若反馈网络与基本放大器并接,反馈信号取自负载上 输出电压的反馈称为电压反馈。输出量 xo=voAkfRL+-voxixfxi2、若反馈网络与基本放大器串接,反馈信号取自负载中 输出电流的反馈称为电流反馈。输出量 xo=ioxixfxiAkfRLio即从输出端看反馈方式有两种:即从输出端看反馈方式有两种:电压反馈电压反馈和和电流反馈电流反馈。返回类型判别方法返回类型判别方法第6页/共51页负反馈放大器的类负反馈放大器的类型型从从输输入入端端看看1、若反馈网络与基本放大器串
5、接,反馈信号以电压vf 的形 式出现,并在输入端进行电压比较,即vi=vi-vf。AkfRS+-vs+-vivfvi+-+-xo2、若反馈网络与基本放大器并接,反馈信号以电流if 的形 式出现,并在输入端进行电流比较,即ii =ii-if。AkfRSiSiiifii xo即从输入端看反馈方式有两种:即从输入端看反馈方式有两种:串联反馈串联反馈和和并联反馈并联反馈。由此可知反馈放大器有由此可知反馈放大器有四种反馈类型:四种反馈类型:电压串联电压串联反馈反馈、电压并联电压并联反馈反馈、电流串联电流串联反馈反馈、电流并联电流并联反馈反馈。四种类型负反馈放大器增益表达式四种类型负反馈放大器增益表达式返
6、回类型判别方法返回类型判别方法第7页/共51页 电压串联电压串联负反馈的标准物理量为负反馈的标准物理量为:i、i、f、o 电压并联电压并联负反馈的标准物理量为:负反馈的标准物理量为:ii、i i、if、o 四种类型负反馈放大器增益表达四种类型负反馈放大器增益表达四种类型负反馈放大器增益表达四种类型负反馈放大器增益表达式式式式返回第8页/共51页四种类型负反馈放大器增益表达四种类型负反馈放大器增益表达四种类型负反馈放大器增益表达四种类型负反馈放大器增益表达式式式式 电流并联电流并联负反馈的标准物理量为:负反馈的标准物理量为:ii、i i、if、io 电流串联电流串联负反馈的标准物理量为:负反馈的
7、标准物理量为:vi、v i、vf、io 返回第9页/共51页二、反馈类型的判别二、反馈类型的判别Akfxoxixfxiq 判断是否为反馈电路判断是否为反馈电路 看看电电路路输输出出与与输输入入之之间间是是否否接接有有元元件件,若若有有则则为为反反馈馈电电路路,该该元件即为反馈元件。元件即为反馈元件。viVCCRCvo+-+-RERB1RB2viVCCRCRfvo例例1 1Rf为反馈元件。为反馈元件。例例2 2RE为反馈元件。为反馈元件。反馈类型对性能的影响反馈类型对性能的影响类型判别方法类型判别方法第10页/共51页类型判别方法:类型判别方法:方法一:短路法:(结合前面框图讲)将将输出端输出端
8、交流交流短路短路,若,若反馈信号消失反馈信号消失,则为,则为电压电压反馈反馈;反之反之为为电流反馈电流反馈。将将输入端输入端交流交流短路,短路,若若反馈作用消失,反馈作用消失,则为则为并联并联反馈;反之反馈;反之为为串联反馈。串联反馈。方法二:经验法:(在一定前提条件下用)若若反馈支路反馈支路与与输出端直接相连输出端直接相连为为电压反馈电压反馈,反之反之为为电流反馈电流反馈。若若反馈支路反馈支路与与输入端直接相连输入端直接相连为为并联反馈并联反馈,反之反之为为串联反馈串联反馈。viVCCRCRfvo+-+-RfRfviRCvo+-+-(例子)(例子)返回框图返回框图返回框图返回框图电压电压 反
9、馈反馈并联并联第11页/共51页例子例子viVCCRCvo+-+-RERB1RB2viRCvo+-+-RERB1RB2 将输出端交流短路,将输出端交流短路,RE上的反馈依然存在 电流反馈将输入端交流短路,将输入端交流短路,RE上的反馈没有消失串联反馈分析:分析:结论:RE引入电流串联 反馈例1例2例3+负返回第12页/共51页例例1判断下列电路的反馈极性和反馈类型。判断下列电路的反馈极性和反馈类型。电流并联 反馈电流串联 反馈电压并联 反馈电压串联 反馈+-负+-正+-负+负例子例子例例2 2例例3 3返回返回第13页/共51页例例2判断下列电路的反馈极性和反馈类型。判断下列电路的反馈极性和反
10、馈类型。+电流串联 反馈负电流并联 反馈负-+-例1例子例3 反馈支路Rf与输入、输出端都间接相连,所以为:反馈支路Rf与输入端直接相连;与输出端间接相连。所以为:反馈类型对性能的影响返回第14页/共51页例例3判断下列电路的反馈极性和反馈类型。判断下列电路的反馈极性和反馈类型。电压并联 反馈正电压串联 反馈负+-+-+返回类型判别返回性质判别思考:思考:什么是全局反馈?什么是全局反馈?什么是局部反馈?什么是局部反馈?反馈类型对性能的影响反馈类型对性能的影响第15页/共51页q 三、反馈极性三、反馈极性(即反馈性质)即反馈性质)由于净输入信号 若若 xf 削弱了削弱了xi,使,使 x i xi
11、正反馈说明说明负反馈具有自动调整作用,可改善放大器性能。负反馈具有自动调整作用,可改善放大器性能。例:某原因例:某原因正反馈使放大器工作不稳定,多用于振荡器中。正反馈使放大器工作不稳定,多用于振荡器中。负反馈的自动调整作用是以牺牲增益为代价的。负反馈的自动调整作用是以牺牲增益为代价的。第16页/共51页反馈极性(即正负反馈)判别方法反馈极性(即正负反馈)判别方法瞬时极性法设某时刻设某时刻xi i 瞬时极性为瞬时极性为 用正负号表示电路中各点对地的瞬时电位,并利用它用正负号表示电路中各点对地的瞬时电位,并利用它们的相互制约关系来判别的方法。们的相互制约关系来判别的方法。经经A判断xo?经经kf判
12、断xf?比较比较xf f 与与xi i 的极性的极性 若若xf与与xi在在放放大大器器的的输输入回路中是:入回路中是:同端同号同端同号异端异号异端异号正反馈正反馈同端异号同端异号异端同号异端同号负反馈负反馈例例1 1例例2 2例例3 3例子例子第17页/共51页5.2 5.2 负反馈对放大器性能的影响负反馈对放大器性能的影响 降低增益 反馈越深,电路增益越小。反馈越深,电路增益越小。由由得知:得知:注:当取源增益时,上式依然成立,即注:当取源增益时,上式依然成立,即 减小增益灵敏度(或提高增益稳定性)(或提高增益稳定性)定义定义由由得得(2)(1)得得-(1)-(2)反馈越深,增益灵敏度越小。
13、反馈越深,增益灵敏度越小。第18页/共51页 改变输入、输出电阻改变输入、输出电阻(也可从物理意义上讲也可从物理意义上讲也可从物理意义上讲也可从物理意义上讲)q 输入电阻(主要与输入端的反馈方式有关)串联负反馈+-AkfRiRsvs+-+-vfvi+-viiixo基放输入电阻基放输入电阻环路增益环路增益反馈电路输入电阻:反馈电路输入电阻:引引入入串串联联负负反反馈馈,使使输输入入电电阻阻增增大大,深深度度串串联联负负反馈反馈的的输入电阻输入电阻。信号源信号源最好采用最好采用电压源。电压源。结论结论第19页/共51页 并联负反馈反馈电路输入电阻:反馈电路输入电阻:引引入入并并联联负负反反馈馈,使
14、使输输入入电电阻阻减减小小。深深度度并并联联负负反馈的输入电阻反馈的输入电阻0 0。信号源。信号源最好采用最好采用电流源电流源。结论结论AkfRiRsisifii+-viiixo基放输入电阻基放输入电阻环路增益环路增益q 输入电阻输入电阻(主要与输入端的反馈方式有关)(主要与输入端的反馈方式有关)第20页/共51页 输出电阻输出电阻(主要与输出端的反馈方式有关)(主要与输出端的反馈方式有关)电压负反馈 Ro:考虑反馈网络负载效应后,:考虑反馈网络负载效应后,基放输出电阻。基放输出电阻。Ast:负载开路时,基本放大器负载开路时,基本放大器源增益。源增益。令令xs=0i+-v基基放放Roxfxs
15、Ast xs 反馈反馈网络网络+-由定义得由定义得Rof电路模型:电路模型:由图由图得得引引入入电电压压负负反反馈馈,使使输输出出电电阻阻减减小小,深深度度电电压压负负反馈条件下,其反馈条件下,其输出电阻输出电阻0 0,能稳定输出电压,能稳定输出电压 vo结论结论基基放放Roxfxs Ast xs 反馈反馈网络网络+-RLxsvo+-第21页/共51页 输出电阻输出电阻(主要与输出端的反馈方式有关)(主要与输出端的反馈方式有关)电流负反馈 Ro:考虑反馈网络负载效应后,:考虑反馈网络负载效应后,基放输出电阻。基放输出电阻。Asn:负载短路时,基本放大负载短路时,基本放大器源增益。器源增益。由定
16、义得由定义得Rof电路模型:电路模型:引引入入电电流流负负反反馈馈,使使输输出出电电阻阻增增大大,深深度度电电流流负负反反馈馈条条件件下下,其其输输出出电电阻阻 ,能能稳稳定定输输出出电电流流 io结论结论基放基放Roxsxfxs ioAsn xs RL反馈反馈网络网络令令xs=0i+-v基放基放Roxfxs Asn xs 反馈反馈网络网络由图由图得得第22页/共51页减小频率失真(或扩展通频带)减小频率失真(或扩展通频带)由由于于负负反反馈馈降降低低了了电电路路增增益益灵灵敏敏度度,因因此此放放大大器可在更宽的通频带范围内维持增益不变。器可在更宽的通频带范围内维持增益不变。单单极极点点系系统
17、统引引入入负负反反馈馈后后,反反馈馈越越深深,上上限限角角频频率越大、增益越小,但其增益带宽积维持不变。率越大、增益越小,但其增益带宽积维持不变。设基放为单极点系统:设基放为单极点系统:则则若反馈网络反馈系数为:若反馈网络反馈系数为:则闭环系统:则闭环系统:其中:其中:注意:通频带的扩展是以降低增益为代价的。第23页/共51页减小非线性失真减小非线性失真 基本放大器基本放大器vovivfvi例如:一基本放大器,例如:一基本放大器,引入负反馈引入负反馈反馈网络反馈网络注意:负反馈只能减小反馈环内的失真,若输入 信号本身产生失真,反馈电路无能为力。输入正弦信号时,输出产生失真。vo失真减小。第24
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- 第五 放大 电路 中的 负反馈
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