负反馈放大电路.pptx

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1、放大电路A输入信号（Ui或Ii）输出信号（Uo或Io）反馈网络F反馈信号（Uf或If）将输出信号取出一部分或全部送回到放大电路的 输入回路，与原输入信号相加或相减后再作用到放大电路的输入端。+反馈:正向传输反向传输放大电路有反馈也称闭环闭环放大电路无反馈也称开环，开环，一、一、基本概念基本概念1.反馈反馈第1页/共53页一、一、基本概念基本概念1.反馈反馈 将电子系统输出回路的电量(电压或电流)，送回到输入回路的过程称之为反馈。反馈通路信号反向传输的渠道开环 无反馈通路闭环 有反馈通路反馈通路（反馈网络）信号的正向传输判断有无反馈的方法：看有无联系输出和输入的电路元素。第2页/共53页一、一、

2、基本概念基本概念hfeibicvceIbvbehrevcehiehoe内部反馈内部反馈外部反馈外部反馈2.内部内部 反馈和外部反馈反馈和外部反馈寄生反馈寄生反馈人工反馈人工反馈第3页/共53页一、一、基本概念基本概念3.正反馈与负反馈正反馈正反馈：输入量不变时，引入反馈后：输入量不变时，引入反馈后输出量变大输出量变大了。了。负反馈负反馈：输入量不变时，引入反馈后：输入量不变时，引入反馈后输出量变小输出量变小了。了。另一角度正反馈：引入反馈后，使净输入量变大了。负反馈：引入反馈后，使净输入量变小了。判判别别方方法法：瞬瞬时时极极性性法法。即即在在电电路路中中，从从输输入入端端开开始始，沿沿着着信

3、信号号流流向向，标标出出某某一一时时刻刻有有关关节节点点电电压压变变化化的的斜斜率率（正正斜斜率率或或负负斜率，用斜率，用“+”+”、“-”-”号表示）。号表示）。第4页/共53页例(+)(+)(-)(-)(-)净输入量(+)(+)(-)(-)净输入量负反馈正反馈反馈通路反馈通路级间反馈通路(+)(+)(+)(+)(-)(-)净输入量级间负反馈反馈通路本级反馈通路4.级间反馈与本级反馈第5页/共53页一、一、基本概念基本概念5.交流反馈与直流反馈(+)(+)(+)(+)交、直流负反馈(+)交流正反馈判别方法：根据反馈到输入端的信号是交流，还是直流，或同时存在，来进行判别。它取决于反馈通路。引入

4、直流负引入直流负反馈的目的反馈的目的主要是主要是稳定稳定静态工作点静态工作点引入交流负反馈的目的主要是改善放大电路的性能第6页/共53页增加隔直电容C后，Rf只对交流起反馈作用。注：本电路中注：本电路中C1、C2也起到隔直作用。也起到隔直作用。+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+T1T2RfRE1C一、一、基本概念基本概念5.交流反馈与直流反馈第7页/共53页增加旁路电容C后，Rf只对直流起反馈作用。C+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+T1T2RfRE1一、一、基本概念基本概念5.交流反馈与直流反馈第8页/共53页输

5、入端：反馈信号在输入端的联接分为输入端：反馈信号在输入端的联接分为串联串联和和并联并联两种方式。两种方式。并联：反馈量输入量接于同一输入端。接于不同的输入端。串联：反馈量输入量一、一、基本概念基本概念6.串联串联反馈与并联反馈第9页/共53页并联反馈串联反馈一、一、基本概念基本概念6.串联串联反馈与并联反馈iIiNiFuF第10页/共53页 输出端：反馈信号在输出端分为取输出端：反馈信号在输出端分为取电压电压和取和取电流电流两种方式。两种方式。一、一、基本概念基本概念7.电压电压反馈与电流反馈判别方法电压反馈：将负载短路，反馈信号为零。电流反馈：将负载短路，反馈信号仍然存在。第11页/共53页

6、电压反馈电流反馈一、一、基本概念基本概念7.电压电压反馈与电流反馈第12页/共53页反馈类别的小结反馈类别的小结反馈信号的极性正反馈：负反馈：反馈信号使放大器的净输入信号增强反馈信号使放大器的净输入信号减小反馈信号的属性直流反馈交流反馈混合反馈反馈的取样信号电压反馈电流反馈反馈在输入端的引入方式并联反馈串联反馈一、一、基本概念基本概念第13页/共53页负反馈交流反馈直流反馈电压串联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈稳定静态工作点二、四种类型的反馈组态二、四种类型的反馈组态重点讨论重点讨论交流负反交流负反馈的四种馈的四种组态组态第14页/共53页3.3.是否负反馈？是否负反馈？4.

7、4.是负反馈！那么是何种类型的负是负反馈！那么是何种类型的负反馈？（判断反馈的组态）反馈？（判断反馈的组态）1.1.找出反馈网络（电阻）找出反馈网络（电阻）2.2.是交流反馈还是直流反馈？是交流反馈还是直流反馈？二、四种类型的反馈组态二、四种类型的反馈组态反馈类型的分析步骤动画二动画三第15页/共53页1 1、电压串联负反馈、电压串联负反馈 判断反馈的类型判断反馈的类型1.找出反馈网络找出反馈网络Rf 和Re12.判断反馈的类型判断反馈的类型+-Uf+-Udi(3)将输出对地短路，反馈消失，因此是将输出对地短路，反馈消失，因此是电压反馈电压反馈。(4)输入信号和反馈信号输入信号和反馈信号分别分

8、别加在三极管的加在三极管的b b、e e，为，为串联反馈。串联反馈。(2)假定输入电压的瞬时假定输入电压的瞬时极性为正，极性为正，反馈电压的反馈电压的瞬时极性也为正，瞬时极性也为正，U Udidi=U=Ui i-U-Uf fUUi i,因此是因此是负反负反馈。馈。+-+(1)电路中无电容，因电路中无电容，因此是此是交直流反馈交直流反馈电路1第16页/共53页+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+ECuoui+T1T2Rfubeube三极管的集电极与基极相位相反电压串电压串联负反联负反馈馈电路2负反馈负反馈串联反馈串联反馈电压电压反馈反馈第17页/共53页电路3+运放

9、输出的极性与同相输入端的极性相同，与反相输入端的极性相反。电压串联负反馈负反馈串联反馈串联反馈电压电压反馈反馈第18页/共53页2 2、电流并联负反馈、电流并联负反馈 判断反馈的类型判断反馈的类型1.1.找出反馈网络找出反馈网络Rf 和Re22.2.判断反馈的类型判断反馈的类型(3)(3)将输出对地短路，反馈仍存在，因此是将输出对地短路，反馈仍存在，因此是电流反馈电流反馈。(4)(4)输入信号和反馈信号输入信号和反馈信号都都加在三极管的基极，故为加在三极管的基极，故为并联反馈并联反馈(2)(2)由瞬时极性法可判断：由瞬时极性法可判断：I If f的方向由输入流入的方向由输入流入R Rf f，I

10、 Ididi=I=Ii i-I If fIIi i，因此是，因此是负反馈负反馈。+-(1)(1)电路中无电容，因此是电路中无电容，因此是交直流反馈交直流反馈。IoIiIdiIf反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。电路1第19页/共53页电流反馈电流反馈并联反馈并联反馈uouiiiBiFuFRE2RfRE1RC1RC2+UCCiE2电路2+-负反馈负反馈电流并联电流并联负反馈负反馈第20页/共53页电路3+-isiIiIDiFioiID=iI-iF电流并联负反馈负反馈电流反馈电流反馈并联反馈并联反馈第21页/共53页IoEC3 3、电压并联负反馈、电压并联

11、负反馈 判断反馈的类型判断反馈的类型1.1.找出反馈网络找出反馈网络Rf2.2.判断反馈的类型判断反馈的类型(3)(3)将输出对地短路，反馈消失，因此是将输出对地短路，反馈消失，因此是电压反馈电压反馈。(4)(4)输入信号和反馈信号输入信号和反馈信号都都加在三极管的基极，故为加在三极管的基极，故为并联反馈并联反馈。(2)(2)由瞬时极性法可判断：由瞬时极性法可判断：I If f的方的方向由输入流入向由输入流入R Rf f，I Ididi=I=Ii i-I-If f I Ii i，因此是因此是负反馈负反馈。+-(1)(1)电路中无电容，因此是电路中无电容，因此是交直流反馈交直流反馈。If反馈信号

12、与输入信号是反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。电流相加减的关系。电路1第22页/共53页+-isiIiIDiFiID=iI-iF电压并电压并联负反联负反馈馈负反馈电路2电压反馈电压反馈并联反馈并联反馈第23页/共53页4 4、电流串联负反馈、电流串联负反馈UoUiEC 判断反馈的类型判断反馈的类型1.1.找出反馈网络找出反馈网络即与输入回路有关，又与输即与输入回路有关，又与输出回路有关的网络。出回路有关的网络。ReIoUfUdi2.2.判断反馈的类型判断反馈的类型判断是电压反馈还是电流反馈判断是电压反馈还是电流反馈电压反馈：电压反馈：反馈信号的大小与输出电压成比例；反馈信号的大小与输出电压

13、成比例；电流反馈：电流反馈：反馈信号的大小与输出电流成比例。反馈信号的大小与输出电流成比例。由电路知由电路知U Uf f=I=Io oR Re e，与输出电流，与输出电流IoIo成正比，因此是成正比，因此是电流反馈电流反馈电路1第24页/共53页 判断反馈的类型判断反馈的类型2.2.判断反馈的类型判断反馈的类型 判断是判断是串联反馈串联反馈还是还是并联反馈并联反馈 反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的同一个反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的同一个电极，则为电极，则为并联反馈并联反馈；反之，加在放大电路输入回路的；反之，加在放大电路输入回路的两个电极，则为两个电极，则为串联反馈串联反馈

14、。反馈信号与输入信号是反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。电流相加减的关系。反馈信号与输入信号反馈信号与输入信号是电压相加减的关系。是电压相加减的关系。对于三极管来说，反馈信号与输入信号同时加在输对于三极管来说，反馈信号与输入信号同时加在输入三极管的基极或发射极，则为并联反馈；一个加在基入三极管的基极或发射极，则为并联反馈；一个加在基极，另一个加在发射极则为串联反馈。极，另一个加在发射极则为串联反馈。UoUiECIoUfUdi 电路中输入信号电路中输入信号U Ui i加在基极，反馈信号加在基极，反馈信号U Uf f加在发加在发射极，因此是射极，因此是串联反馈串联反馈第25页/共53页瞬时极性

15、法瞬时极性法：在放大电路的输入端，假设一个输入信号的在放大电路的输入端，假设一个输入信号的电压极性，可用电压极性，可用“+”+”、“-”-”。按信号传输方向经基本放大器按信号传输方向经基本放大器反馈网络反馈网络判断相关点的瞬时极性，直至判断出反馈信号的瞬时判断相关点的瞬时极性，直至判断出反馈信号的瞬时电压极性。电压极性。如果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使净输入减小，则，则为为负反馈负反馈；反之为正反馈。；反之为正反馈。电流串联负反馈电流串联负反馈 判断反馈的类型判断反馈的类型2.2.判断反馈的类型判断反馈的类型 判断是判断是正反馈正反馈还是还是负负反馈反馈UoUiECI

16、oUfUdi+-+Udi=Ui-UfUi即由于反馈的引入削弱了净输入信号，因此是即由于反馈的引入削弱了净输入信号，因此是负反馈负反馈第26页/共53页电流串联负反馈电流串联负反馈 判断反馈的类型判断反馈的类型2.2.判断反馈的类型判断反馈的类型判断是判断是直流反馈直流反馈还是还是交流反馈交流反馈电容观察法：电容观察法：反馈通路如存在隔直电容，则为交流反馈反馈通路如存在隔直电容，则为交流反馈反馈通路如存在旁路电容，则为直流反馈反馈通路如存在旁路电容，则为直流反馈反馈通路不存在电容，则为交直流混合反馈反馈通路不存在电容，则为交直流混合反馈UoUiECIoUfUdi显然，反馈为显然，反馈为交直流混合

17、反馈交直流混合反馈综合前面分析可知：该电路反馈元件Re引入的是交直流、电流串联负反馈第27页/共53页电路2vS+vIvFvIDvID=vI-vF电流串联负反馈负反馈电流反馈电流反馈串联反馈串联反馈第28页/共53页A.电压串联负反馈RL vO vF vID vO 电压负反馈：稳定输出电压5.电压和电流负反馈的特点电压和电流负反馈的特点RL iO iF iID iO 电流负反馈：稳定输出电流B.电流并联负反馈第29页/共53页6.信号源对反馈效果的影响信号源对反馈效果的影响vID=vI-vF 要要想想反反馈馈效效果果明明显显，就就要要求求v vF F变变化化能能有有效效引引起起v vIDID的

18、的变变化化。则则v vI I最最好好为为恒恒压压源源，即即信信号号源源内阻内阻R RS S越小越好。越小越好。iID=iI-iF 要要想想反反馈馈效效果果明明显显，就就要要求求i iF F变变化化能能有有效效引引起起i iIDID的的变变化化。则则i iI I最最好好为为恒恒流流源源，即即信号源内阻信号源内阻R RS S越大越好。越大越好。串联负反馈并联负反馈第30页/共53页7 7、四种反馈组态中各信号量的比较、四种反馈组态中各信号量的比较输出量、输入量、净输入量、反馈量的量纲各不相输出量、输入量、净输入量、反馈量的量纲各不相同。同。电压串联负反馈电压串联负反馈电流串联负反馈电流串联负反馈电

19、压并联负反馈电压并联负反馈电流并联负反馈电流并联负反馈 为什么在并联负反馈电路中不加恒压源信号？为什么在串联负反馈电路中不加恒流源信号？因无法改变净输入第31页/共53页负反馈放大电路的方框图及增益负反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式的一般表达式 一一、负反馈放大电路的方框图、负反馈放大电路的方框图 二、二、负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式 环路增益环路增益 反馈深度的讨论反馈深度的讨论 表达式推导表达式推导第32页/共53页一、一、负反馈放大电路的方框图负反馈放大电路的方框图信号源输出信号反馈放大电路的输入信号反馈信号基本放大电路的输入信号（净输入信号）第33

20、页/共53页反馈放大电路的三个环节：放大：反馈：叠加：基本放大基本放大电路电路A反馈网络反馈网络F+输出信号输入信号反馈信号差值信号第34页/共53页二、二、负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式1.表达式推导表达式推导开环增益反馈系数闭环增益因为所以已知即闭环增益的一般表达式又因为所以对信号源的增益第35页/共53页电压串联电压并联电流串联电流并联 信号 在四种反馈阻态中的具体形式第36页/共53页2.反馈深度的讨论反馈深度的讨论一般负反馈二、二、负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式称为反馈深度深度负反馈正反馈自激振荡第37页/共53页负反馈对放

21、大电路性能的改善负反馈对放大电路性能的改善 提高增益的稳定性提高增益的稳定性 减小非线性失真减小非线性失真 扩展频带扩展频带 对输入电阻的影响对输入电阻的影响 为改善性能引入负反馈的一般原则为改善性能引入负反馈的一般原则 对输出电阻的影响对输出电阻的影响第38页/共53页一一、提高增益的稳定性提高增益的稳定性1、闭环时则只考虑幅值有即闭环时增益相对变化量减小到开环时的1/(1+AF)倍2、在深度负反馈条件下 即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。第39页/共53页XdiXi放大电路A反馈网络F+Xo-Xf1.1.负反馈改善波形失真的实质是负反馈

22、改善波形失真的实质是利用失真减小失真利用失真减小失真，但不，但不能完全消除失真。能完全消除失真。2.2.负反馈只能减小反馈环内的失真负反馈只能减小反馈环内的失真，如，如输入信号本身就是失真的，负反馈则不能改善失真。输入信号本身就是失真的，负反馈则不能改善失真。二二、减小非线性失真、减小非线性失真方法方法1 1动画四第40页/共53页二二、减小非线性失真、减小非线性失真 闭环时增益减小，线性度变好。vIvo方法方法2 2在深度负反馈条件下第41页/共53页f|AV(j)|幅频特性曲线：放大器的增益AV与频率f的关系曲线flfh低频截止频率高频截止频率BW=fh-fl通频带引入反馈后增益下降AVf

23、flffhf通频带加宽BWf=(1+AF)BWAV由此可知：负反馈的引入使放大电路的通频带得到展宽三、三、扩展频带扩展频带第42页/共53页 负反馈对输入电阻的影响负反馈对输入电阻的影响与反馈加入的方式有关，与反馈加入的方式有关，即即与串联或并联反馈有关；而与串联或并联反馈有关；而与输出取样无直接关系，即与输出取样无直接关系，即与电压或电流反馈无关。与电压或电流反馈无关。1.1.串联负反馈使输入阻抗增加串联负反馈使输入阻抗增加无反馈时无反馈时ri=Udi/Ii有反馈时有反馈时rif=Ui/Ii+-UiRb+-Udi RL+-Uo-F+UfriAIirifrifIo四、对输入电阻的影响四、对输入

24、电阻的影响第43页/共53页2.2.并联负反馈使输入阻抗减小并联负反馈使输入阻抗减小+-UiRbIdi RL+-UoFIfriAIirifrifIo无反馈时无反馈时ri=Ui/Idi有反馈时有反馈时rif=Ui/IiIi=If+IdiIf=AFIdiIi=(1+AF)Idi第44页/共53页 负反馈对输出电阻的影响与输出取样的内容有关，负反馈对输出电阻的影响与输出取样的内容有关，即与电压或电流反馈即与电压或电流反馈有关；而与输入端的连接方式无直接关系，即与串联或并联反馈无关。有关；而与输入端的连接方式无直接关系，即与串联或并联反馈无关。五、对输出电阻的影响五、对输出电阻的影响1 1、电压负反馈

25、、电压负反馈电压负反馈能稳定输出电压电压负反馈能稳定输出电压电压负反馈使电压负反馈使输出电阻减小输出电阻减小第45页/共53页五、对输出电阻的影响五、对输出电阻的影响2 2、电流负反馈、电流负反馈电流负反馈能稳定输出电流电流负反馈能稳定输出电流电流负反馈使电流负反馈使输出电阻增大输出电阻增大第46页/共53页为改善性能引入负反馈的一般原则为改善性能引入负反馈的一般原则 要稳定直流量 引入直流负反馈要稳定交流量 引入交流负反馈要稳定输出电压引入电压负反馈要稳定输出电流引入电流负反馈要增大输入电阻引入串联负反馈要减小输入电阻引入并联负反馈要增大输出电阻要减小输出电阻引入电流负反馈引入电压负反馈第4

26、7页/共53页1.1.深度负反馈的特点深度负反馈的特点即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关由于则又因为代入上式得输入量近似等于反馈量输入量近似等于反馈量净输入量近似等于零净输入量近似等于零由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路“两虚”的概念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48页/共53页1.1.深度负反馈的特点深度负反馈的特点串联负反馈串联负反馈，输入端电压求和。，输入端电压求和。深度负反馈条件下深度负反馈条件下虚短虚短虚断虚断虚短虚短虚断虚断并联负反馈并联负反馈，输入端电流求和。，输入端电流求和。深度负反馈条件下的

27、近似计算深度负反馈条件下的近似计算第49页/共53页2.2.各种反馈阻态的近似计算各种反馈阻态的近似计算（1 1）电压串联负反馈）电压串联负反馈 利利用用虚虚短短和和虚虚断断的概念得知的概念得知则反馈系数为则反馈系数为闭环电压增益闭环电压增益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50页/共53页1.1.自激振荡条件自激振荡条件自激振荡自激振荡反馈深度反馈深度即又得自激振荡条件幅值条件相位条件（附加相移）注：输入端求和的相位（注：输入端求和的相位（-1-1）不包含在内）不包含在内闭环增益闭环增益 负反馈放大电路的稳定问题负反馈放大电路的稳定问题第51页/共53页2.2.稳定工作条件稳定工作条件破坏自激振荡条件破坏自激振荡条件或或写为其中 Gm幅值裕度，一般要求Gm -10dB m相位裕度，一般要求 m 45 保证可靠稳定，留有余地。Gm幅值裕度 m相位裕度-幅值条件相位条件第52页/共53页感谢您的观看！第53页/共53页