模電 康華光 第六版 ppt 08

1、華中科技大學(xué)華中科技大學(xué) 張林張林2華中科技大學(xué) 張林電子技術(shù)電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分基礎(chǔ)模擬部分1 1 緒論緒論2 2 運算放大器運算放大器3 3 二極管及其基本電路二極管及其基本電路4 4 場效應(yīng)三極管及其放大電路場效應(yīng)三極管及其放大電路5 5 雙極結(jié)型三極管及其放大電路雙極結(jié)型三極管及其放大電路6 6 頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)7 7 模擬集成電路模擬集成電路8 8 反饋放大電路反饋放大電路9 9 功率放大電路功率放大電路10 10 信號處理與信號產(chǎn)生電路信號處理與信號產(chǎn)生電路11 11 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源華中科技大學(xué) 張林38 8 反饋放大反饋放大電路電路8.1 8.1 反饋的基本概念與分類反

2、饋的基本概念與分類8.2 8.2 負反饋放大電路增益的一般表達式負反饋放大電路增益的一般表達式8.3 8.3 負反饋對放大電路性能的影響負反饋對放大電路性能的影響8.4 8.4 深度負反饋條件下的近似計算深度負反饋條件下的近似計算8.5 8.5 負反饋放大電路設(shè)計負反饋放大電路設(shè)計8.6 8.6 負反饋放大電路的穩(wěn)定性負反饋放大電路的穩(wěn)定性華中科技大學(xué) 張林48.1 反饋的基本概念與分類反饋的基本概念與分類8.1.1 什么是反饋什么是反饋8.1.2 直流反饋與交流反饋直流反饋與交流反饋8.1.3 正反饋與負反饋正反饋與負反饋8.1.4 串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋8.1.5 電壓反饋與

3、電流反饋電壓反饋與電流反饋8.1.6 負反饋放大電路的四種組態(tài)負反饋放大電路的四種組態(tài)5華中科技大學(xué) 張林8.1.1 什么是反饋什么是反饋 Rb1 vi + Cb2 Rb2 Re Rc Cb1 vo + RL T i1 iB iC iE= iC+iB VCC b c e VB 圖圖射極偏置電路射極偏置電路 將電子系統(tǒng)輸出回路的電量（電壓或電流），將電子系統(tǒng)輸出回路的電量（電壓或電流），送回到輸入回路的過程。送回到輸入回路的過程。內(nèi)部反饋內(nèi)部反饋外部反饋外部反饋6華中科技大學(xué) 張林8.1.1 什么是反饋什么是反饋輸出信號輸出信號反饋放大電路反饋放大電路的輸入信號的輸入信號反饋信號反饋信號基本放大

4、電路的輸入基本放大電路的輸入信號（凈輸入信號）信號（凈輸入信號）框圖框圖7華中科技大學(xué) 張林8.1.1 什么是反饋什么是反饋vIvO+- -RLvIvO+- -RLR2R1反饋通路反饋通路信號反向傳輸?shù)那佬盘柗聪騻鬏數(shù)那篱_環(huán)開環(huán) 無反饋通路無反饋通路閉環(huán)閉環(huán) 有反饋通路有反饋通路反饋通路反饋通路（反饋網(wǎng)絡(luò)）（反饋網(wǎng)絡(luò)）信號的正向傳輸信號的正向傳輸8華中科技大學(xué) 張林8.1.1 什么是反饋什么是反饋判斷電路是否存在反饋通路判斷電路是否存在反饋通路反饋通路反饋通路（本級）（本級）反饋通路反饋通路（本級）（本級）反饋通路反饋通路（級間）（級間）9華中科技大學(xué) 張林8.1.1 什么是反饋什么是反饋

5、理論上電源線和地線不能作為反饋通路理論上電源線和地線不能作為反饋通路反饋通路反饋通路（級間）（級間）10華中科技大學(xué) 張林8.1.2 直流反饋與交流反饋直流反饋與交流反饋 根據(jù)反饋到輸入端的信號是交流，還是直流，根據(jù)反饋到輸入端的信號是交流，還是直流，或同時存在，來進行判別?；蛲瑫r存在，來進行判別。 vI vO - - + C R1 R2 交、直流反饋交、直流反饋交流反饋交流反饋11華中科技大學(xué) 張林8.1.2 直流反饋與交流反饋直流反饋與交流反饋直流反饋直流反饋交、直流反饋交、直流反饋12華中科技大學(xué) 張林8.1.3 正反饋與負反饋正反饋與負反饋正反饋：輸入量不變時，引入反饋后輸出量變大了。

6、正反饋：輸入量不變時，引入反饋后輸出量變大了。負反饋：輸入量不變時，引入反饋后輸出量變小了。負反饋：輸入量不變時，引入反饋后輸出量變小了。從輸出端看從輸出端看從輸入端看從輸入端看正反饋：引入反饋后，使凈輸入量變大了。正反饋：引入反饋后，使凈輸入量變大了。負反饋：引入反饋后，使凈輸入量變小了。負反饋：引入反饋后，使凈輸入量變小了。 + - - 凈輸入量凈輸入量 （壓差）（壓差） 凈輸入量凈輸入量 （壓差）（壓差） 凈輸入量凈輸入量 （壓差）（壓差） 凈輸入量可以是電壓，也可以是電流。凈輸入量可以是電壓，也可以是電流。13華中科技大學(xué) 張林8.1.3 正反饋與負反饋正反饋與負反饋判別方法：判別方法

7、：瞬時極性法瞬時極性法。即在電路中，從輸入端開始，沿著。即在電路中，從輸入端開始，沿著 信號流向，標(biāo)出某一時刻有關(guān)節(jié)點電壓變化的斜率信號流向，標(biāo)出某一時刻有關(guān)節(jié)點電壓變化的斜率 （正斜率或負斜率，用（正斜率或負斜率，用“+”+”、“-”-”號表示）。號表示）。vIvO- -+RLR2R1(+)(+)(-)(-)(-)凈輸入量減小凈輸入量減小vIvO- -+RLR2R1(+)(+)(-)(-)凈輸入量增大凈輸入量增大負反饋負反饋正反饋正反饋反饋通路反饋通路反饋通路反饋通路14華中科技大學(xué) 張林vO- -+R4R5R3- -+vIR1R2(+)(+)(+)(+)(-)(-)8.1.3 正反饋與負反

8、饋正反饋與負反饋級間反饋通路級間反饋通路凈輸入量減小凈輸入量減小級間負反饋級間負反饋反饋通路反饋通路本級反饋通路本級反饋通路15華中科技大學(xué) 張林(+)(-)(+)(+)8.1.3 正反饋與負反饋正反饋與負反饋級間反饋通路級間反饋通路凈輸入量減小凈輸入量減小級間負反饋級間負反饋16華中科技大學(xué) 張林 Rb1 vi + Cb2 Rb2 Re Rc Cb1 vo + RL T VCC (+)(+)(+)8.1.3 正反饋與負反饋正反饋與負反饋反饋通路反饋通路凈輸入量減小凈輸入量減小本級負反饋本級負反饋17華中科技大學(xué) 張林8.1.4 串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋由反饋網(wǎng)絡(luò)在放大電路輸入端的

9、連接方式判定由反饋網(wǎng)絡(luò)在放大電路輸入端的連接方式判定串聯(lián)串聯(lián)串聯(lián)：串聯(lián)：輸入以電壓形式求和輸入以電壓形式求和（KVL） -vi+vid+vf=0 即即 vid=vi- vf并聯(lián)：并聯(lián)：輸入以電流形式求和輸入以電流形式求和（KCL） ii-iid-if=0 即即 iid=ii-if并聯(lián)并聯(lián)18華中科技大學(xué) 張林8.1.4 串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋并聯(lián)：反饋量并聯(lián)：反饋量xf和輸入量和輸入量xi接于同一輸入端。接于同一輸入端。串聯(lián)：反饋量串聯(lián)：反饋量xf和輸入量和輸入量xi接于不同的輸入端。接于不同的輸入端。 xf xi xf xi xf xi xf xi 由信號在輸入端的連接方式判定

10、由信號在輸入端的連接方式判定 xf xi xf xi 19華中科技大學(xué) 張林8.1.4 串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋判斷電路中的級間交流反饋是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋判斷電路中的級間交流反饋是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋級間反饋通路級間反饋通路xf (if)20華中科技大學(xué) 張林8.1.4 串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋級間反饋通路級間反饋通路xf (vf)判斷電路中的級間交流反饋是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋判斷電路中的級間交流反饋是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋21華中科技大學(xué) 張林8.1.4 串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋信號源對反饋效果的影響信號源對反饋效果的影響

11、串聯(lián)負反饋串聯(lián)負反饋vid = vi -vf 則則vi最好為恒壓源，即最好為恒壓源，即信號源內(nèi)阻信號源內(nèi)阻Rs越小越好。越小越好。 要想反饋效果明顯，就要想反饋效果明顯，就要求要求vf變化能有效引起變化能有效引起vid的的變化。變化。22華中科技大學(xué) 張林8.1.4 串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋信號源對反饋效果的影響信號源對反饋效果的影響并聯(lián)負反饋并聯(lián)負反饋iid = ii -if 則則ii最好為恒最好為恒流流源，即信源，即信號源內(nèi)阻號源內(nèi)阻Rs越大越好。越大越好。 要想反饋效果明顯，就要想反饋效果明顯，就要求要求if變化能有效引起變化能有效引起iid的的變化。變化。23華中科技大學(xué)

12、張林8.1.5 電壓反饋與電流反饋電壓反饋與電流反饋 電壓反饋與電流反饋由反饋網(wǎng)絡(luò)在放大電路輸出端的取樣電壓反饋與電流反饋由反饋網(wǎng)絡(luò)在放大電路輸出端的取樣對象決定對象決定電壓反饋：反饋信號電壓反饋：反饋信號xf和輸出電壓成比例，即和輸出電壓成比例，即xf=Fvo并聯(lián)結(jié)構(gòu)并聯(lián)結(jié)構(gòu)串聯(lián)結(jié)構(gòu)串聯(lián)結(jié)構(gòu)電流反饋：反饋信號電流反饋：反饋信號xf與輸出電流成比例，即與輸出電流成比例，即xf=Fio 24華中科技大學(xué) 張林8.1.5 電壓反饋與電流反饋電壓反饋與電流反饋電壓負反饋電壓負反饋RL vo o xf xid vo 電壓負反饋穩(wěn)定輸出電壓電壓負反饋穩(wěn)定輸出電壓xf=Fvo ， xid= xixf25華

13、中科技大學(xué) 張林8.1.5 電壓反饋與電流反饋電壓反饋與電流反饋電流負反饋電流負反饋RL io o xf xid io 電流負反饋穩(wěn)定輸出電流電流負反饋穩(wěn)定輸出電流xf=Fio ， xid= xixf26華中科技大學(xué) 張林8.1.5 電壓反饋與電流反饋電壓反饋與電流反饋判斷方法：負載短路法判斷方法：負載短路法 將將負載負載短路，反饋量仍然存在短路，反饋量仍然存在電流反饋。電流反饋。 將將負載負載短路（未接負載時輸出對地短路），反饋量為零短路（未接負載時輸出對地短路），反饋量為零電壓反饋。電壓反饋。電壓反饋電壓反饋電流反饋電流反饋反饋通路反饋通路反饋通路反饋通路27華中科技大學(xué) 張林8.1.5

14、電壓反饋與電流反饋電壓反饋與電流反饋電壓反饋電壓反饋反饋通路反饋通路28華中科技大學(xué) 張林8.1.5 電壓反饋與電流反饋電壓反饋與電流反饋 Rc Re RL rbe + - + - vo vf ib ib io Rc Re rbe + - vf ib ib io Rb1 vi + Cb2 Rb2 Re Rc Cb1 vo + RL T VCC vf + io 電流反饋電流反饋反饋通路反饋通路29華中科技大學(xué) 張林8.1.6 負反饋放大電路的四種組態(tài)負反饋放大電路的四種組態(tài)由此可組成四種組態(tài)：由此可組成四種組態(tài)：輸入端：輸入端：輸出端：輸出端：電壓串聯(lián)電壓串聯(lián)電壓并聯(lián)電壓并聯(lián)電流串聯(lián)電流串聯(lián)電流

15、并聯(lián)電流并聯(lián)四種組態(tài)四種組態(tài)反饋網(wǎng)絡(luò)在放大電路輸入端的連接分為反饋網(wǎng)絡(luò)在放大電路輸入端的連接分為串串聯(lián)聯(lián)和和并聯(lián)并聯(lián)兩種方式。兩種方式。反饋信號在輸出端分為反饋信號在輸出端分為電壓取樣電壓取樣和和電流取電流取樣樣兩種方式。兩種方式。30華中科技大學(xué) 張林8.1.6 負反饋放大電路的四種組態(tài)負反饋放大電路的四種組態(tài)1. 電壓串聯(lián)負反饋放大電路電壓串聯(lián)負反饋放大電路 輸入以電壓形式求和輸入以電壓形式求和（KVLKVL）： vidid= =vi i- - vf f 穩(wěn)定輸出電壓穩(wěn)定輸出電壓特點：特點： 電壓控制的電壓源電壓控制的電壓源（VCVSVCVS），電壓，電壓/電壓轉(zhuǎn)換電壓轉(zhuǎn)換31華中科技大學(xué)

16、 張林8.1.6 負反饋放大電路的四種組態(tài)負反饋放大電路的四種組態(tài) 輸入以電流形式求和輸入以電流形式求和（KCLKCL）： iidid= =ii i- -if f 穩(wěn)定輸出電壓穩(wěn)定輸出電壓 電流控制的電壓源電流控制的電壓源（CCVSCCVS），電流），電流/ /電壓轉(zhuǎn)換電壓轉(zhuǎn)換特點：特點：2. 電壓并聯(lián)負反饋放大電路電壓并聯(lián)負反饋放大電路32華中科技大學(xué) 張林8.1.6 負反饋放大電路的四種組態(tài)負反饋放大電路的四種組態(tài) 輸入以電壓形式求和輸入以電壓形式求和（KVLKVL）： vidid= =vi i- - vf f 穩(wěn)定輸出電流穩(wěn)定輸出電流 電壓控制的電流源電壓控制的電流源（VCCSVCCS）

17、，電壓，電壓/電流轉(zhuǎn)換電流轉(zhuǎn)換特點：特點：3. 電流串聯(lián)負反饋放大電路電流串聯(lián)負反饋放大電路33華中科技大學(xué) 張林8.1.6 負反饋放大電路的四種組態(tài)負反饋放大電路的四種組態(tài) 輸入以電流形式求和輸入以電流形式求和（KCLKCL）： iidid= =ii i- -if f 穩(wěn)定輸出電流穩(wěn)定輸出電流 電流控制的電流源電流控制的電流源（CCCSCCCS），電流，電流/電流轉(zhuǎn)換電流轉(zhuǎn)換特點：特點：4. 電流并聯(lián)負反饋放大電路電流并聯(lián)負反饋放大電路34華中科技大學(xué) 張林8.1.6 負反饋放大電路的四種組態(tài)負反饋放大電路的四種組態(tài)電壓負反饋：電壓負反饋：穩(wěn)定輸出電壓，具有恒壓特性穩(wěn)定輸出電壓，具有恒壓特性

18、串聯(lián)反饋：串聯(lián)反饋：輸入端電壓求和（輸入端電壓求和（KVLKVL）電流負反饋：電流負反饋：穩(wěn)定輸出電流，具有恒流特性穩(wěn)定輸出電流，具有恒流特性并聯(lián)反饋：并聯(lián)反饋：輸入端電流求和（輸入端電流求和（KCLKCL）不同組態(tài)的特點：不同組態(tài)的特點：35華中科技大學(xué) 張林8.1.6 負反饋放大電路的四種組態(tài)負反饋放大電路的四種組態(tài)反饋組態(tài)判斷舉例（交流）反饋組態(tài)判斷舉例（交流）(+)(-)(-)(-)級間電流并聯(lián)負反饋級間電流并聯(lián)負反饋36華中科技大學(xué) 張林8.1.6 負反饋放大電路的四種組態(tài)負反饋放大電路的四種組態(tài)(+)(+)(-)(-)電壓并聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋反饋組態(tài)判斷舉例（交流）反饋組態(tài)判斷

19、舉例（交流）37華中科技大學(xué) 張林(+)(+)(-)(+)(+)(+)8.1.6 負反饋放大電路的四種組態(tài)負反饋放大電路的四種組態(tài)直流反饋直流反饋交、直流反饋交、直流反饋電流串聯(lián)電流串聯(lián)負反饋負反饋反饋組態(tài)判斷舉例（交流）反饋組態(tài)判斷舉例（交流）38華中科技大學(xué) 張林(+)(+)(-)(+)(+)8.1.6 負反饋放大電路的四種組態(tài)負反饋放大電路的四種組態(tài)電壓串聯(lián)電壓串聯(lián)負反饋負反饋反饋組態(tài)判斷舉例（交流）反饋組態(tài)判斷舉例（交流）39華中科技大學(xué) 張林8.2 負反饋放大電路增益的一般表達式負反饋放大電路增益的一般表達式 xo 基本放大基本放大 A 電路電路 xid 反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò) F xf

20、+ xi 輸輸入入輸輸出出1. 信號的單向化傳輸信號的單向化傳輸信號的正向傳輸信號的正向傳輸信號的反向傳輸信號的反向傳輸信號在反饋網(wǎng)絡(luò)信號在反饋網(wǎng)絡(luò)中的正向傳輸中的正向傳輸信號在基本放大電信號在基本放大電路中的反向傳輸路中的反向傳輸正向傳輸：正向傳輸： 信號由輸入到信號由輸入到輸出的傳輸輸出的傳輸反向傳輸：反向傳輸： 信號由輸出到信號由輸出到輸入的傳輸輸入的傳輸40華中科技大學(xué) 張林8.2 負反饋放大電路增益的一般表達式負反饋放大電路增益的一般表達式 xo 基本放大基本放大 A 電路電路 xid 反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò) F xf + xi 輸輸入入輸輸出出信號的正向傳輸信號的正向傳輸信號的反向傳輸信

21、號的反向傳輸正向傳輸：正向傳輸： 信號由輸入到信號由輸入到輸出的傳輸輸出的傳輸反向傳輸：反向傳輸： 信號由輸出到信號由輸出到輸入的傳輸輸入的傳輸1. 信號的單向化傳輸信號的單向化傳輸41華中科技大學(xué) 張林8.2 負反饋放大電路增益的一般表達式負反饋放大電路增益的一般表達式開環(huán)增益開環(huán)增益idoxxA ofxxF 反饋系數(shù)反饋系數(shù)iofxxA 閉環(huán)增益閉環(huán)增益因為因為fiidxxx 所以所以iofxxA fidoxxx FxAxxooo/ 已知已知AFA 1 xo 基本放大基本放大 A 電路電路 xid 反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò) F xf + xi fidixxx 閉環(huán)增益的一般表達式閉環(huán)增益的一般表達

22、式即即AFAA 1f2. 閉環(huán)增益的一般表達式閉環(huán)增益的一般表達式42華中科技大學(xué) 張林iiiiAAiiAF1/iof 信 號 量 或信 號 量 或信號傳遞比信號傳遞比反饋組態(tài)反饋組態(tài)電壓串聯(lián)電壓串聯(lián)電流并聯(lián)電流并聯(lián)電壓并聯(lián)電壓并聯(lián)電流串聯(lián)電流串聯(lián)Av=vo/vidAi=io/iidF=xf/xoFv=vf/voFi=if/iovvvFAA 1Avf=vo/vi功能功能vi控制控制vo，電，電壓放大壓放大ii控制控制io，電，電流放大流放大xoxi、xf、xidAf=xo/xiAFA 1負反饋放大電路中各種信號量的含義負反饋放大電路中各種信號量的含義A=xo/xidvoiovi、vf、vidi

23、i、if、iidido/iArv ido/viAg of/viFg of/iFrv grrrFAAiA 1/iofvrgggFAAiA 1/iofvii控制控制vo，電流，電流轉(zhuǎn)換為電壓轉(zhuǎn)換為電壓vi控制控制io，電壓，電壓轉(zhuǎn)換為電流轉(zhuǎn)換為電流voiovi、vf、vidii、if、iid43華中科技大學(xué) 張林8.2 負反饋放大電路增益的一般表達式負反饋放大電路增益的一般表達式一般負反饋一般負反饋稱為反饋深度稱為反饋深度)1(FA 時，時， 11 )1( FA， fAA 時，時， 11 )2( FA深度負反饋深度負反饋正反饋正反饋時，時， 11 )3( FA， fAA 自激振蕩自激振蕩時，時，

24、01 )4( FA， f A 一般情況下，一般情況下，A和和F都是頻率的函數(shù)，當(dāng)考慮信號頻率的影都是頻率的函數(shù)，當(dāng)考慮信號頻率的影響時，響時，Af、A和和F分別用分別用 、 和和 表示。表示。 fAAF即即FAAA 1f3. 反饋深度討論反饋深度討論華中科技大學(xué) 張林448.3 負反饋對放大電路性能的影響負反饋對放大電路性能的影響8.3.1 提高增益的穩(wěn)定性提高增益的穩(wěn)定性8.3.2 減小非線性失真減小非線性失真8.3.3 抑制反饋環(huán)內(nèi)噪聲抑制反饋環(huán)內(nèi)噪聲8.3.4 對輸入電阻和輸出電阻的影響對輸入電阻和輸出電阻的影響8.3.5 擴展頻帶擴展頻帶45華中科技大學(xué) 張林8.3.1 提高增益的穩(wěn)定

25、性提高增益的穩(wěn)定性閉環(huán)時閉環(huán)時FAAA 1f對對A求導(dǎo)得求導(dǎo)得2f)1(1ddAFAA 只考慮幅值有只考慮幅值有AFAA 1fAAAFAAd11dff 即閉環(huán)增益相對變化量比開環(huán)減小了即閉環(huán)增益相對變化量比開環(huán)減小了1+AF另一方面另一方面,在深度負反饋條件下在深度負反饋條件下FA1f 即閉環(huán)增益只取決于反饋網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)反饋網(wǎng)絡(luò)由穩(wěn)定的線性即閉環(huán)增益只取決于反饋網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)反饋網(wǎng)絡(luò)由穩(wěn)定的線性元件組成時，閉環(huán)增益將有很高的穩(wěn)定性。元件組成時，閉環(huán)增益將有很高的穩(wěn)定性。負反饋的組態(tài)不同，穩(wěn)定的增益不同（負反饋的組態(tài)不同，穩(wěn)定的增益不同（Avf 、Arf 、Agf 、Aif）46華中科技大學(xué) 張林8.3.

26、2 減小非線性失真減小非線性失真 vo vi o 開環(huán)特性開環(huán)特性 閉環(huán)特性閉環(huán)特性 閉環(huán)時增益減小，線性度變好。閉環(huán)時增益減小，線性度變好。 只能減少環(huán)內(nèi)放大電只能減少環(huán)內(nèi)放大電路產(chǎn)生的失真，如果輸入路產(chǎn)生的失真，如果輸入波形本身就是失真的，即波形本身就是失真的，即使引入負反饋，也無濟于使引入負反饋，也無濟于事。事。 47華中科技大學(xué) 張林8.3.3 抑制反饋環(huán)內(nèi)噪聲抑制反饋環(huán)內(nèi)噪聲自學(xué)自學(xué)48華中科技大學(xué) 張林8.3.4 對輸入電阻和輸出電阻的影響對輸入電阻和輸出電阻的影響 串聯(lián)負反饋串聯(lián)負反饋1. 對輸入電阻的影響對輸入電阻的影響開環(huán)輸入電阻開環(huán)輸入電阻 Ri = vid/ii因為因為

27、vf = Fxo xo = Avid閉環(huán)輸入電阻閉環(huán)輸入電阻 Rif = vi/ii所以所以 vi = vid+vf = (1+AF ) vid閉環(huán)輸入電阻閉環(huán)輸入電阻 Rif= vi/iiiiid)1()1(RAFiAF v引入串聯(lián)負反饋后，輸入電阻增加了。引入串聯(lián)負反饋后，輸入電阻增加了。49華中科技大學(xué) 張林8.3.4 對輸入電阻和輸出電阻的影響對輸入電阻和輸出電阻的影響 并聯(lián)負反饋并聯(lián)負反饋閉環(huán)輸入電阻閉環(huán)輸入電阻AFRR 1iif 引入并聯(lián)負反饋后，輸引入并聯(lián)負反饋后，輸入電阻減小了。入電阻減小了。 注意注意: : 反饋對輸入電阻的影響僅限于環(huán)內(nèi)，對環(huán)外不產(chǎn)生反饋對輸入電阻的影響僅限

28、于環(huán)內(nèi)，對環(huán)外不產(chǎn)生影響。影響。1. 對輸入電阻的影響對輸入電阻的影響50華中科技大學(xué) 張林8.3.4 對輸入電阻和輸出電阻的影響對輸入電阻和輸出電阻的影響例如例如 vi ii if R1 iid RL Rf vo + + - - A vid + - - ifR Rif 并聯(lián)負反饋電路并聯(lián)負反饋電路 圖中圖中R1 1不在環(huán)內(nèi)不在環(huán)內(nèi)AFRR 1iif但是但是if1ifRRR 當(dāng)當(dāng)R1 時，反饋對時，反饋對Rif幾乎沒有影響。幾乎沒有影響。ifR 1. 對輸入電阻的影響對輸入電阻的影響51華中科技大學(xué) 張林8.3.4 對輸入電阻和輸出電阻的影響對輸入電阻和輸出電阻的影響 電壓負反饋電壓負反饋2.

29、 對輸出電阻的影響對輸出電阻的影響52華中科技大學(xué) 張林8.3.4 對輸入電阻和輸出電阻的影響對輸入電阻和輸出電阻的影響閉環(huán)輸出電阻閉環(huán)輸出電阻ttofiRv 而而 xid= - xf= - Fvt idoottxARi v忽略反饋網(wǎng)絡(luò)對忽略反饋網(wǎng)絡(luò)對it的分流的分流FARiRoottof1 vtoottvvFARi 所以所以 引入電壓負反饋后，輸引入電壓負反饋后，輸出電阻減小了。出電阻減小了。 電壓負反饋電壓負反饋2. 對輸出電阻的影響對輸出電阻的影響53華中科技大學(xué) 張林8.3.4 對輸入電阻和輸出電阻的影響對輸入電阻和輸出電阻的影響 電流負反饋電流負反饋閉環(huán)輸出電阻閉環(huán)輸出電阻ostto

30、f)1(RFAiR v 引入電流負反饋后，輸引入電流負反饋后，輸出電阻增大了。出電阻增大了。注意注意: : 反饋對輸出電阻的影響僅限于環(huán)內(nèi)，對環(huán)外不產(chǎn)生影響。反饋對輸出電阻的影響僅限于環(huán)內(nèi)，對環(huán)外不產(chǎn)生影響。2. 對輸出電阻的影響對輸出電阻的影響54華中科技大學(xué) 張林8.3.4 對輸入電阻和輸出電阻的影響對輸入電阻和輸出電阻的影響 負反饋對放大電路性能的改善，是以犧牲增負反饋對放大電路性能的改善，是以犧牲增益為代價的，且僅對環(huán)內(nèi)的性能產(chǎn)生影響。益為代價的，且僅對環(huán)內(nèi)的性能產(chǎn)生影響。串聯(lián)負反饋串聯(lián)負反饋 并聯(lián)負反饋并聯(lián)負反饋 電壓負反饋電壓負反饋 電流負反饋電流負反饋 特別注意表特別注意表8.3

31、.1的內(nèi)容的內(nèi)容增大輸入電阻增大輸入電阻減小輸入電阻減小輸入電阻減小輸出電阻，穩(wěn)定輸出電壓減小輸出電阻，穩(wěn)定輸出電壓增大輸出電阻，穩(wěn)定輸出電流增大輸出電阻，穩(wěn)定輸出電流55華中科技大學(xué) 張林8.3.5 擴展頻帶擴展頻帶1. 頻率響應(yīng)的一般表達式頻率響應(yīng)的一般表達式基本放大電路的高頻響應(yīng)基本放大電路的高頻響應(yīng)HMHj1ffAA 為基本放大電為基本放大電路通帶增益路通帶增益MA比開環(huán)時增加了比開環(huán)時增加了HfMfHHHfj11ffAFAAA 根據(jù)閉環(huán)增益表達式有根據(jù)閉環(huán)增益表達式有（設(shè)反饋網(wǎng)絡(luò)為純阻網(wǎng)絡(luò)）（設(shè)反饋網(wǎng)絡(luò)為純阻網(wǎng)絡(luò)）閉環(huán)通帶增益閉環(huán)通帶增益MfA其中其中同理可得同理可得閉環(huán)上限頻率閉環(huán)

32、上限頻率HMHf)1(fFAf 比開環(huán)時減小了比開環(huán)時減小了閉環(huán)下限頻率閉環(huán)下限頻率FAffMLLf1 f HLfHfffffBW 56華中科技大學(xué) 張林8.3.5 擴展頻帶擴展頻帶2. 不同負反饋深度下的頻帶不同負反饋深度下的頻帶57華中科技大學(xué) 張林8.3.5 擴展頻帶擴展頻帶放大電路的增益放大電路的增益- -帶寬積為常數(shù)帶寬積為常數(shù) HHHff11AffAFAFAfA 閉環(huán)增益閉環(huán)增益- -帶寬積帶寬積開環(huán)增益開環(huán)增益- -帶寬積帶寬積3. 增益增益-帶寬積帶寬積58華中科技大學(xué) 張林8.4 深度負反饋條件下的近似計算深度負反饋條件下的近似計算1. 深度負反饋的特點深度負反饋的特點即，深

33、度負反饋條件下，閉環(huán)增益只與反饋網(wǎng)絡(luò)有關(guān)即，深度負反饋條件下，閉環(huán)增益只與反饋網(wǎng)絡(luò)有關(guān) 11 FA由于由于FAAA 1f則則FFAA1 又因為又因為iofXXA ofXXF 代入上式代入上式ifXX 得得（也常寫為（也常寫為 xf f xi i）0fiid XXX凈輸入量近似等于零凈輸入量近似等于零由此可得深度負反饋條件下，基本放大電路由此可得深度負反饋條件下，基本放大電路“兩虛兩虛”的概念的概念輸入量近似等于反饋量輸入量近似等于反饋量（xid id 0 ）59華中科技大學(xué) 張林8.4 深度負反饋條件下的近似計算深度負反饋條件下的近似計算串聯(lián)負反饋，輸入端電壓求和串聯(lián)負反饋，輸入端電壓求和0i

34、idid riv深度負反饋條件下深度負反饋條件下 xidid= = xi i - - xf f 0 虛短虛短虛斷虛斷虛短虛短虛斷虛斷并聯(lián)負反饋，輸入端電流求和并聯(lián)負反饋，輸入端電流求和 vf vi + - vid iid vf vi + - vid iid vf vi + - iid vid if ii + - vid iid if ii + - vid iid if ii + - iid vid vidid= = vi i - - vf f 0iidid= = ii i - - if f 0vidid= = iidid ri i 01. 深度負反饋的特點深度負反饋的特點60華中科技大學(xué) 張林

35、8.4 深度負反饋條件下的近似計算深度負反饋條件下的近似計算(1) (1) 找出信號放大通路和反饋通路找出信號放大通路和反饋通路(2) (2) 用瞬時極性法判斷正、負反饋用瞬時極性法判斷正、負反饋(3) (3) 判斷交、直流反饋判斷交、直流反饋(4) (4) 判斷反饋組態(tài)判斷反饋組態(tài)(5) (5) 標(biāo)出輸入量、輸出量及反饋量標(biāo)出輸入量、輸出量及反饋量(6) (6) 估算深度負反饋條件下電路的估算深度負反饋條件下電路的 F、Af 、Avf 。（常常利用虛短和虛斷直接列表達式求解）（常常利用虛短和虛斷直接列表達式求解）2. 分析負反饋放大電路的一般步驟分析負反饋放大電路的一般步驟61華中科技大學(xué)

36、張林8.4 深度負反饋條件下的近似計算深度負反饋條件下的近似計算 電壓串聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋反饋系數(shù)反饋系數(shù)ofvvv F 實際上該電路就是第實際上該電路就是第2 2章介紹的同相比例放大電路，此章介紹的同相比例放大電路，此處結(jié)果與第處結(jié)果與第2 2章所得結(jié)果相同章所得結(jié)果相同 - - + A vi R1 Rf RL vo vid + - - vf 設(shè)電路滿足深度負反饋條件，試設(shè)電路滿足深度負反饋條件，試寫出該電路的閉環(huán)電壓增益表達式。寫出該電路的閉環(huán)電壓增益表達式。 解：解： 根據(jù)根據(jù)虛短虛短、虛斷虛斷f11RRR 閉環(huán)增益閉環(huán)增益（就是閉環(huán)電壓增益）（就是閉環(huán)電壓增益）iofvvv AvF

37、1 1f1RR 3. 舉例舉例62華中科技大學(xué) 張林8.4 深度負反饋條件下的近似計算深度負反饋條件下的近似計算 電壓串聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋 設(shè)電路滿足深度負反設(shè)電路滿足深度負反饋條件，試寫出該電路的饋條件，試寫出該電路的閉環(huán)電壓增益表達式。閉環(huán)電壓增益表達式。 解：解： 根據(jù)根據(jù)虛短虛短、虛斷虛斷ofb2b2fvvRRR 閉環(huán)電壓增益閉環(huán)電壓增益iofvvv Ab2f1RR ifvv vivf3. 舉例舉例63華中科技大學(xué) 張林 電流并聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋 設(shè)電路滿足深度負反饋條件，設(shè)電路滿足深度負反饋條件，試寫出該電路的閉環(huán)增益和閉環(huán)試寫出該電路的閉環(huán)增益和閉環(huán)電壓增益表達式。電壓增益

38、表達式。 解：解： 根據(jù)根據(jù)虛短虛短、虛斷虛斷RRRffii- 閉環(huán)增益閉環(huán)增益iofii iA)1(fRR ifii 所以閉環(huán)電壓增益所以閉環(huán)電壓增益iofvvv A1iiRiv 0pn vvLooRiv 1Lf)1(RRRR 1iLoRiRi 注意：若注意：若io o參考方向不同，將影響閉環(huán)增益的結(jié)果參考方向不同，將影響閉環(huán)增益的結(jié)果 R1 Rf + R RL + - n p vi vo iiiidifioiRofRiii 又因為又因為 3. 舉例舉例64華中科技大學(xué) 張林 電流并聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋 設(shè)電路滿足深度負反饋條件，設(shè)電路滿足深度負反饋條件，試寫出該電路的閉環(huán)增益和閉環(huán)試寫出

39、該電路的閉環(huán)增益和閉環(huán)電壓增益表達式。電壓增益表達式。 解：解： 根據(jù)根據(jù)虛短虛短、虛斷虛斷RRRffii- 閉環(huán)增益閉環(huán)增益iofii iA)1(fRR ifii 所以閉環(huán)電壓增益所以閉環(huán)電壓增益iofvvv A1iiRiv 0pn vvLooRiv 1Lf)1(RRRR 1iLoRiRi 注意：若注意：若io o參考方向不同，將影響閉環(huán)增益的結(jié)果參考方向不同，將影響閉環(huán)增益的結(jié)果 ofRiii 又因為又因為 R1 Rf + R RL + - n p vi vo iiiidifioiR參考方向參考方向不同時不同時)1(fRR ofRiii LooR-iv 3. 舉例舉例65華中科技大學(xué) 張林

40、0V0Viiiidif解解: :閉環(huán)增益閉環(huán)增益fiofRiv rAifii 例例7.5.5 （3 3）求大環(huán)反饋的閉環(huán)增益以及對信號源的閉）求大環(huán)反饋的閉環(huán)增益以及對信號源的閉環(huán)電壓增益；環(huán)電壓增益； （3 3）電壓并聯(lián)負反饋）電壓并聯(lián)負反饋根據(jù)根據(jù)虛短虛短、虛斷虛斷ffoR-iv 66華中科技大學(xué) 張林解解: :閉環(huán)增益閉環(huán)增益fiofRiv rAifii （3 3）電壓并聯(lián)負反饋）電壓并聯(lián)負反饋根據(jù)根據(jù)虛短虛短、虛斷虛斷ffoR-iv vs+-將信號源變將信號源變?yōu)殡妷涸礊殡妷涸此蚤]環(huán)源電壓增益所以閉環(huán)源電壓增益sosfvvv AsisRiv 0be vfs1rAR sioRiv sf

41、RR 又因為又因為0V0Viiiidif 例例7.5.5 （3 3）求大環(huán)反饋的閉環(huán)增益以及對信號源的閉）求大環(huán)反饋的閉環(huán)增益以及對信號源的閉環(huán)電壓增益；環(huán)電壓增益；華中科技大學(xué) 張林678.5 負反饋放大電路設(shè)計負反饋放大電路設(shè)計8.5.1 設(shè)計負反饋放大電路的一般步驟設(shè)計負反饋放大電路的一般步驟8.5.2 設(shè)計舉例設(shè)計舉例68華中科技大學(xué) 張林8.5.1 設(shè)計負反饋放大電路的一般步驟設(shè)計負反饋放大電路的一般步驟1. 1. 選定需要的反饋類型選定需要的反饋類型2. 2. 確定反饋系數(shù)的大小確定反饋系數(shù)的大小3. 3. 適當(dāng)選擇反饋網(wǎng)絡(luò)中的電阻阻值適當(dāng)選擇反饋網(wǎng)絡(luò)中的電阻阻值4. 4. 通過仿

42、真分析，檢驗設(shè)計是否滿足要求通過仿真分析，檢驗設(shè)計是否滿足要求信號源性質(zhì)信號源性質(zhì)對輸出信號的要求對輸出信號的要求對輸入、輸出電阻的要求對輸入、輸出電阻的要求對信號變換的要求（對信號變換的要求（V-VV-V、V-IV-I、I-VI-V、I-II-I ）FA1f 深度負反饋時深度負反饋時盡量減小反饋網(wǎng)絡(luò)對基本放大電路的負載效應(yīng)盡量減小反饋網(wǎng)絡(luò)對基本放大電路的負載效應(yīng)69華中科技大學(xué) 張林8.5.2 設(shè)計舉例設(shè)計舉例例例7.6.2 設(shè)計一個帶負反饋的光電隔離器的驅(qū)動電路。設(shè)設(shè)計一個帶負反饋的光電隔離器的驅(qū)動電路。設(shè)vs的變化范圍為的變化范圍為05V，內(nèi)阻，內(nèi)阻Rs=500。要求。要求LED的的io

43、1=10-3vs(A)。已知運放的。已知運放的Avo=104，Ri=5k，Ro=100。設(shè)計后仿真檢驗發(fā)光二極管的電流。設(shè)計后仿真檢驗發(fā)光二極管的電流。 解解: :驅(qū)動電路需要將電壓驅(qū)動電路需要將電壓vs s轉(zhuǎn)換為電流轉(zhuǎn)換為電流io1o1已知已知LED的光強度的光強度流過流過LED的電流的電流io1線線性性電壓信號電壓信號vs線線性性選用電流串聯(lián)負反饋電路選用電流串聯(lián)負反饋電路光電隔離器光電隔離器70華中科技大學(xué) 張林解解: :例例7.6.2 設(shè)計一個驅(qū)動光電隔離器的放大電路。設(shè)設(shè)計一個驅(qū)動光電隔離器的放大電路。設(shè)vs的變化范圍的變化范圍為為05V，內(nèi)阻，內(nèi)阻Rs=500。要求。要求LED的的

44、io1=10-3vs(A)。已知運放的。已知運放的Avo=104，Ri=5k，Ro=100。設(shè)計后仿真檢驗發(fā)光二極管的電。設(shè)計后仿真檢驗發(fā)光二極管的電流。流。 選用電流串聯(lián)負反饋電路選用電流串聯(lián)負反饋電路 k110001gfsAFr所以所以 Rf=1k A/V103so1fs viAg又因為根據(jù)又因為根據(jù)虛斷虛斷有有FA1f 深度負反饋時深度負反饋時fo1fRiFr v71華中科技大學(xué) 張林例例7.6.2 設(shè)計一個驅(qū)動光電隔離器的放大電路。設(shè)設(shè)計一個驅(qū)動光電隔離器的放大電路。設(shè)vs的變化范圍的變化范圍為為05V，內(nèi)阻，內(nèi)阻Rs=500。要求。要求LED的的io1=10-3vs(A)。已知運放的

45、。已知運放的Avo=104，Ri=5k，Ro=100。設(shè)計后仿真檢驗發(fā)光二極管的電。設(shè)計后仿真檢驗發(fā)光二極管的電流。流。 解解: :仿真電路仿真電路io1與與vs的呈線性關(guān)系，的呈線性關(guān)系， io1=10-3vs，放大電路滿足設(shè)計要求。放大電路滿足設(shè)計要求。華中科技大學(xué) 張林728.6 負反饋放大電路的穩(wěn)定性負反饋放大電路的穩(wěn)定性8.6.1 自激振蕩及穩(wěn)定工作的條件自激振蕩及穩(wěn)定工作的條件8.6.2 頻率補償頻率補償73華中科技大學(xué) 張林8.6.1 自激振蕩及穩(wěn)定工作的條件自激振蕩及穩(wěn)定工作的條件1. 自激振蕩現(xiàn)象自激振蕩現(xiàn)象 在不加任何輸入在不加任何輸入信號的情況下，放大信號的情況下，放大電

46、路仍會產(chǎn)生一定頻電路仍會產(chǎn)生一定頻率的信號輸出。率的信號輸出。2. 產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因 在高頻區(qū)或低頻區(qū)產(chǎn)生的在高頻區(qū)或低頻區(qū)產(chǎn)生的附加相移附加相移達到達到180 ，使，使中頻區(qū)的負反饋在高頻區(qū)或低頻區(qū)變成了正反饋，當(dāng)滿足了中頻區(qū)的負反饋在高頻區(qū)或低頻區(qū)變成了正反饋，當(dāng)滿足了一定的幅值條件時，便產(chǎn)生自激振蕩。一定的幅值條件時，便產(chǎn)生自激振蕩。FA和和74華中科技大學(xué) 張林8.6.1 自激振蕩及穩(wěn)定工作的條件自激振蕩及穩(wěn)定工作的條件3. 自激振蕩條件自激振蕩條件自激振蕩自激振蕩反饋深度反饋深度時，時， 01 FA即即1 FA為為環(huán)環(huán)路路增增益益）（ FAVf反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)F基本放大電路基本放大電

47、路AVo1Vid又又)()()()(fa FAFA得自激振蕩條件得自激振蕩條件1)()(kk FA 180)12()()(kfkan 幅值條件幅值條件相位條件相位條件（附加相移）（附加相移）FAAA 1f閉環(huán)增益閉環(huán)增益注：負反饋放大電路是注：負反饋放大電路是否自激振蕩實際上與輸否自激振蕩實際上與輸入信號無關(guān)。入信號無關(guān)。75華中科技大學(xué) 張林8.6.1 自激振蕩及穩(wěn)定工作的條件自激振蕩及穩(wěn)定工作的條件4. 穩(wěn)定工作條件穩(wěn)定工作條件破壞自激振蕩條件破壞自激振蕩條件1 FA 180)12(fan 1 FA 180fa 或dB 10lg20m FAG 180)12(fan 0lg20 FA 180

48、mfa 當(dāng)反饋網(wǎng)絡(luò)為純電阻網(wǎng)絡(luò)時，當(dāng)反饋網(wǎng)絡(luò)為純電阻網(wǎng)絡(luò)時， f = 0 。其中其中 Gm幅值裕度幅值裕度，一般要求，一般要求Gm - -10dB m相位裕度相位裕度，一般要求，一般要求 m 45 （保證可靠穩(wěn)定，（保證可靠穩(wěn)定，留有余地）留有余地）寫成等式，且幅值用分貝數(shù)表示時寫成等式，且幅值用分貝數(shù)表示時76華中科技大學(xué) 張林8.6.1 自激振蕩及穩(wěn)定工作的條件自激振蕩及穩(wěn)定工作的條件用波特圖表示用波特圖表示或或Gm -10dB 或或 m 45 0lg20 FA 180mfa dB 10lg20m FAG 180)12(fan 4. 穩(wěn)定工作條件穩(wěn)定工作條件77華中科技大學(xué) 張林8.6.1 自激振蕩及穩(wěn)定工作的條件自激振蕩及穩(wěn)定工作的條件5. 負反饋放大電路穩(wěn)定性分析負反饋放大電路穩(wěn)定性分析FAFA1lg20lg20lg20 環(huán)路增益的幅頻響應(yīng)寫為環(huán)路增益的幅頻響應(yīng)寫為一般一般與頻率無關(guān)，與頻率無關(guān)，F(xiàn)則則F1lg20的幅頻響應(yīng)是一條水平線的幅頻響應(yīng)是一條水平線利用波特圖分析利用波特圖分析關(guān)鍵作出關(guān)鍵作出A的幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)波特圖的幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)波特圖F1lg20水平線水平線Alg20 與與的交點為的交點為F1lg