模拟电子线路反馈.pptx

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1、会计学1模拟电子线路反馈模拟电子线路反馈2第六章第六章反反 馈馈第1页/共104页3第第6章章 反馈反馈6.1 反馈的基本概念及类型反馈的基本概念及类型6.1.1 反馈的概念反馈的概念6.1.2 反馈放大器的基本框图反馈放大器的基本框图 6.1.3 反馈放大器的基本方程反馈放大器的基本方程第2页/共104页46.1.4 负反馈放大电路的组态和四种基本类型负反馈放大电路的组态和四种基本类型一、电压反馈和电流反馈及其判断方法一、电压反馈和电流反馈及其判断方法 二、串联反馈和并联反馈及其判断方法二、串联反馈和并联反馈及其判断方法三、四种基本反馈类型三、四种基本反馈类型四、反馈类型汇总四、反馈类型汇总

2、五、反馈放大器特征增益和特征反馈系数的定义五、反馈放大器特征增益和特征反馈系数的定义第3页/共104页56.2 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6.2.1 稳定放大倍数稳定放大倍数 6.2.2 展宽通频带展宽通频带 6.2.3 减小非线性失真减小非线性失真6.2.4 减少反馈环内的干扰和噪声减少反馈环内的干扰和噪声 6.2.5 改变输入电阻和输出电阻改变输入电阻和输出电阻一、对输入电阻的影响一、对输入电阻的影响二、对输出电阻的影响二、对输出电阻的影响第4页/共104页66.3 深度负反馈放大电路的近似计算深度负反馈放大电路的近似计算6.3.1 深负反馈放大电路近似计算的一般

3、方法深负反馈放大电路近似计算的一般方法 6.3.2 深负反馈放大电路的近似计算深负反馈放大电路的近似计算6.4 负反馈放大电路的稳定性负反馈放大电路的稳定性6.4.1 负反馈放大电路的自激振荡负反馈放大电路的自激振荡6.4.2 负反馈放大电路稳定性的判断负反馈放大电路稳定性的判断 6.4.3 负反馈放大电路自激振荡的消除方法负反馈放大电路自激振荡的消除方法 第5页/共104页7第第6章章 反馈反馈（1）掌握反馈的基本概念和反馈类型的判断方法。）掌握反馈的基本概念和反馈类型的判断方法。（2）掌握深度负反馈条件下放大电路的近似估算法。）掌握深度负反馈条件下放大电路的近似估算法。（3）了解负反馈对放

4、大电路性能的影响。）了解负反馈对放大电路性能的影响。（4）了解负反馈放大电路产生自激振荡的原因、稳定判据和消除自激振荡的方法。）了解负反馈放大电路产生自激振荡的原因、稳定判据和消除自激振荡的方法。第6页/共104页86.1 反馈的基本概念及类型反馈的基本概念及类型6.1.1 反馈的概念反馈的概念反馈：反馈：将放大器的输出量（电流或电压）通过一定的网络将放大器的输出量（电流或电压）通过一定的网络，回送到放大器的输入回路回送到放大器的输入回路，并同输入信号一起参与放大器的输入控制作用并同输入信号一起参与放大器的输入控制作用，从而使放大器的某些性能获得有效改善的过程。，从而使放大器的某些性能获得有效

5、改善的过程。第7页/共104页9 图图6.1.1负反馈稳定静态工作点电路负反馈稳定静态工作点电路 第8页/共104页10反馈网络反馈网络F基本放大器基本放大器A取样取样比较比较XfXi净输净输入信号入信号反馈信号反馈信号输输出出信信号号输输入入信信号号AfXiXo 图图62反馈放大器基本框图反馈放大器基本框图 6.1.2反馈放大器的基本框图反馈放大器的基本框图 注：对一个实际电路，当基本放大器的反向传输效应（与反馈网络注：对一个实际电路，当基本放大器的反向传输效应（与反馈网络的反向传输效应对比）和反馈网络的正向传输效应（与基本放大器的反向传输效应对比）和反馈网络的正向传输效应（与基本放大器的正

6、向传输效应对比）均可忽略时，才可采用该模型。的正向传输效应对比）均可忽略时，才可采用该模型。第9页/共104页11反馈网络反馈网络F基本放大器基本放大器AXfXiXiXo基本放大器的传输增益基本放大器的传输增益(开环增益开环增益或开环放大倍数或开环放大倍数)反馈放大器的传输增益（反馈放大器的传输增益（闭闭环增益环增益）反馈网络的传输系数反馈网络的传输系数(反馈系数反馈系数)环路增益环路增益(回归比回归比)反馈深度反馈深度D=1+AF6.1.3反馈放大器的基本方程反馈放大器的基本方程第10页/共104页12反馈放大器的基本方程反馈放大器的基本方程反馈网络反馈网络F基本放大器基本放大器AXfXiX

7、iXo第11页/共104页13结结结结 论论论论（1）负反馈使放大器的增益下降了（）负反馈使放大器的增益下降了（1+AF）倍；）倍；（2）反馈深度）反馈深度D=1+AF，表征反馈强弱；，表征反馈强弱；D1或或AF 1 深反馈条件深反馈条件（3）深反馈条件下，）深反馈条件下，第12页/共104页14一、电压反馈和电流反馈及其判断方法一、电压反馈和电流反馈及其判断方法(a)AFRLUoXf节点型连接形式节点型连接形式电压取样电压取样图图6.1.4(a)电压反馈框图电压反馈框图UCCRC2uoRE2RC1RE1RfuiRB1RB2V2V16.1.4 负反馈放大电路的组态和四种基本类型负反馈放大电路的

8、组态和四种基本类型第13页/共104页15一、电压反馈和电流反馈及其判断方法一、电压反馈和电流反馈及其判断方法(a)AFRLUoXf节点型连接形式节点型连接形式UCCRC2uoRE2RC1RE1RfuiRB1RB2V2V1电压取样电压取样图图6.1.4(a)电压反馈框图电压反馈框图A*F*电压反馈电压反馈第14页/共104页16(b)IoAFRLUoXf回路型连接形式回路型连接形式电流取样电流取样图图6.1.4(b)电流反馈框图电流反馈框图一、电压反馈和电流反馈及其判断方法一、电压反馈和电流反馈及其判断方法UCCRC2uoRE2RC1RE1RfuiRB1RB2V2V1电流反馈电流反馈第15页/

9、共104页17(b)Io.AFRLUoXf回路型连接形式回路型连接形式电流取样电流取样图图6.1.4(b)电流反馈框图电流反馈框图一、电压反馈和电流反馈及其判断方法一、电压反馈和电流反馈及其判断方法UCCRC2uoRE2RC1RE1RfuiRB1RB2V2V1A*F*第16页/共104页18二、串联反馈和并联反馈及其判断方法二、串联反馈和并联反馈及其判断方法ARiFUiRifUfUiIi(a)串联反馈串联反馈若为负反馈若为负反馈回路型连接形式回路型连接形式图图6.1.7 串联反馈和并联反馈框图串联反馈和并联反馈框图第17页/共104页19ARiFUiRifIiIiIf图图6.1.7 串联反馈和

10、并联反馈框图串联反馈和并联反馈框图(b)并联反馈并联反馈节点型连接形式节点型连接形式若为负反馈若为负反馈二、串联反馈和并联反馈及其判断方法二、串联反馈和并联反馈及其判断方法第18页/共104页20对于具体的电路，输入组态的判断方法对于具体的电路，输入组态的判断方法 串联反馈串联反馈是输入信号与反馈信号加在放大管的不同输入极上（或运算放大电路的不同输入端）；并联反馈并联反馈则是两者并接在同一个输入极。第19页/共104页21UiAFUoUfUiAFUoUsRsIiIfIi 图图6.1.9 四种典型的负反馈组态电路四种典型的负反馈组态电路(a)电压串联负反馈电压串联负反馈(b)电流串联负反馈电流串

11、联负反馈(c)电压并联负反馈电压并联负反馈(d)电流并联负反馈电流并联负反馈AFUoIoUsRsIiIiIfAFUoUiUfUiIo三、四种基本反馈类型三、四种基本反馈类型第20页/共104页22 类型类型参数参数电压串联电压串联电压并联电压并联电流串联电流串联电流并联电流并联A 开环电压增益开环电压增益开环互阻增益开环互阻增益开环互导增益开环互导增益开环电流增益开环电流增益F 电压反馈系数电压反馈系数互导反馈系数互导反馈系数互阻反馈系数互阻反馈系数电流反馈系数电流反馈系数A f闭环电压增益闭环电压增益闭环互阻增益闭环互阻增益闭环互导增益闭环互导增益闭环电流增益闭环电流增益表表 6.1.1 负

12、反馈放大电路参数的意义负反馈放大电路参数的意义第21页/共104页23反馈组态的判断反馈组态的判断.avi瞬时极性法瞬时极性法.avi 四、四、负反馈放大电路举例负反馈放大电路举例 分类依据分类依据反馈类型反馈类型反馈范围反馈范围流通信号流通信号反馈极性反馈极性连接形式连接形式本级本级级间级间直流直流交流交流正正反反压串压串压并压并流串流串流并流并反馈类型汇总反馈类型汇总第22页/共104页24 反馈网络UiUoUf R1R2 (b)（a）图图 6.1.10 电压串联负反馈电压串联负反馈（a）晶体管反馈电路（）晶体管反馈电路（b）集成运放反馈电路）集成运放反馈电路1.电压串联负反馈电压串联负反

13、馈 第23页/共104页25电路中电路中RE/RL是反馈网络，判断哪些元件属于反馈网络，是反馈网络，判断哪些元件属于反馈网络，原则是能够根据反馈网络求出反馈系数原则是能够根据反馈网络求出反馈系数F。根据该电路的反。根据该电路的反馈网络我们知道反馈系数馈网络我们知道反馈系数在深度负反馈的条件下在深度负反馈的条件下图图6.1.10（a）是共集放大电路（射极跟随器），现在从反）是共集放大电路（射极跟随器），现在从反馈的概念来分析该电路。根据交流通路，馈的概念来分析该电路。根据交流通路，RE/R是输出回路是输出回路和输入回路的共有元件，可以通过它将输出信号返送到输入和输入回路的共有元件，可以通过它将输

14、出信号返送到输入回路，因此存在反馈。回路，因此存在反馈。第24页/共104页26图图6.1.10(b)电路是由运算放大器组成的负反馈电路，不难看出电路是由运算放大器组成的负反馈电路，不难看出它与图它与图(a)电路具有相同的反馈类型。只是反馈网络由电路具有相同的反馈类型。只是反馈网络由R1和和R2组成，反馈系数为组成，反馈系数为在深负反馈条件下，图（在深负反馈条件下，图（b）电路的闭环增益为）电路的闭环增益为该电路是运算放大器的一个基本应用电路该电路是运算放大器的一个基本应用电路,称为同相比例放大器。称为同相比例放大器。第25页/共104页272.电压并联负反馈电压并联负反馈 反馈网络反馈网络U

15、iUoIfR1R2 Ii（a）（b）图图 6.1.11 电压并联负反馈电路电压并联负反馈电路（a）晶体管反馈电路（）晶体管反馈电路（b）集成运放反馈电路）集成运放反馈电路第26页/共104页28图图6.1.11（a）电路中可以看出，电阻）电路中可以看出，电阻R2从输出回路从输出回路(集电极集电极)连接到输入回路连接到输入回路(基极基极)，使输出信号返送到输入回路，实现，使输出信号返送到输入回路，实现反馈。反馈。反馈网络由反馈网络由R2组成，但考虑到在输入回路串联的电阻组成，但考虑到在输入回路串联的电阻R1是必不可少，否则反馈不起作用，因此反馈网络加上了是必不可少，否则反馈不起作用，因此反馈网络

16、加上了R1电阻。根据反馈网络得到反馈系数电阻。根据反馈网络得到反馈系数因此深度负反馈下因此深度负反馈下图图6.1.11（b）的分析与图（）的分析与图（a）完全相同。）完全相同。第27页/共104页293.电流串联负反馈电流串联负反馈（a）（b）图图 6.1.12 电流串联负反馈电路电流串联负反馈电路（a）晶体管反馈电路（）晶体管反馈电路（b）集成运放反馈电路）集成运放反馈电路 反馈网络反馈网络UiUoUf R2R1 第28页/共104页30图图6.1.12（a）电路中，）电路中，RE实现了电路的负反馈。实现了电路的负反馈。反馈网络由反馈网络由RE组成，反馈系数为组成，反馈系数为因此深负反馈下因

17、此深负反馈下同理得出图（同理得出图（b）电路也是电压串联负反馈。反馈系数为）电路也是电压串联负反馈。反馈系数为第29页/共104页314.电流并联负反馈电流并联负反馈 反馈网络反馈网络UiUoIfR2RLR1RSIoIi图图 6.1.13 电流并联负反馈电流并联负反馈第30页/共104页32图图6.1.13电路中，假设输入电压电路中，假设输入电压Ui对地瞬时极性为正时，对地瞬时极性为正时，则输入电流则输入电流Ii和净输入电流和净输入电流Ii的电流方向是流入运放的。由的电流方向是流入运放的。由于输入信号接反相输入端，因此输出端于输入信号接反相输入端，因此输出端Uo为负，为负，B点也为负，点也为负

18、，则反馈电流则反馈电流If是从是从R1左端流向右端，使净输入电流左端流向右端，使净输入电流Ii（=IiIf）减小，因此是负反馈。反馈组态为并联电流反馈。）减小，因此是负反馈。反馈组态为并联电流反馈。反馈网络由反馈网络由RS、R1和和R2组成，根据反馈网络得到反馈系组成，根据反馈网络得到反馈系数数因此，深负反馈的因此，深负反馈的Aif为为第31页/共104页33五、反馈放大器五、反馈放大器特征增益特征增益和和特征反馈系数特征反馈系数的定义的定义反馈网络反馈网络F基本放大器基本放大器AXfXiXiXo 物理量物理量反馈类型反馈类型输入端输入端输出端输出端电压电压电流电流串联串联并联并联Ui Ui

19、UfIi Ii IfUoIo第32页/共104页341.电压串联负反馈电压串联负反馈第33页/共104页352.电流串联负反馈电流串联负反馈第34页/共104页363.电压并联负反馈电压并联负反馈第35页/共104页374.电流并联负反馈电流并联负反馈第36页/共104页38作作 业业6.16.2第37页/共104页396.2 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6.2.1 稳定放大倍数稳定放大倍数 A不稳定不稳定Af稳定稳定反馈网络反馈网络F基本放大器基本放大器AXfXiXiXo第38页/共104页40开环放大倍数相对变化量为开环放大倍数相对变化量为闭环放大倍数相对变化量为闭

20、环放大倍数相对变化量为若近似以增量代替微分，则：若近似以增量代替微分，则：通常用放大倍数的通常用放大倍数的相对变化量相对变化量来衡量放大器的稳定性。来衡量放大器的稳定性。第39页/共104页41例例1设设计计一一个个负负反反馈馈放放大大器器，要要求求闭闭环环放放大大倍倍数数Af=100，当当开开环环放放大大倍倍数数A变变化化10%时时，Af的的相相对对变变化化量量在在0.5%以以内内，试确定开环放大倍数，试确定开环放大倍数A及反馈系数及反馈系数F值。值。所以所以因为因为 解：解：因为因为所以所以 由于由于所以所以 第40页/共104页426.2.2 展宽通频带展宽通频带 有源低通滤波器有源低通

21、滤波器 令令则则同理同理第41页/共104页43无反馈放大器的频率响应无反馈放大器的频率响应有负反馈放大器的频率响应有负反馈放大器的频率响应增益增益AIAI-3 dBAIfAIf-3 dBfLfH无反馈放大器的带宽无反馈放大器的带宽f(频率频率)负反馈改善放大器频率响应的示意图负反馈改善放大器频率响应的示意图 fLf负反馈放大器的带宽负反馈放大器的带宽fHf第42页/共104页44io0ubeAXiXoxo0t0txi基本放大器基本放大器(a)无反馈无反馈io0ubeAFtxoXot0 xiXiXf0txixf0tXi0图图6.2.1负反馈改善非线性失真的工作原理示意图负反馈改善非线性失真的工

22、作原理示意图(b)负反馈使非线性失真减小负反馈使非线性失真减小输入动态范围展宽输入动态范围展宽 6.2.3 减小非线性失真减小非线性失真第43页/共104页45非线性失真系数非线性失真系数非线性失真减小，输入动态范围展宽非线性失真减小，输入动态范围展宽只在只在 非线性失真非线性失真不是十分严重的情况下才是正确的。不是十分严重的情况下才是正确的。（此时，输入信号和反馈回来的谐波信号不发生相互作（此时，输入信号和反馈回来的谐波信号不发生相互作用，即不产生新的频率分量。）用，即不产生新的频率分量。）负反馈对非线性失真的影响负反馈对非线性失真的影响.avi负反馈对非线性失真的影响负反馈对非线性失真的影

23、响(示波器图示波器图).avi第44页/共104页466.2.4 减少反馈环内的干扰和噪声减少反馈环内的干扰和噪声 利用负反馈抑制放大器内部噪声及干扰的机理与减小非线性失真是一样的。负反馈输出噪声下降利用负反馈抑制放大器内部噪声及干扰的机理与减小非线性失真是一样的。负反馈输出噪声下降(1+AF)倍。如果输入信号本身不携带噪声和干扰，且其幅度可以增大，输出信号分量保持不变，那么放大器的信噪比将提高倍。如果输入信号本身不携带噪声和干扰，且其幅度可以增大，输出信号分量保持不变，那么放大器的信噪比将提高(1+AF)倍。倍。第45页/共104页47图图 6.2.2 负反馈抑制干扰和噪声负反馈抑制干扰和噪

24、声（a）无反馈，信号与噪声的输出波形）无反馈，信号与噪声的输出波形（b）有反馈，信号与噪声的输出波形）有反馈，信号与噪声的输出波形（c）提高输入信号幅度后的输出波形）提高输入信号幅度后的输出波形 第46页/共104页48(1)负反馈使放大器的放大倍数下降，但增益稳定度提高，频负反馈使放大器的放大倍数下降，但增益稳定度提高，频带展宽，非线性失真减小，内部噪声干扰得到抑制，且所有带展宽，非线性失真减小，内部噪声干扰得到抑制，且所有性能性能改善的程度均与反馈深度改善的程度均与反馈深度(1+AF)有关有关。(2)被被改改善善的的对对象象就就是是被被取取样样的的对对象象。例例如如，反反馈馈取取样样的的是

25、是输输出出电电流流，则则有有关关输输出出电电流流的的性性能能得得到到改改善善；反反之之，取取样样对对象象是输出电压，则有关输出电压的性能得到改善。是输出电压，则有关输出电压的性能得到改善。负反馈的特点负反馈的特点(3)负负反反馈馈只只能能改改善善包包含含在在负负反反馈馈环环节节以以内内因因素素引引起起的的放放大大器器性性能能下下降降，对对反反馈馈环环以以外外的的，与与输输入入信信号号一一起起进进来来的的失失真真、干扰、噪声及其它不稳定因素是无能为力的。干扰、噪声及其它不稳定因素是无能为力的。第47页/共104页496.2.5 改变输入电阻和输出电阻改变输入电阻和输出电阻负反馈对于输入、输出阻抗

26、的影响仅限于负反馈对于输入、输出阻抗的影响仅限于负反馈环内负反馈环内。正反馈正反馈 对于输入、输出阻抗的影响与负反馈相反。对于输入、输出阻抗的影响与负反馈相反。第48页/共104页50ARiFUiRifUfUiIi串联负反馈使串联负反馈使输入电阻变大输入电阻变大一、对输入电阻的影响一、对输入电阻的影响第49页/共104页51ARiFUiRifIiIiIf并联负反馈使并联负反馈使输入电阻变小输入电阻变小第50页/共104页52 电压负反馈放大器输出电阻的计算电压负反馈放大器输出电阻的计算 二、对输出电阻的影响二、对输出电阻的影响第51页/共104页53电压负反馈使输出电阻变小电压负反馈使输出电阻

27、变小第52页/共104页54电流负反馈放大器输出电阻的计算电流负反馈放大器输出电阻的计算 第53页/共104页55电流负反馈使输出电阻变大电流负反馈使输出电阻变大第54页/共104页56二、引入负反馈的一般原则二、引入负反馈的一般原则 引入负反馈可以改善放大电路多方面的性能，而且反馈组态引入负反馈可以改善放大电路多方面的性能，而且反馈组态不同，所产生的影响也各不相同。因此，在设计放大电路时，不同，所产生的影响也各不相同。因此，在设计放大电路时，应根据需要和目的，引入合适的反馈，一般原则可以总结如应根据需要和目的，引入合适的反馈，一般原则可以总结如下：下：1.根据信号源的性质决定引入串联、并联负

28、反馈。根据信号源的性质决定引入串联、并联负反馈。信号源为信号源为电压源电压源时，为了使电路获得较大的输入电压，时，为了使电路获得较大的输入电压，应引入应引入串联负反馈串联负反馈，这样可以增大放大电路的输入电，这样可以增大放大电路的输入电阻，从信号获得更多的电压。阻，从信号获得更多的电压。当信号源为当信号源为电流源电流源时，为减小放大电路的输入电阻，时，为减小放大电路的输入电阻，使电路获得更大的输入电流，应引入使电路获得更大的输入电流，应引入并联负反馈并联负反馈。第55页/共104页572.根据反馈对放大电路输出量的要求，即负载对其信号源根据反馈对放大电路输出量的要求，即负载对其信号源的要求，决

29、定引入电压负反馈或电流负反馈。的要求，决定引入电压负反馈或电流负反馈。当负载需要当负载需要稳定的电压信号时，应引入电压负反馈稳定的电压信号时，应引入电压负反馈；当负载需要当负载需要稳定的电流信号时，应引入电流负反馈稳定的电流信号时，应引入电流负反馈。3.根据表根据表6.1.1所示的四种组态反馈电路的功能，在需要进所示的四种组态反馈电路的功能，在需要进行信号变换时，选择合适的组态。例如，若将电流信号转换行信号变换时，选择合适的组态。例如，若将电流信号转换成电压信号，应在放大电路中引入电压并联负反馈；若将电成电压信号，应在放大电路中引入电压并联负反馈；若将电压信号转换成电流信号，应在放大电路中引入

30、电流串联负载压信号转换成电流信号，应在放大电路中引入电流串联负载等等。等等。第56页/共104页58作作 业业6.96.11第57页/共104页59 1.深度负反馈条件下，近似计算法的原理深度负反馈条件下，近似计算法的原理 串联反馈串联反馈并联反馈并联反馈6.3 深度负反馈放大电路的近似计算深度负反馈放大电路的近似计算 6.3.1深度负反馈条件下，近似计算法的原理与步骤深度负反馈条件下，近似计算法的原理与步骤即反馈信号近似等于输入信号。即反馈信号近似等于输入信号。第58页/共104页60求求Xf的方法：的方法：注：反馈网络的输出注：反馈网络的输出X1由两部分构成由两部分构成反馈网络的反向传输效

31、应产生的分量反馈网络的反向传输效应产生的分量Xf 反馈网络在放大器输入端的负载效应产生的分量反馈网络在放大器输入端的负载效应产生的分量X1-Xf 串联断路；并联短路；串联断路；并联短路；2.深度负反馈条件下，近似计算法的步骤深度负反馈条件下，近似计算法的步骤（1）判断反馈类型；）判断反馈类型；（2）求）求Xi、Xf的表达式的表达式；（3）依据）依据Xi Xf求求Auf的表达式的表达式；第59页/共104页61一一.电压串联负反馈电压串联负反馈电路电路6.3.2 深负反馈放大电路的近似计算深负反馈放大电路的近似计算两级共射两级共射-共射放大电路，电阻共射放大电路，电阻R4将第二级的输出信号反将第

32、二级的输出信号反馈到第一级的发射极，这种反馈属于级间反馈。馈到第一级的发射极，这种反馈属于级间反馈。第60页/共104页62一一.电压串联负反馈电压串联负反馈电路电路6.3.2 深负反馈放大电路的近似计算深负反馈放大电路的近似计算深度负反馈条件下深度负反馈条件下UoUfR4R3(b)反馈网络反馈网络 第61页/共104页63图图6.3.1 电压串联负反馈电路电压串联负反馈电路 第62页/共104页64(a)R4UiUiR3UoUfV1(b)UiV1R3|R4UfR3R3R4UoFUo 等效到第一级射极的反馈电压等效到第一级射极的反馈电压(a)输入回路等效输入回路等效；(b)戴维南等效电路戴维南

33、等效电路 本级反馈本级反馈负载效应负载效应第63页/共104页65二二.电压并联负反馈电路电压并联负反馈电路图图6.3.2 电压并联负反馈电路电压并联负反馈电路 第64页/共104页66深度负反馈条件下深度负反馈条件下UoIfR8(b)反馈网络第65页/共104页67三三.电流串联负反馈电路电流串联负反馈电路第66页/共104页68 图图6.3.3串联电流负反馈电路串联电流负反馈电路 第67页/共104页69四四.电流并联负反馈电流并联负反馈电路电路第68页/共104页70 图图6.3.4 电流并联负反馈电路电流并联负反馈电路 第69页/共104页71作作 业业6.136.15第70页/共10

34、4页726.4 负反馈放大电路的稳定性负反馈放大电路的稳定性6.4.1 负反馈放大电路的自激振荡负反馈放大电路的自激振荡若若F为常数，则为常数，则 第71页/共104页73-产生产生自激振荡自激振荡 反馈网络反馈网络F基本放大器基本放大器AXfXiXiXo.第72页/共104页74-振荡的振幅条件振荡的振幅条件-振荡的相位条件振荡的相位条件 反馈网络反馈网络F基本放大器基本放大器AXfXi0Xo.ttXi.Xf.tXo.第73页/共104页75幅度裕度幅度裕度Gm相位裕度相位裕度m180AB图图6.4.2 负反馈电路环路增益的频率特性负反馈电路环路增益的频率特性 增益交界频率增益交界频率增益交

35、界频率增益交界频率 f f0 020lg|AF|=0dB20lg|AF|=0dB相位交界频率相位交界频率相位交界频率相位交界频率 f f 自激自激稳定稳定判断方法判断方法判断方法判断方法相移相移0f环路增益环路增益0f(频率）频率）6.4.2 负反馈放大电路稳定性的判断负反馈放大电路稳定性的判断 1.利用环路增益判断负反馈放大电路的稳定性利用环路增益判断负反馈放大电路的稳定性 第74页/共104页76-45|A(j)|(开环开环)-20dB/10倍频程倍频程-135-40dB/10倍频程倍频程-225稳定稳定不稳定不稳定（闭环）（闭环）AfF1fA F1(不稳定不稳定)-60dB/10 倍频程

36、倍频程0.010.11101001000A/dB806040200-20-40f/kHz2.利用开环增益的渐近波特图判断负反馈放大电路的稳定性利用开环增益的渐近波特图判断负反馈放大电路的稳定性 若闭环增益线交于若闭环增益线交于 开环增益线开环增益线 稳定稳定若闭环增益线交于若闭环增益线交于 及以下开环增益线及以下开环增益线自激自激第75页/共104页776.4.3 负反馈放大电路自激振荡的消除方法负反馈放大电路自激振荡的消除方法 通过对负反馈放大电路稳定性的分析可知，通过对负反馈放大电路稳定性的分析可知，越大，即负反馈越深，电路越容易产生自激振荡。为提越大，即负反馈越深，电路越容易产生自激振荡

37、。为提高放大器在深度负反馈条件下的工作稳定性，必须采取措施高放大器在深度负反馈条件下的工作稳定性，必须采取措施破坏电路的自激振荡条件。一般采用的方法是相位补偿法，破坏电路的自激振荡条件。一般采用的方法是相位补偿法，即在放大电路中接入电容元件或电阻、电容元件，以改变基即在放大电路中接入电容元件或电阻、电容元件，以改变基本放大电路的开环频率特性或反馈网络的频率特性。本放大电路的开环频率特性或反馈网络的频率特性。1.滞后补偿滞后补偿 由于这种补偿使放大电路的相位滞后，故称为滞后补偿。根由于这种补偿使放大电路的相位滞后，故称为滞后补偿。根据工作原理的不同，通常又分为据工作原理的不同，通常又分为电容补偿

38、、电容补偿、零极点相消零极点相消RC滞后补偿滞后补偿和和密勒效应补偿密勒效应补偿三种。三种。第76页/共104页78（1）电容补偿）电容补偿Ro1Uo1+-CRi2Ci2A1A2图图 6.4.6 电容补偿电路电容补偿电路电容补偿是将一个电容并接在放大电路中时间常数最大电容补偿是将一个电容并接在放大电路中时间常数最大的节点上，使它的时间常数更大，使开环增益幅频特性的节点上，使它的时间常数更大，使开环增益幅频特性中的第一拐点的频率进一步降低，通常使增益随频率始中的第一拐点的频率进一步降低，通常使增益随频率始终按照终按照-20dB/10倍频的斜率下降，到达第二拐点频率时倍频的斜率下降，到达第二拐点频

39、率时刚好降至刚好降至0dB。第77页/共104页79设某放大电路第二级电路输入端等效电容所在回路的时间设某放大电路第二级电路输入端等效电容所在回路的时间常数最大，所以在第二级输入端加补偿电容常数最大，所以在第二级输入端加补偿电容C，如图，如图6.4.6所示。图所示。图6.4.6中，中，Ro1为第一级的输出电阻，为第一级的输出电阻，Ri2和和Ci2为第为第二级的输入电阻和输入电容。二级的输入电阻和输入电容。根据截止频率的分析方法，根据截止频率的分析方法，未加未加C之前，该节点所对应的频率为之前，该节点所对应的频率为加加C补偿之后，频率变为补偿之后，频率变为 第78页/共104页80（2）零极点相

40、消）零极点相消RC滞后补偿滞后补偿CRo1RCRA1A2+-+-CR+-+-(a)(b)(c)U1Uo1U2Ri2Ci2Uo1U2Ro1U2图图 6.4.7 RC滞后补偿滞后补偿(a)RC滞后补偿电路滞后补偿电路 (b)高频等效电路高频等效电路 (c)简化的高频等效电路简化的高频等效电路第79页/共104页81电容补偿的方法虽然可以消除自激振荡，但是需要以频带电容补偿的方法虽然可以消除自激振荡，但是需要以频带变窄为代价。而变窄为代价。而RC滞后补偿则不一样，它可以在开环放滞后补偿则不一样，它可以在开环放大倍数大倍数 的表达式的分子中引入一个零点，该零点与分母中的一个极点相抵消，从而使补偿后的放

41、大器的频带损失减小。的表达式的分子中引入一个零点，该零点与分母中的一个极点相抵消，从而使补偿后的放大器的频带损失减小。第80页/共104页82图图6.4.7(a)放大电路的第一级的时间常数最大，在其输放大电路的第一级的时间常数最大，在其输出端并接出端并接RC串联补偿网络。图串联补偿网络。图(a)的高频等效电路如图的高频等效电路如图(b)所示，其中，所示，其中，Ro1为第一级的输出电阻，为第一级的输出电阻，Ri2和和Ci2为第二级为第二级的输入电阻和输入电容。通常应选择的输入电阻和输入电容。通常应选择R Ci2，则可忽略，则可忽略Ci2，因而简化电路如图，因而简化电路如图(c)所示，其中所示，其

42、中因此因此第81页/共104页83若补偿前放大电路的开环增益表达式为若补偿前放大电路的开环增益表达式为若选择合适的若选择合适的R、C值，使值，使即零点和极点相消，则补偿后放大电路的开环增益表达式为即零点和极点相消，则补偿后放大电路的开环增益表达式为第82页/共104页84（3）密勒效应补偿）密勒效应补偿CAk(a).Uok-+-+(b)AkUik.CUik.Uok.图图 6.4.9 密勒效应补偿密勒效应补偿(a)加补偿电容加补偿电容 (b)等效变换等效变换在电子制造中，大容量的电容不易集成，而在电容补偿和在电子制造中，大容量的电容不易集成，而在电容补偿和RC滞后补偿中都需要使用容量较大的电容。

43、为了解决电容滞后补偿中都需要使用容量较大的电容。为了解决电容的集成问题，密勒效应补偿应运而生。的集成问题，密勒效应补偿应运而生。第83页/共104页85根据密勒定理，若将电容根据密勒定理，若将电容C跨接在某放大电路的输入端和跨接在某放大电路的输入端和输出端，如图输出端，如图6.4.9(a)所示，则折合到输入端的等效电容所示，则折合到输入端的等效电容是是C的的|Auk|倍（准确的说应该是倍（准确的说应该是1+|Auk|倍，其中倍，其中Auk是该是该级放大电路的电压增益），见图级放大电路的电压增益），见图(b)。设。设|Auk|=1000，C=30pF，则，则电容电容C应跨接在应跨接在 RC时间常

44、数最大的那级放大电路的时间常数最大的那级放大电路的输入端与输出端之间。输入端与输出端之间。需要指出的是，密勒效应补偿从本质上来说，补偿效果和电需要指出的是，密勒效应补偿从本质上来说，补偿效果和电容补偿效果相同，只是缩小了外接电容的电容量。如果在密容补偿效果相同，只是缩小了外接电容的电容量。如果在密勒效应补偿回路中再串接一个小电阻，则可以使高频特性有勒效应补偿回路中再串接一个小电阻，则可以使高频特性有所改善。所改善。第84页/共104页862.超前补偿超前补偿滞后补偿方法通过降低开环增益滞后补偿方法通过降低开环增益的第一个极点频率的第一个极点频率f1，即以降低上限频率，即以降低上限频率fH为代价

45、来获得所需为代价来获得所需的相位裕度。若在获得所需的相位裕度的同时，还要不降低的相位裕度。若在获得所需的相位裕度的同时，还要不降低f1，可以采用超前补偿的方法。这种补偿技术的出发点是在，可以采用超前补偿的方法。这种补偿技术的出发点是在或或 中引入一个具有超前相移的零点，抵消中引入一个具有超前相移的零点，抵消 中原来的滞后相移，使环路增益中原来的滞后相移，使环路增益 的相位比补偿前超前一个角度。由于这种补偿使放的相位比补偿前超前一个角度。由于这种补偿使放大电路的相位超前，故称为超前补偿。大电路的相位超前，故称为超前补偿。第85页/共104页87Uo1CR1+UCCT1T2T3us-UCCoffs

46、etABR1R2C2Uo1+-+-(b)C(a)Ui2图图 6.4.10 超前相位补偿电路超前相位补偿电路(a)加补偿电容加补偿电容 (b)等效电路等效电路第86页/共104页88图图6.4.10(a)所示为集成运放中超前相位补偿的原理图，电所示为集成运放中超前相位补偿的原理图，电阻阻R1上并联的电容上并联的电容C为补偿电容，为补偿电容，T1为放大管，为放大管，T2管为管为T1管的管的有源负载，等效电路如图有源负载，等效电路如图(b)所示。图所示。图(b)中中R2和和C2是图是图(a)中中A、B两点之间的等效电阻和等效电容。两点之间的等效电阻和等效电容。在未加补偿电容在未加补偿电容C时，时，C

47、2所在回路的时间常数所在回路的时间常数t t=(=(R1/R2)C2，因此它所确定的极点频率为因此它所确定的极点频率为传递系数为传递系数为加入补偿电容加入补偿电容C以后的传递系数为以后的传递系数为第87页/共104页89令令则则若合理选择若合理选择C，使，使R1C=R2C2，则，则可写为可写为第88页/共104页90为一常量，不随频率变化。为一常量，不随频率变化。综上所述，无论是超前补偿还是滞后补偿，都可以用很简综上所述，无论是超前补偿还是滞后补偿，都可以用很简单的电路来实现。补偿后对带宽的影响从小到大依次为超单的电路来实现。补偿后对带宽的影响从小到大依次为超前补偿、前补偿、RC滞后补偿、电容

48、补偿。应该注意的是，理解消滞后补偿、电容补偿。应该注意的是，理解消除自激振荡的基本思路以及不同方法的特点，要比具体计除自激振荡的基本思路以及不同方法的特点，要比具体计算补偿元件的参数重要得多。这是因为在实际情况下，常算补偿元件的参数重要得多。这是因为在实际情况下，常常需要在明确的思路指导下，通过实验来获得理想的补偿常需要在明确的思路指导下，通过实验来获得理想的补偿效果。效果。第89页/共104页91负反馈放大器的定量计算方法负反馈放大器的定量计算方法负反馈放大器的定量计算方法负反馈放大器的定量计算方法n n1.1.等效电路法等效电路法等效电路法等效电路法n n2.2.拆环分析法拆环分析法拆环分

49、析法拆环分析法n n3.3.深度负反馈条件下的近似计算深度负反馈条件下的近似计算深度负反馈条件下的近似计算深度负反馈条件下的近似计算第90页/共104页92正向传输效应正向传输效应 负载效应负载效应 电压并联负反馈放大器中反馈网络的等效电路电压并联负反馈放大器中反馈网络的等效电路UiUoRR2k2UiI2I1k1Uo1IfA*F*电压并联负反馈示意图电压并联负反馈示意图+_+_反馈效应反馈效应 并联短路并联短路求求Xf的方法的方法第91页/共104页93正向传输效应正向传输效应 负载效应负载效应 电流串联负反馈放大器中反馈网络的等效电路电流串联负反馈放大器中反馈网络的等效电路电流串联负反馈示意

50、图电流串联负反馈示意图 A*F*+_+_+_+_U1U2RR2k2IiIoIik1Io1反馈效应反馈效应 串联断路串联断路求求Xf的方法的方法第92页/共104页94第93页/共104页95第94页/共104页96第95页/共104页97第96页/共104页98对于线性无源两端口网络，其端口电压、电流关系可有对于线性无源两端口网络，其端口电压、电流关系可有6种参数表征。种参数表征。Z参数：端口电流作自变量，端口电压作应变量；参数：端口电流作自变量，端口电压作应变量；Y参数：端口电流作应变量，端口电压作自变量；参数：端口电流作应变量，端口电压作自变量；H参数：参数：作自变量，作自变量，作应变量；