第三章放大器中的负反馈教案课件.ppt

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1、电子电路基础电子电路基础3.1反馈的基本概念3.2.直流反馈与交流反馈3-3.负反馈放大电路的方框图3-4 负反馈放大器的四种类型3-5 负反馈对放大电路性能的影响2.7差分放大器和集成运算放大器 了解反馈电路的基本概念及结构组成；掌握反馈的基本概念和分析方法，理解反馈对放大电路性能的影响。学习目的与要求3-1反馈的基本概念1.反馈的基本概念 从放大电路输出回路中取出部分或全部的输出信号，通过适当的途径回送到输入端，对输入信号进行调控的过程称为反馈。基本放大电路A取样Xid比较X0Xi反馈电路FXF 基本放大电路的输入信号(净输入信号)放大电路输出信号 反馈信号含反馈的放大电路输入信号负反馈放

2、大电路的方框图 反馈分有正反馈和负反馈两种形式：能使净输入信号增强的反馈称为正反馈；使净输入信号削弱的反馈称为负反馈。放大电路中普遍采用的形式是负反馈。根据反馈网络与基本放大电路在输出、输入端连接方式的不同，负反馈放大电路的反馈形式可分为四种类型：1、电压串联负反馈；2、电压并联负反馈；3、电流串联负反馈；4、电流并联负反馈。2.负反馈的基本类型及其判别判断反馈类型的方法：判断反馈类型的方法：凡反馈信号取自输出电压信号的称电压反馈；凡反馈信号取自输出电流信号的称电流反馈。凡反馈信号在输入端与输入信号相串联的称为串联反馈，凡反馈信号在输入端与输入信号相并联的称为并联反馈。ui电压反馈电压反馈电压

3、串联负反馈u0RLF FA A串联反馈串联反馈ui电压反馈电压反馈电压并联负反馈u0RLF FA A并联反馈并联反馈ui电流反馈电流反馈电流串联负反馈i0串联反馈串联反馈RLF FA Aui电流反馈电流反馈电流并联负反馈并联反馈并联反馈RLF FA Ai01）.从一个例子说起从一个例子说起稳定工作点电稳定工作点电路路输入量：输入量：Vi、VBE、iB输出量：输出量：VO、VCE、iC正向传输正向传输信号从输入端到输出端的传输信号从输入端到输出端的传输TUBEICICUEIB2）.正向传输与反向传输正向传输与反向传输电电路路中中只只有有正正向向传传输输，没没有有反反向传输，称为向传输，称为开环状

4、态。开环状态。正向传输正向传输信号从输入端到信号从输入端到输出端的传输输出端的传输信号的正向传输信号的正向传输反向传输反向传输信号从输信号从输出端到输入端的传输出端到输入端的传输反馈传输反馈传输(通路通路)（反馈网络）（反馈网络）信号的正向传输信号的正向传输既既有有正正向向传传输输，又又有有反反馈馈 称称为为闭环状态闭环状态。直流反馈直流反馈若电路将直流量反馈到输入回路，则若电路将直流量反馈到输入回路，则称直流反馈。称直流反馈。3-2.直流反馈与交流反馈直流反馈与交流反馈直流反馈直流反馈电路中引入直流反馈的目的电路中引入直流反馈的目的，一般是为了稳定静态工作点一般是为了稳定静态工作点Q。交流反

5、馈交流反馈若电路将若电路将交流量反馈到输入回路，交流量反馈到输入回路，则称交流反馈。则称交流反馈。（如去掉电容（如去掉电容Ce）交流反馈交流反馈交流反馈，影响电路的交流工作交流反馈，影响电路的交流工作性能性能。解解：根根据据反反馈馈到到输输入入端端的的信信号号是是交交流流，还还是是直直流流，或或同同时存在，来进行判别。时存在，来进行判别。例例：判判断断下下图图中中有有哪哪些些反反馈馈回回路路，是是交交流流反反馈馈还还是是直直流反馈。流反馈。交流反馈交流反馈交、直流反馈交、直流反馈例：基本放大器，无反馈，净输例：基本放大器，无反馈，净输入量入量Vbe=Vi，电压放大倍数为：电压放大倍数为：1.负

6、反馈与正反馈负反馈负反馈输入量不变时，引入反馈后使净输入量减小，输入量不变时，引入反馈后使净输入量减小，放大倍数减小。放大倍数减小。引入反馈后，净输入量引入反馈后，净输入量Vbe=Vi-Vf，电压放大倍数为：电压放大倍数为：可见，净输入量减小，放大倍数减小，所以是负反馈。可见，净输入量减小，放大倍数减小，所以是负反馈。正反馈正反馈输入量不变时，引入反馈后使净输入量增加，输入量不变时，引入反馈后使净输入量增加，放大倍数增加。放大倍数增加。=-RLrbe+（1+）ReAu本级反馈本级反馈反馈只存在于某一级放大器中反馈只存在于某一级放大器中 级间反馈级间反馈反馈存在于两级以上的放大器中反馈存在于两级

7、以上的放大器中例例反馈通路反馈通路本级反馈通路本级反馈通路级间反馈通路级间反馈通路2.本级反馈与级间反馈本级反馈与级间反馈基本放大电路基本放大电路A反馈网络反馈网络F放大放大：迭加：迭加：1.方框图：方框图：A称为开环称为开环放大倍数放大倍数+反馈反馈：AF称为闭环放大倍数称为闭环放大倍数AF=Xo/Xi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负反馈放大器负反馈放大器F称为反馈系数称为反馈系数设设Xf与与Xi同相同相3-3.负反馈放大电路的方框图2.负反馈放大器的一般关系负反馈放大器的一般关系闭环放大倍数：闭环放大倍数：放大放大：反馈反馈：迭加：迭加：AF=Xo/Xi=

8、Xo /(Xd+Xf)=Xo /(+XoF)=XoA11A+F=A1+AF3.关于反馈深度的讨论关于反馈深度的讨论一般负反馈一般负反馈称为反馈深度称为反馈深度深度负反馈深度负反馈正反馈正反馈自激振荡自激振荡3-4 负反馈放大器的四种类型负反馈放大器的四种类型负反馈类型负反馈类型有四种组态有四种组态:电压串联负反馈电压串联负反馈 电压并联负反馈电压并联负反馈 电流串联负反馈电流串联负反馈 电流并联负反馈电流并联负反馈一一.电压串联负反馈电压串联负反馈因为反馈电压：因为反馈电压：从输入端看，有：从输入端看，有：根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压串联负电

9、压串联负反馈反馈vd=vi-vF故为串联负反馈。故为串联负反馈。用用“瞬时极性法瞬时极性法”判断反馈极性：判断反馈极性：假设某一瞬时，在放大电路的输入端加入一个正极性的输入信假设某一瞬时，在放大电路的输入端加入一个正极性的输入信号，按信号传输方向依次判断相关点的瞬时极性，直至判断出反号，按信号传输方向依次判断相关点的瞬时极性，直至判断出反馈信号的瞬时极性。如果反馈信号的瞬时极性使净输入减小，则馈信号的瞬时极性。如果反馈信号的瞬时极性使净输入减小，则为负反馈；反之为正反馈。为负反馈；反之为正反馈。反馈量与输出电压成比例，反馈量与输出电压成比例，所以是电压反馈。所以是电压反馈。分立电路电压串联负反

10、馈分立电路电压串联负反馈RL vO vF vd(vbe)vO 电压负反馈的特性电压负反馈的特性稳定输出电压稳定输出电压稳定过程：稳定过程：负载变化时，负载变化时，输出电压稳定输出电压稳定输出电阻输出电阻二.电压并联负反馈 因为反馈电流：因为反馈电流：根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压串联负电压串联负反馈反馈id=ii-iF从输入端看有：从输入端看有：反馈量与输出电压成比例，反馈量与输出电压成比例，所以是电压反馈。所以是电压反馈。故为并联负反馈。故为并联负反馈。分立电路电压并联负反馈分立电路电压并联负反馈+UCCRCC2C1Rfuiuoibifii反

11、馈量与输出电压成比例，反馈量与输出电压成比例，所以是电压反馈。所以是电压反馈。根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压串联负电压串联负反馈反馈id=ii-iF在输入端有在输入端有故为并联负反馈。故为并联负反馈。因为反馈电流：因为反馈电流：三.电流并联负反馈 因为反馈电流：因为反馈电流：根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电流串联负电流串联负反馈反馈又因为又因为在输入端有在输入端有:id=iI-iF反馈量与输出电流成比例，反馈量与输出电流成比例，所以是电流反馈。所以是电流反馈。故为并联负反馈。故为并联负反馈。分立电路

12、组成的电流并联负反馈分立电路组成的电流并联负反馈引入电流负反馈的目的引入电流负反馈的目的稳定输出电流稳定输出电流稳定过程：稳定过程：负载变化时，负载变化时，输出电流稳定输出电流稳定输出电阻输出电阻RL iO iF id iO 四.电流串联负反馈 因为反馈电压：因为反馈电压：Uf=ioRf根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电流串联负电流串联负反馈反馈vd=vi-vF又因为又因为在输入端有在输入端有反馈量与输出电流成比例，反馈量与输出电流成比例，所以是电流反馈。所以是电流反馈。故为串联负反馈。故为串联负反馈。分立电路组成的电流串联负反馈分立电路组成的电流串

13、联负反馈IO vF vd IO 引入电流负反馈的目的引入电流负反馈的目的稳定输出电流稳定输出电流稳定过程：稳定过程：负载变化时，负载变化时，输出电流稳定输出电流稳定输出电阻输出电阻RL 五.反馈类型及判别方法总结1.1.直流反馈与交流反馈直流反馈与交流反馈注意电容的注意电容的“隔直通交隔直通交”作用作用 例题例题1:试判断下图电路中有哪些反馈支路，各是直流反试判断下图电路中有哪些反馈支路，各是直流反馈还是交流反馈？馈还是交流反馈？2.反馈极性：正反馈与负反馈判定方法判定方法“瞬时极性法瞬时极性法”例题例题2:试判断下列电路中反馈支路的反馈极性。试判断下列电路中反馈支路的反馈极性。对于串联反馈：

14、对于串联反馈：输入量与反馈量作用在不同的两点上，若瞬时极性输入量与反馈量作用在不同的两点上，若瞬时极性相同为负反馈，瞬时极性相反为正反馈。相同为负反馈，瞬时极性相反为正反馈。对于并联反馈：对于并联反馈：输入量与反馈量作用在同一点上，若反馈元件两端输入量与反馈量作用在同一点上，若反馈元件两端瞬时极性相反为负反馈，瞬时极性相同为正反馈。瞬时极性相反为负反馈，瞬时极性相同为正反馈。动画演示动画演示3.取样方式电压反馈与电流反馈 假设输出端交流短路（假设输出端交流短路（RL=0），即），即UO=0，若若反馈信号消失了，则为电压反馈；若反馈信号仍反馈信号消失了，则为电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流

15、反馈。然存在，则为电流反馈。电压反馈：电压反馈：反馈信号的大小与输出电压成比反馈信号的大小与输出电压成比 例。例。判断方法判断方法输出短路法：输出短路法：电流反馈：电流反馈：反馈信号的大小与输出电流成比反馈信号的大小与输出电流成比 例。例。例题例题3:试判断下列电路中引入的反馈是电试判断下列电路中引入的反馈是电压反馈还是电流反馈。压反馈还是电流反馈。4.比较方式串联反馈和并联反馈串联反馈：串联反馈：反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的两个电极。有：的两个电极。有：此时反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。此时反馈信号与输入信号是电压相加减的关系。对于运

16、算放大器来说，反馈信号与输入信号同时加对于运算放大器来说，反馈信号与输入信号同时加在同相输入端或反相输入端，则为并联反馈；一个加在在同相输入端或反相输入端，则为并联反馈；一个加在同相输入端一个加在反相输入端则为串联反馈。同相输入端一个加在反相输入端则为串联反馈。对于三极管来说，反馈信号与输入信号同时加在三极对于三极管来说，反馈信号与输入信号同时加在三极管的基极或发射极，则为并联反馈；一个加在基极一个加管的基极或发射极，则为并联反馈；一个加在基极一个加在发射极则为串联反馈。在发射极则为串联反馈。并联反馈：并联反馈：反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的同一

17、个电极。有：的同一个电极。有：vd=vi-vFid=iI-iF例题例题4:试判断下列电路中引入的反馈是串试判断下列电路中引入的反馈是串联反馈还是并联反馈。联反馈还是并联反馈。例题例题5:试判断下列电路中的反馈组态。试判断下列电路中的反馈组态。解解:电压串联负反馈。电压串联负反馈。（a）：）：解解:电压并联负反馈。电压并联负反馈。（b）：）：动画演示动画演示（1）串联反馈）串联反馈 5.信号源对反馈效果的影响vd=vI-vF 所所以以vI应应为为恒恒压压源源，即即信信号号源源内内阻阻RS越越小小越好越好。要要想想反反馈馈效效果果明明显显，就就要要求求vF变变化化能能有有效效引引起起vd的变化的变

18、化。（2）并联反馈）并联反馈id=iI-iF 所所以以iI应应为为恒恒流流源源，即即信信号号源源内内阻阻RS越越大越好大越好。要要想想反反馈馈效效果果明明显显，就就要要求求iF变变化化能能有效引起有效引起id的的变化。变化。end 例题例题:回答下列问题。回答下列问题。1.若要实现串联若要实现串联电压反馈电压反馈,Rf 应应接向何处接向何处?2.要实现串联电要实现串联电压负反馈压负反馈,运放运放的输入端极性如的输入端极性如何确定？何确定？3-5 负反馈对放大电路性能的影响 提高增益的稳定性提高增益的稳定性 减少非线性失真减少非线性失真 扩展频带扩展频带 改变输入电阻和输出电阻改变输入电阻和输出

19、电阻 在放大器中引在放大器中引入负反馈入负反馈 降低了放大倍数降低了放大倍数 使使放大器的性能得以改善：放大器的性能得以改善：1.提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性闭环时闭环时则则只考虑幅值有只考虑幅值有即闭环增益相对变化量比开环减小了即闭环增益相对变化量比开环减小了1+AF倍倍另一方面另一方面:在深度负反馈条件下在深度负反馈条件下 即即闭闭环环增增益益只只取取决决于于反反馈馈网网络络。当当反反馈馈网网络络由由稳稳定定的的线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。2.改善放大器的非线性失真改善放大器的非线性失真Auiufuiuoud加反馈前加反馈

20、前加反馈后加反馈后AF+失真失真改善改善uouo动画演示动画演示 放大电路加入负反馈后，增益下降，但通频带却加宽了。放大电路加入负反馈后，增益下降，但通频带却加宽了。无反馈时放大器的通频带：无反馈时放大器的通频带：fbw=f HfL f H 有反馈时放大器的通频带：有反馈时放大器的通频带：fbwf=f HffLf f Hf可以证明：可以证明：fbwf=(1+AF)fbw放大器的一个重要特性：放大器的一个重要特性：增益与通频带之积为常数。增益与通频带之积为常数。即：即：Amf fbwf=Am fbw3.扩展放大器的通频带扩展放大器的通频带4.4.负反馈对输入电阻的影响负反馈对输入电阻的影响 (1

21、)(1)串联负反馈使输入电阻增加串联负反馈使输入电阻增加 无无反馈时：反馈时：有有反馈时：反馈时：(2)(2)并联负反馈使输入电阻减小并联负反馈使输入电阻减小 无无反馈时：反馈时：有有反馈时：反馈时：5.负反馈对输出电阻的影响 电压负反馈电压负反馈稳定输出电压（当负载变化时）稳定输出电压（当负载变化时）恒压源恒压源输出电阻小。输出电阻小。(1)(1)电压负反馈使输出电阻减小电压负反馈使输出电阻减小 电流负反馈电流负反馈稳定输出电流（当负载变化时）稳定输出电流（当负载变化时）恒流源恒流源输出电阻大。输出电阻大。(2)(2)电流负反馈使输出电阻提高电流负反馈使输出电阻提高为改善性能引入负反馈的一般

22、原则为改善性能引入负反馈的一般原则 要稳定直流量要稳定直流量引直流负反馈引直流负反馈 要稳定交流量要稳定交流量引交流负反馈引交流负反馈 要稳定输出电压要稳定输出电压 引电压负反馈引电压负反馈 要稳定输出电流要稳定输出电流 引电流负反馈引电流负反馈 要增大输入电阻要增大输入电阻 引串联负反馈引串联负反馈 要减小输入电阻要减小输入电阻 引并联负反馈引并联负反馈放大电路输入信号放大电路输入信号本身就是一个已产本身就是一个已产生了失真的信号，生了失真的信号，引入负反馈后能否引入负反馈后能否使失真消除？使失真消除？上述问题希望课后认真归纳总结放大电路一般采用的放大电路一般采用的反馈形式是什么？如反馈形式是什么？如何判断放大电路中的何判断放大电路中的各种反馈类型？各种反馈类型？什么叫反馈？正反馈什么叫反馈？正反馈和负反馈对电路的影响和负反馈对电路的影响 有何不同？有何不同？放大电路引入负放大电路引入负反馈后，对电路反馈后，对电路的工作性能带来的工作性能带来什么改善？什么改善？本章学习结束本章学习结束 Goodbye!