模电第6章.ppt
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1、第六章第六章 反馈放大电路反馈放大电路6.1 6.1 反馈的基本概念反馈的基本概念6.2 6.2 负反馈放大器的四种类型负反馈放大器的四种类型6.3 6.3 负反馈对放大器性能的影响负反馈对放大器性能的影响6.4 6.4 负反馈放大器的计算负反馈放大器的计算6.5 6.5 负反馈放大器的自激振荡及消除方法负反馈放大器的自激振荡及消除方法6.1 反馈的基本概念反馈的基本概念一、从一个例子说起一、从一个例子说起输入量:输入量:ui、ube、ib反反馈馈将将电电子子系系统统输输出出回回路路的的电电量量(电电压压或或电电流流),以以一一定定的方式送回到输入回路的过程。的方式送回到输入回路的过程。输出量
2、:输出量:uo、uce、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TUBEICICUEIB稳定工作点电路:稳定工作点电路:UB一一定定二二.几个几个基本概念基本概念1.开环与闭环开环与闭环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。信号的正向传输信号的正向传输信号的正向传输信号的正向传输反馈传输反馈传输(通路通路
3、)(反馈网络)(反馈网络)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。2.直流反馈与交流反馈直流反馈与交流反馈 该电路引入直流反馈的目的该电路引入直流反馈的目的,是为了稳定静态工是为了稳定静态工作点作点Q。交流反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,影响电路的交流反馈,影响电路的交流工作性能交流工作性能。直流反馈直流反馈交流反馈交流反馈ic 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还还是是同同时时存
4、在,来进行判别。存在,来进行判别。例:判断下图中有哪些反馈回路,是交流反馈还是直流反馈。例:判断下图中有哪些反馈回路,是交流反馈还是直流反馈。交、直流反馈交、直流反馈交流反馈交流反馈 注意电容的注意电容的“隔直通交隔直通交”作用!作用!例: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ube=ui,电压放大倍数为:电压放大倍数为:3.负反馈与正反馈负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ube=ui-uf,电压放大倍数为:电压放大倍数为:可见,净输
5、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。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以上的放大器中例例4.本级反馈与级间反馈本级反馈与级间反馈级间反馈级间反馈本级反馈本级反馈本级反馈本级反馈6.2 6.2 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
6、 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反电压串联负反馈馈从输入端看,有:从输入端看,有:ud=ui-uf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”判断反馈极判断反馈极性:性:假设某一瞬时,在放大电路的输入假设某一瞬时,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。性,直至判断出反馈信号的瞬时极性。如果反馈信
7、号的瞬时极性使净输入减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。小,则为负反馈;反之为正反馈。反馈电压:反馈电压:因为反馈量与输出电压成比例,所以称电压反馈。因为反馈量与输出电压成比例,所以称电压反馈。分立电路电压串联负反馈分立电路电压串联负反馈RL uO uf ud(ube)uO 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ui一定一定二二.电压并联负反馈电压并联负反馈根据瞬时极性判断是根据瞬时极性判断是负反馈,所以该电路负反馈,所以该电路为为电压串联负反馈。电压串联负反馈。i
8、d=ii-if从输入端看有:从输入端看有:因为反馈量与输出电压成比例,所以是电压反馈。因为反馈量与输出电压成比例,所以是电压反馈。反馈电流:反馈电流: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。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:三三.电流并联负反馈电流并联负反馈根据瞬时极性判断是根据瞬时极性判断是负反馈,所以该电路负反馈
9、,所以该电路为为电流串联负反馈。电流串联负反馈。又因为又因为在输入端有在输入端有:id=ii-if 反馈电流:反馈电流:因为反馈量与输出电流成比例,所以是电流反馈。因为反馈量与输出电流成比例,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(ic2)if id(ib)io(ic2)四四.电流串联负反馈电流串联负反馈 反馈电压:反馈电压:uf=ioRf根据瞬时极性判断是根据瞬时极性判断
10、是负反馈,所以该电路负反馈,所以该电路为为电流串联负反馈电流串联负反馈ud=ui-uf又因为又因为在输入端有在输入端有因为反馈量与输出电流成比例,所以是电流反馈。因为反馈量与输出电流成比例,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电路分立电路组成的电流串联负反馈电路io uf ud 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 五五.反馈类型及判别方法总结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
11、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?2.2.反馈极性:正反馈与负反馈反馈极性: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:对于串联反馈:输入量与反馈量作用在不同的两点上,若输入量与输入量与反馈量作用在不同的两点上,若输入量与反馈量的瞬时极性相同为负反馈,瞬时极性相反为正反馈。反馈量的瞬时极性相同为负反馈,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
12、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.取样方式取样方式电压反馈与电流反馈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
13、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.比较方式比较方式串联反馈和并联反馈串联反馈和并联反馈并联反馈: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。有:入回路的同一个电极。有:id=ii-if 此时反馈信号与输入信号是电压相加减的关系。此时反馈信号与输入信号是电压相加减的关系。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流相加减的关系。串联反馈:串联反馈:反馈信号与输入信号加在放大电路输反馈信号与输入信号
14、加在放大电路输入回路的两个电极。有:入回路的两个电极。有:ud=ui-uf 对于三极管电路:对于三极管电路:若反馈信号与输入信号同时加在三极管的基极或发射若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。极,则为并联反馈。若反馈信号与输入信号一个加在基极一个加在发射极若反馈信号与输入信号一个加在基极一个加在发射极则为串联反馈。则为串联反馈。对于运放电路:对于运放电路:若反馈信号与输入信号同时加在同相端或反相端为并若反馈信号与输入信号同时加在同相端或反相端为并联反馈。联反馈。若反馈信号与输入信号一个加在同相端一个加在反相若反馈信号与输入信号一个加在同相端一个加在反相端则为串联反馈。
15、端则为串联反馈。例题例题4:试判断下列电路中引入的反馈是串联反馈试判断下列电路中引入的反馈是串联反馈还是并联反馈。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。解解:电压并联负反馈。电压并联负反馈。动画演示动画演示例题例题6: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。(1)串联反馈)串联反馈 5.信号源对反馈效果的影响信号源对反馈效果的影响ud=ui-uf 所以所以us应为恒压源,即信号源内阻应为恒压源,即信号源内阻RS越小越好越小越好。要要想想反反馈馈效效果果明明显显,就就要要求求uf变变化化能能有有效效
16、引引起起ud的变化的变化。(2)并联反馈)并联反馈id=ii-if 所以所以is应为恒应为恒流流源,即信号源内阻源,即信号源内阻RS越大越好越大越好。要要想想反反馈馈效效果果明明显显,就就要要求求if变变化化能能有有效效引引起起id的的变化。变化。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净输入信号净输入信号F称为反馈系数称为反馈系数设设Xf与与Xi同相同相六六.负反馈放大电路的方框图负反馈放大电路的方框图
17、负反馈放大器负反馈放大器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=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6.3 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 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
18、数降低了放大倍数一一.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。二二.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动画演示动画演示三三.扩展放大器的通频带扩展放大器的通频带
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