模擬電路反饋放大器ppt課件

1、第七章 反響放大器7-1 反響的根本概念與分類7-1-1 反響的根本概念 反響是指將放大電路的輸出信號(輸出電壓或電流)的一部分或全部，經(jīng)過反響網(wǎng)絡(luò)回送到放大電路的輸入回路的一種任務(wù)方式。fiidXXXidoXAXofXFXoXiXfXidX反響網(wǎng)絡(luò)F根本放大器A7-1-2 反響的分類 人工反響：有目的引入的反響寄生反響：由某種雜散參數(shù)所引起的反響內(nèi)部反響：器件內(nèi)部產(chǎn)生的反響外部反響：經(jīng)過外接元件產(chǎn)生的反響本級反響級間反響電壓反響電流反響直流反響交流反響正反響負(fù)反響串聯(lián)反響并聯(lián)反響正反響：如放大電路的輸入信號 xi 不變，引入反響后，輸出信號增大了，從而使增益提高。負(fù)反響：如放大電路的輸入信號

2、 xi 不變，引入反響后，輸出信號減小了，從而使增益降低。判別方法：瞬時(shí)極性法假定輸入信號為某一瞬時(shí)極性逐級推出電路中其他有關(guān)節(jié)點(diǎn)的瞬時(shí)極性判別反響信號的瞬時(shí)極性判別該反響信號是加強(qiáng)了還是減弱了原來的輸入信號。當(dāng)輸入信號與反響信號作用于輸入回路同一節(jié)點(diǎn)時(shí)，瞬時(shí)極性一樣正反響 瞬時(shí)極性相反負(fù)反響當(dāng)輸入信號與反響信號作用于輸入回路不同節(jié)點(diǎn)時(shí)，瞬時(shí)極性一樣負(fù)反響 瞬時(shí)極性相反正反響(1)正反響和負(fù)反響vi vfAR1R2R3 vidvo(a) 正反響(b) 負(fù)反響-+當(dāng)輸入信號與反響信號作用于輸入回路不同節(jié)點(diǎn)，瞬時(shí)極性一樣負(fù)反響 瞬時(shí)極性相反正反響voAviR1R2R3 vid vf+正負(fù)反響的判別

3、+-負(fù)反響+-正反響當(dāng)輸入信號與反響信號作用于輸入回路同一節(jié)點(diǎn)，瞬時(shí)極性一樣正反響 瞬時(shí)極性相反負(fù)反響RC1RC2RSRFRE1RE2C1C2VCCoVsVRC1RC2RSRFRE1RE2C1C2VCCoVsV-+(2) 直流反響和交流反響直流反響：在放大器直流通路中存在的反響。 作用：穩(wěn)定電路的靜態(tài)任務(wù)點(diǎn)。交流反響：在放大器交流通路中存在的反響。 作用：改善放大器的性能目的。判別：將隔直電容和旁路電容開路，察看直流通路反響存在直流反響。將隔直電容和旁路電容短路，察看交流通路反響存在交流反響。IC1,VC1, VE2, IB1 直流負(fù)反響+-RC1RC2RSRFRE1RE2C1C2VCCoVs

4、VCE-將隔直電容和旁路電容短路，反響不存在，無交流反響。將隔直電容和旁路電容開路，反響存在，有直流反響。sVRsRC1RC2RFRE1C1CFVCCoVRE2idVfVRB1直流反響與交流反響無直流反響-+有交流負(fù)反響+將隔直電容和旁路電容短路，反響存在，有交流反響。將隔直電容和旁路電容開路，反響不存在，無直流反響。(3)電壓反響和電流反響電壓反響：反響信號從電壓輸出端引出，反響信號與輸出電壓成正比。電壓負(fù)反響的重要特點(diǎn)：使輸出電壓趨向于恒定。根本放大器的輸出端、反響網(wǎng)絡(luò)輸入端、負(fù)載三者并聯(lián)。vo A FRL對于交流反響，根據(jù)反響信號在輸出端的取樣方式分：電流反響：反響信號不從電壓輸出端引出

5、，反響信號與輸出電流成正比。判別方法 ：負(fù)載短路法將負(fù)載電阻短路(輸出電壓為零)，如反響信號不存在，為電壓反響。如反響信號存在，為電流反響。從銜接方式判別：反響網(wǎng)絡(luò)輸入端口與電壓輸出端口一樣為電壓反響，不同為電流反響。電流負(fù)反響的重要特點(diǎn)：使輸出電流趨向于恒定。根本放大器的輸出端、反響網(wǎng)絡(luò)輸入端、負(fù)載三者串聯(lián)。 A FRLvo電流反響電壓反響RC1RC2RSRFRE1RE2C1C2VCCsIfIidIoV例:判別以下圖RF引入的是電流反響還是電壓反響反響網(wǎng)絡(luò)輸入端與電壓輸出端一樣為電壓反響，不同為電流反響。CFRC1RC2RFRE1RE2C1VCCsVoVfVidV(4) 串聯(lián)反響和并聯(lián)反響串

6、聯(lián)反響：反響信號與輸入信號在輸入回路中以電壓方式求和。串聯(lián)反響要求信號源的內(nèi)阻越小越好。isifsidRRRVVV)(根本放大器的輸入端、反響網(wǎng)絡(luò)輸出端、信號源三者串聯(lián)。vid= vi-vf對于交流反響，根據(jù)反響信號與輸入信號在放大器輸入端的比較方式分：vivf A FvidRssV并聯(lián)反響：反響信號與輸入信號在輸入回路中以電流方式求和。判別方法：從輸入端銜接方式串聯(lián)反響：信號源輸入口與反響網(wǎng)絡(luò)輸出口不同。并聯(lián)反響：信號源輸入口與反響網(wǎng)絡(luò)輸出口一樣。并聯(lián)反響要求信號源的內(nèi)阻越大越好。issfsidRRRIII)(根本放大器的輸入端、反響網(wǎng)絡(luò)輸出端、信號源三者并聯(lián)。iid= ii-if Fiid

7、if ARSiiis判別以下圖RF引入的是并聯(lián)反響還是串聯(lián)反響。并聯(lián)反響串聯(lián)反響CFRC1RC2RFRE1RE2C1VCCsVoVfVidVRC1RC2RSRFRE1RE2C1C2VCCsIfIidIoV串聯(lián)反響：信號源輸入口與反響網(wǎng)絡(luò)輸出口不同。并聯(lián)反響：信號源輸入口與反響網(wǎng)絡(luò)輸出口一樣。7.1.2四種類型的反響組態(tài)1 電壓串聯(lián)負(fù)反響電壓串聯(lián)負(fù)反響ioVFfiidofVidoVVVAVVVVVFVVA vidRsvsvoviRL vfR3R2AvidvivoRLvf AV FVRsvs分析以下圖所存在的反響，并判別其組態(tài)。 靜態(tài)情況分析TIC1VC1VC3VFVE1IC1 交流反響組態(tài):電壓

8、串聯(lián)負(fù)反響可以穩(wěn)定靜態(tài)任務(wù)點(diǎn)直流 、交流都有反響負(fù)反響+-R6vF-VEEVSR1R2R3R4R5RSI0T1T2T3vo+VCCRL2 電流并聯(lián)負(fù)反響(+)(-)(-)ioIFfiidofIidoIIIAIIIIIFIIARfRRL isVCCRC1 if iidiovoR3RFioiidiiifvoRLARSisif AI FIiiiidRLvoRSisio3 電壓并聯(lián)負(fù)反響voVCCRCRfifiidiSioRFfiidofGidoRIVAIIIVIFIVAvo iiRFA iid ifRLRSisvoif AR FGRSiiiidisRL4 電流串聯(lián)負(fù)反響ioGFfiidofRidoG

9、VIAVVVIVFVIARF vfvoviRL vidioRsvsARfRBVCCRSRCsVfViVidVoVoIRLvfvi AG FRvidRLRsvsvoio7-2 負(fù)反響放大電路的方框圖及增益的普通表達(dá)式7-2-1 負(fù)反響放大器的方框圖iFooFidoFiidsiXAXXFXXAXXXXXKXiFSiFsiRRRVVKiFSSsiRRRIIKRifRSsXiXFAoXRSRifFAsXiXoX變換網(wǎng)絡(luò) 根本放大電路 反響網(wǎng)絡(luò)sXiXidXfXoXKAF7-2-2 負(fù)反響放大電路的普通表達(dá)式(1) 普通表達(dá)式的推導(dǎo) oiFiidoXFXAXXAXAX 假設(shè)條件輸入信號從輸入端傳到輸出端

10、，只經(jīng)過根本放大器，而不經(jīng)過反響網(wǎng)絡(luò)。即不思索反響網(wǎng)絡(luò)的直接傳輸作用。反響信號只經(jīng)過反響網(wǎng)絡(luò)從放大器輸出端傳到輸入端，而不經(jīng)過根本放大器。即不思索放大器的內(nèi)部反響。ioXFAAX1FAAXXAioF1普通表達(dá)式中各變量的意義電壓串聯(lián)電流并聯(lián)電壓并聯(lián)電流串聯(lián)輸入信號viiiiivi反饋信號vfififvf輸出信號voiovoio反饋系數(shù)FV=vf /voFI=if /ioFG=if /voFR=vf /io開環(huán)增益AV=vo/vidAI=io/iidAR=vo/iidAG=io/vid閉環(huán)增益AVF=vo/viAIF=io/iiARF=vo/iiAGF=io/vi2、反響深度FAAFA1AAFA

11、F11引入反響后增益減小,為負(fù)反響。FAFA01引入反響后，增益添加，為正反響。正反響放大電路雖然可以添加增益，但放大器的性能不穩(wěn)定。AAFAF11反響深度是衡量負(fù)反響程度的重要目的。放大器沒有輸入信號時(shí)，能有輸出信號，稱放大器處于自激形狀。idFoVFiVVVVVAVVFA,)( 1 . 01 . 01000求例:FA(2) 環(huán)路增益idX凈輸入量 經(jīng)過根本放大電路和反響網(wǎng)絡(luò)一周所具有的增益。fXidX反響網(wǎng)絡(luò)F根本放大器A)(001. 0)(099. 0)(99. 0109 . 91VVVVVVFVVVAVFAAAFiidoFiVFoVVVF7-3 負(fù)反響對放大器性能的改善FAFAFAAA

12、FF111AdAAFAdAdAAFdAFFAFFF)11)112（的變化可忽略均為實(shí)數(shù)，且、設(shè)中頻區(qū)：7.3.1提高增益的穩(wěn)定性負(fù)反響使閉環(huán)增益的相對變化量減少為開環(huán)增益相對變化量的1/(1+AF)。在輸入量不變時(shí),負(fù)載變化電壓負(fù)反響使輸出電壓堅(jiān)持穩(wěn)定。電流負(fù)反響使輸出電流堅(jiān)持穩(wěn)定。7.3.2 減少非線性失真深度負(fù)反響時(shí)，閉環(huán)增益Af取決于反響系數(shù)F，與開環(huán)增益根本無關(guān)。 AXiX0大小輸出基波分量相等時(shí)，有反響時(shí)的諧波分量是無反響時(shí)的諧波分量的 1/(1+AF) 。根本放大器反響網(wǎng)絡(luò)FiXidXFXoX負(fù)反響只能減小反響環(huán)內(nèi)的非線性失真，對于輸入信號本身的非線性失真無能為力。 7.3.3能有

13、效的抑制反響環(huán)內(nèi)噪聲oXiXfXidX反響網(wǎng)絡(luò)F根本放大器AnXninidoXXAXXAX無反饋時(shí)輸出信號分量相等時(shí)，有反響時(shí)輸出端的噪聲為無反響時(shí)的 1/(1+AF)。信噪比提高(1+AF)倍。noinFinidoXXFXAXXXAXXAX)（有反饋時(shí)：nioXFAXFAAX111nniiXXXFAX等，且，則輸出中信號分量相令)1 (7.3.4 擴(kuò)展通頻帶HMHjAjA/1)(無反響時(shí)：HMMHMHMHHHFjFAAjFAjAFAAjA/1/11/11)(有反響時(shí)：同理可證：LMLFFA)1 (1HFMFHMMMHFjAFAjFAAjA/1)1 (11)(HMHFFA)1 ( 普通有：fH

14、fL 通頻帶BWfH BWffHf=(1+AMF) fH= (1+AMF) BW引入負(fù)反響后。通頻帶展寬|1+AMF|倍。但中頻增益下降為無反響時(shí)的1/|1+AMF| 。增益帶寬積不論有無反響總是堅(jiān)持不變。20lg|Af|-20dB/十倍頻20lg|A|fHfHf負(fù)反響使頻帶擴(kuò)展，增益下降。BWABWAMFMFRiRRif=R/ Rif7.3.5對輸入電阻的影響串聯(lián)負(fù)反響Rif串聯(lián)負(fù)反響，使反響放大器輸入電阻添加。負(fù)反響只影響環(huán)內(nèi)電阻。iidiIVR/根本放大器的輸入電阻：引入負(fù)反響后，輸入電阻：iididifidiiiFIVFAVIVVIVRiiiiFRFAIVR)1 (iI RiiVfVi

15、dVAFsVRfRSRCRBfViVidVoVoIRBVCCRfRSRCsVfViVidVoVoIRif=RB/ RififR ifR并聯(lián)負(fù)反響Rif=R+ RifRif F ARiiViIfIidIRiR根本放大器的輸入電阻:idiiIVR/引入負(fù)反響后，輸入電阻：ididifidiiiiFIFAIVIIVIVR并聯(lián)負(fù)反響，使反響放大器輸入電阻減小。負(fù)反響只影響環(huán)內(nèi)電阻ifR iiiiFRFAIVR11 iiR2RFAviR1v0 iid ifRif=R1+ RifR1RififR7.3.6 對輸出電阻的影響 Ro0sXidXfXTVTIFidosXA0fI電壓負(fù)反響TosoTfosoTid

16、osoTTVFARIXARIXARIV電壓負(fù)反響，使反響放大器輸出電阻減小。 是負(fù)載RL開路時(shí)，根本放大器的源增益。osAoosTToFRFAIVR11電流負(fù)反響RRof= Rof /R Ro0sXidXfXTIFTVidSSXAoTTssTssoTfssoTidssoTTRVIFAIFARVXARVXARVI/)1 (/電流負(fù)反響，使反響放大器輸出電阻增大。ofRofR 是負(fù)載RL短路時(shí)根本放大器的源增益ssAossTToFRFAIVR)1 (集電極電阻RC不包括在電流負(fù)反響環(huán)內(nèi)，該放大器的輸出電阻： Rof=RC/Rof電流負(fù)反響只能將反響環(huán)內(nèi)的輸出電阻添加(1+AsF)倍。RLRCRER

17、ofRof負(fù)反響對輸入、輸出電阻的影響對輸入電阻的影響，取決于反響信號與輸入信號的求和方式，與反響信號在輸出端的采樣方式無關(guān)。串聯(lián)負(fù)反響：使輸入電阻增大。并聯(lián)負(fù)反響：使輸入電阻減小。對輸出電阻的影響，取決于反響信號的采樣方式，與反響信號與輸入信號的求和方式無關(guān)。電流負(fù)反響：使輸出電阻增大。電壓負(fù)反響：使輸出電阻減小。負(fù)反響對輸入電阻和輸出電阻的影響程度，均與反響深度(1+AF) 有關(guān)。負(fù)反響只對反響環(huán)內(nèi)的輸入、輸出電阻有影響。負(fù)反響的正確引入引入負(fù)反響能改善放大器多方面性能，負(fù)反響越深，改善的效果越顯著，但是增益下降也越多。 穩(wěn)定靜態(tài)任務(wù)點(diǎn)直流負(fù)反響。 改善交流性能交流負(fù)反響。 穩(wěn)定輸出電壓電

18、壓負(fù)反響。 穩(wěn)定輸出電流電流負(fù)反響。 提高輸入電阻串聯(lián)負(fù)反響。 減小輸入電阻并聯(lián)負(fù)反響。 串聯(lián)負(fù)反響要求信號源有較小的內(nèi)阻。 并聯(lián)負(fù)反響要求信號源有較大的內(nèi)阻。7-4 負(fù)反響放大電路的分析方法定性分析：判別反響的極性與類型。 定性分析反響對放大器性能的影響。 根據(jù)要求正確引入反響。定量分析：計(jì)算反響放大器的主要性能目的。等效電路法不用思索反響的類型，根據(jù)電路的交流等效電路，直接列方程，求解反響放大電路的性能目的。對單級反響放大器最方便。方框圖法 將反響放大器分解成根本放大器及反響電路兩部分，求出根本放大器參數(shù)與反響系數(shù)F，再利用有關(guān)公式計(jì)算反響放大器目的。7.4.1深度負(fù)反響條件下的近似計(jì)算深

19、度負(fù)反響的條件:1FA1 增益近似計(jì)算方法一：利用增益的近似表達(dá)式FFAAAF11留意：不同類型反響，Af 有不同含義(特性增益)。對于非電壓串聯(lián)負(fù)反響，假設(shè)需求求電壓增益，必需根據(jù)特性增益換算出電壓增益。方法二：利用虛短和虛斷的概念011iididifiidXFAXXFAXXXX虛斷路）并聯(lián)負(fù)反饋：虛短路）串聯(lián)負(fù)反饋：(0(0ididIV2，深度負(fù)反響輸入、輸出電阻的近似計(jì)算輸出電阻：電壓負(fù)反響：Rof0 電流負(fù)反響：Rof輸入電阻：串聯(lián)負(fù)反響：Rif 并聯(lián)負(fù)反響：Rif0負(fù)反響只影響反響環(huán)內(nèi)的輸入和輸出電阻， 環(huán)外的電阻不受負(fù)反響影響，留意區(qū)分環(huán)外電阻。深度串聯(lián)負(fù)反響條件下 RiiVfVi

20、dViIAF0idV F ARiiViIfIidI深度并聯(lián)負(fù)反響條件下0idI思索到輸入電阻的理想形狀，深度負(fù)反響下，不論何種反響，根本放大器均有虛短和虛斷的關(guān)系。iiiFIVRFiVV0iI0iiiFIVRFiII0iV深度負(fù)反響放大電路的計(jì)算例題1 利用虛短的概念 電壓串聯(lián)負(fù)反響例1：圖示電路滿足深度負(fù)反響條件，近似計(jì)算電壓增益、輸入電阻和輸出電阻。122111RRvvARRRvvvioVFofi2 利用特性增益的近 似表達(dá)式1221111RRFARRRvvFVVFoFVRif= Rof=0R2R1iiviRLvfvidvo1 利用虛短的概念電壓串聯(lián)負(fù)反響RFRE1RB1RB2RC1RC2

21、RE2C1CFVCCCE2iVfVoVRifRif例2：圖示電路滿足深度負(fù)反響條件，近似計(jì)算電壓增益、輸入電阻和輸出電阻。1111/1EFEVVFFEEoFVRRRFARRRVVFRif= Rif= RB1/RB22 利用特性增益的近似表達(dá)式1111EFEioVFFEEoFiRRRVVARRRVVVRof=0 Rof=RC2/Rof=0例3：試判別以下圖的反響組態(tài)，并估算電壓增益的表達(dá)式。電壓串聯(lián)負(fù)反響()()()R3R4()()()4343565338783RRRvvRRRvvRRRvvvvoiiooffi887655443RRRRRRRRRvvAioVF0ofifRRR7R5R6R8vfv

22、o3voR2viR1A2A1vi3A3利用虛短的概念電壓并聯(lián)負(fù)反響例4 ：放大器滿足深度負(fù)反響的條件，近似計(jì)算它的互阻增益、電壓增益、輸入電阻和輸出電阻。FfoioRFFofGRivivARviF1Rif=0Rif=R1+Rif=R1Rof=0RifRif if iiviR2RFAvo iidR11RRviivvvAFiiioioVF利用特性增益的近似表達(dá)式例5：放大器滿足深度負(fù)反響條件，近似計(jì)算它的互阻增益、源電壓增益，輸入電阻和輸出電阻。電壓并聯(lián)負(fù)反響VCCRCRfRSsVoViIfIidI2利用虛斷路的概念sfsoVSFfossFiRRVVARVRVII1 利用特性增益近似表達(dá)式fGio

23、RFfofGRFIVARVIF/1/1/Rif=0Rof=0sfsiiosoVSFRRVIIVVVA例6：判別電路中Rf引入的反響組態(tài)， R1 、 R2引入的反響極性，深度負(fù)反響下求閉環(huán)源電壓增益，輸入輸出電阻。解：Rf引入電壓并聯(lián)負(fù)反響.Rif0 Rof0()()()sfsoVSFfossFiRRVVARVRVII()R1、R2引入正反響()()利用虛斷的概念R2R1RC1RC2RC3VCCT1T2RSRfRLT3sVoViIidIfI例7：判別電路中負(fù)反響的組態(tài)，深度負(fù)反響條件下，估算閉環(huán)電壓增益，輸入輸出電阻。iiifiivi/R1if-vo/Rfvi/R1= -vo/RfAVf=vo/

24、vi = -Rf /R1()()()()電壓并聯(lián)負(fù)反響T1-VEE+VCCR2R3R4RfI0T2T3voviR1R1ifiiR2Rif=0Rif=R1Rof=0利用虛斷的概念-VEE+VCCR2R3T1T2voviR1R1R2RfT3R4引入電壓串聯(lián)負(fù)反響Avf=vo/vi=vo /vf= (R1+Rf)/ R1假設(shè)要求既提高電路的輸入電阻又要減低輸出電阻，圖中的連線應(yīng)作何變動(dòng)，連線變動(dòng)后，閉環(huán)電壓增益AVF能否一樣。vf例8，深度負(fù)反響條件下，判別電路中負(fù)反響的組態(tài)，估算閉環(huán)特性增益和電壓增益，輸入、輸出電阻。 vfRvi ioAvo vidRL2 利用虛短的概念 電流串聯(lián)負(fù)反響RRvvA

25、RRvRivvLioVFLoofi1 利用特性增益的近似表達(dá)式RFviARivFRioGFoFR11Rif= Rof= io 與負(fù)載電阻大小無關(guān)實(shí)現(xiàn)電壓對電流的變換。RRviivvvALioooioVF例9，深度負(fù)反響條件下，判別電路中負(fù)反響的組態(tài),估算閉環(huán)特性增益和電壓增益，輸入、輸出電阻。電流串聯(lián)負(fù)反響1 利用特性增益的近似表達(dá)式ERioGFEoFRRFVIARIVF11RB=RB1/RB2REoVRB2iVVCCRLTRCCb1Cb2FVRB1RERLTRCoVFViVRBoIELCioooioVFRRRVIIVVVA)/(2 利用虛短的概念ELCioVFLCooEofiRRRVVARR

26、IVRIVV/)/(Rif= Rif=RBELCEbeLCVFRRRRrRRA/)1 ()/(RifRifRof= Rof=RCRofRofBEbeBiFRRrRR)1 (/(RERLTRCoVFViVRBoI與等效電路求解的結(jié)果比較：例10，判別電路中負(fù)反響的組態(tài)，深度負(fù)反響條件下，估算閉環(huán)特性增益和電壓增益，輸入、輸出電阻。2 利用虛斷的概念電流并聯(lián)負(fù)反響221122RRRRRRiRivvARRRiiiFLiLoioVFFofi1 利用特性增益的近似表達(dá)式22221RRRFiiARRRiiFFIioIFFoFIRif= 0 Rif=R1 Rof= R2R1vi ioAvo iidRL ii ifRf1221)(RRRRRviiiivvvAFLiiioooioVF例11，判別電路中負(fù)反響的組態(tài)，深度負(fù)反響條件下,估算閉環(huán)特性增益和源電壓增益，輸入輸出電阻。電流并聯(lián)負(fù)反響RFRE2CE1RC1RC2RE1C1VCCSVoVRLRSiIFIRFR