電子技術(shù)基礎(chǔ)檔模電第六章

1、第六章放大電路中的反饋教學(xué)內(nèi)容§6.1§6.2反饋的基本概念負(fù)反饋的四種組態(tài)§6.3§6.4§6.5負(fù)反饋對放大電路性能的影響負(fù)反饋放大電路的分析計(jì)算負(fù)反饋放大電路的自激振蕩§ 6.1 反饋的基本概念反饋在電子電路系統(tǒng)中得到了極其廣泛的應(yīng)用，通過引入反饋，可以放大電路的許多性能。§6.1.1反饋概念的建立在放大電路中信號的傳輸是從輸入端到輸出端，這個(gè)方向稱為正向傳輸。反饋：就是將輸出信號取出一部分或全部送回到放大電路的輸入回路，與原輸入信號相加或相減后再作用到放大電路的輸入端。反饋信號的傳輸是反向傳輸。所以放大電路無反 饋也

2、稱開環(huán)，放大電路有反饋也稱閉環(huán)。§6.1.1反饋概念的建立+放大電路A&X& oX& iX& i¢X&f反饋F&X&A& =o&X i¢ 輸出量A&X& iX& i¢輸入量開環(huán)放大倍數(shù)X& o凈輸入量X&F&反饋量反饋系數(shù)fX&X&X& oA&fF& =閉環(huán)放大倍數(shù)=&AffX&io§6.1.2一.分類：1.正反饋和負(fù)反饋反饋的分類負(fù)反饋：引回的信號削實(shí)弱際了被輸放入大信

3、信號號。輸出幅度下疊降加，放大倍數(shù)下降，性能正反輸饋入：引回的信號增強(qiáng)了放輸大入器信號。輸出輸出幅度增加，反放饋大倍數(shù)提高，性能 信號振蕩電路。反饋取+加強(qiáng)輸入信號正反饋取 削弱輸入信號負(fù)反饋?zhàn)儔拈]環(huán)開環(huán)§6.1.2反饋的分類2.直流反饋和交流反饋交流反饋：反饋只對交流信號起作用。影響放大電路的動態(tài)性能。直流反饋：反饋只對直流起作用。穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。交、直流反饋采用電容觀察法。若在反饋中串接隔直電容，則可以隔斷直流，此時(shí)反饋只對交流起作用。在起反饋?zhàn)饔玫碾娮鑳啥瞬⒙?lián)旁路電容，可以使 其只對直流起作用。若不電容，就是交直流反饋。§6.1.2反饋的分類3.電壓反饋和電流反饋電壓

4、反饋：反饋信號取自輸出電壓。 穩(wěn)定輸出電壓。電流反饋：反饋信號取自輸出電流。 穩(wěn)定輸出電流。4.串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋：反饋量與輸入量以電壓方式疊加。并聯(lián)反饋：反饋量與輸入量以電流方式疊加。§6.1.2反饋的分類二、反饋的：1.正反饋與負(fù)反饋 瞬時(shí)極性法假定輸入信號Vi(Ii )處于某一個(gè)瞬時(shí)極性（+，分別代表該點(diǎn)瞬時(shí)極性的變化為升高和降低），然后逐漸推出電路其它有瞬時(shí)信號的變化情況，的瞬時(shí)極性，使原輸入反饋信號Vf (If )最后信號Vi (Ii )負(fù)反饋。作用增強(qiáng)還是消弱，為正反饋，為正反饋與負(fù)反饋瞬時(shí)極性法正反饋與負(fù)反饋瞬時(shí)極性法正反饋與負(fù)反饋瞬時(shí)極性法反饋信號和輸入信號加

5、于輸入回路同一點(diǎn)時(shí)，瞬時(shí)極性相同的為正反饋，瞬時(shí)極性相反的是負(fù)反饋；反饋信號和輸入信號加于輸入回路兩點(diǎn)時(shí)，瞬時(shí)極性相同的為負(fù)反饋，瞬時(shí)極性相反的是正反 饋。對三極管來說這兩點(diǎn)是基極和發(fā)射極，對運(yùn) 算放大器來說是同相輸入端和反相輸入端。以上輸入信號和反饋信號的瞬時(shí)極性都是指對地而言，這樣才有可比性。反饋的2. 電壓反饋與電流反饋輸出端短路（Uo=0)若反饋量隨之為0，則是電壓反饋。（Uo=0,則Xf=0)，則是電流反饋. （Uo=0,則Xf0)若反饋量依然電壓反饋采樣形式：RFuoR1+uI-A+R+L uO-R¢反饋的電流反饋采樣形式：RFR1R+uI-iLAiEo+uOio-RR2

6、LR3反饋的3. 串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋看輸入端若反饋信號與輸入信號加到三極管的同一個(gè)極， 即為并聯(lián)反饋。（Ii=Ii - If )若反饋信號與輸入信號加到三極管上不是同一個(gè)極，即為串聯(lián)反饋。（Ui=Ui Uf)RFR1ifiFAi+iiIu+uO-I+ i-bR¢ib=i-if-并聯(lián)反饋形式：反饋的串聯(lián)反饋形式：u+R+AuI+uu-RbeFuu-OuffiR1ube=ui - uf負(fù)反饋的分類小結(jié)穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)直流反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋交流反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋反饋舉例例1：反饋類型：R1引入：負(fù)反饋電流反饋并聯(lián)反饋交直流反饋反饋舉例Rf 引入：負(fù)反饋電壓反

7、饋串聯(lián)反饋交流反饋反饋舉例例2：R3使第引入：電壓并聯(lián)負(fù)反饋R5、R6引入： 負(fù)反饋電壓反饋串聯(lián)反饋 交直流反饋§6.2.1負(fù)反饋的四種組態(tài)一、電壓串聯(lián)負(fù)反饋一、電壓串聯(lián)負(fù)反饋U& i¢ = U& i - U& f凈輸入：R1U&U&U&oR + RRf1fF&反饋系數(shù)：=1uuU&R + Roo1f= U& oA&電壓放大倍數(shù):uuU& ¢i§6.2.1負(fù)反饋的四種組態(tài)二、電壓并聯(lián)負(fù)反饋I&i¢ = I&i - I& f凈輸入：1U

8、&-I&U&oR1ffF&反饋系數(shù)：=»= -iuU&Roof= U& oA&轉(zhuǎn)移電阻:uiI&¢i§6.2.1負(fù)反饋的四種組態(tài)三、電流串聯(lián)負(fù)反饋U& i¢ = U& i - U& f凈輸入：= U&I&o RffF&= R反饋系數(shù)：uiI&I&fooI&oA&轉(zhuǎn)移電導(dǎo):=iuU& ¢i§6.2.1負(fù)反饋的四種組態(tài)四、電流并聯(lián)負(fù)反饋I&i¢ = I&i - I

9、& f凈輸入：R3I&-I&I&oR+ RRff3F&反饋系數(shù)：=»= -3iiI&R+ Rf3ooI&oA&電流放大倍數(shù):=iiI&¢i負(fù)反饋放大電路的四種基本組態(tài)小結(jié)P231X& i 、X&表61和 X& o 可以是電壓，也可以是電流。f（1）當(dāng)它們都是電壓時(shí)，A&、A&、 F& 是無量綱，A&fA&和f 是電壓放大倍數(shù)。（2）當(dāng)它們都是電流時(shí)，A&、A&、F&無量綱， A&f和 A&是電流放大倍

10、數(shù)。f（3）當(dāng)它們既有電壓也有電流時(shí)，A&、A&、F&有fA&量綱，A& 和f 也有專門的放大倍數(shù)稱謂。§6.2.2反饋的一般表達(dá)式開環(huán)放大倍數(shù)一、凈輸入信號fX& oX& i¢A& =+放大電路A&X& oX& iX& i¢X&f反饋F&反饋環(huán)：由基本放大反饋系數(shù)電路和反饋組成X&的閉合環(huán)路。fF& =X& o§6.2.2反饋的一般表達(dá)式二、負(fù)反饋放大電路增益的一般表達(dá)式X& oX& oX& i

11、¢ + X&X& oX& i¢X& oA&1 + F&A&A&=X& ofX& ¢ + F&X&X&&1 + Ffioi& ¢Xi閉環(huán)放大倍數(shù)A& F&回路增益1+ A& F&反饋深度二、負(fù)反饋放大電路增益的一般表達(dá)式1 + A& F&A& fA&> 1<負(fù)反饋1 + A& F&A& fA&< 1>正反饋沒有輸入也有輸

12、1 + A& F&A& f= 0® ¥出，自激A&1 + A& F&A&A& F&1F&深度負(fù)反饋A&1 + A& F&=»=>> 1f深度負(fù)反饋放大電路的 A& f 幾乎與放大的放大倍數(shù) A& 無關(guān)，主要決定于反饋F& 。的反饋系數(shù)因此引入深度負(fù)反饋時(shí)，放大倍數(shù)比較穩(wěn)定。§6.3負(fù)反饋對放大電路性能的影響一、提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性二、減小非線性失真*三、展寬頻帶四、改變輸入電阻和輸出電阻§6.3.1提高放大

13、倍數(shù)的穩(wěn)定性A&1 + A& F&A& f=負(fù)反饋使放大倍數(shù)下降。 (1 + AF )dA - AFdA =dA= (1 + AF )dA - Ad (1 + AF )=dA(1 + AF )2f(1 + AF )2(1 + AF )2Þ dAf1· dA1· dA=(1 + AF )21 + AFAfAfA引入負(fù)反饋使放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高。例子例6.3.1：在電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路中，&A = 10 ，R = 2 kW51RF = 18 kW 估算反饋系數(shù)F& 和反饋深度(1 + A& F& ) 估

14、算放大電路的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)A&f如果開環(huán)差模電壓放大倍數(shù) A的相對變化量為±10%，此時(shí)閉環(huán)電壓放大倍數(shù) Af 的相對變化量等于多少？例子F& = U& fR12解： 反饋系數(shù)= 0.1=U& oR1 + RF2 + 181 + A& F& = 1 + 105 ´ 0.1 » 104反饋深度 閉環(huán)放大倍數(shù).105.AfA=1 + A& F&»104= 10 Af 的相對變化量´ dA = ±10% = ± 0.001%dAf1=1041 + AFAfA結(jié)論：當(dāng)

15、開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)變化 ±10%時(shí)，電壓放大倍數(shù)的相對變化量只有 ±一萬倍。0.001%，而穩(wěn)定性提高了§6.3.2減小非線性失真和抑制反饋環(huán)內(nèi)噪聲噪聲產(chǎn)生的原因§6.3.2減小非線性失真和抑制反饋環(huán)內(nèi)噪聲如果輸入波形本身就是失真的（有干擾），這時(shí)即使引入負(fù)反饋，也無濟(jì)于事。§6.3.4改變輸入輸出電阻一、負(fù)反饋對輸入電阻的影響1.串聯(lián)負(fù)反饋使電路的輸入電阻增大= U& i¢無反饋時(shí)：RiI&i引入串聯(lián)負(fù)反饋：U& i¢ + U& f= U&i= (1 + A& F&

16、 )R=RifI&I&i= A& F&U& i¢U& fii例如:射極輸出器 一、負(fù)反饋對輸入電阻的影響2.并聯(lián)負(fù)反饋使電路的輸入電阻減小= U&i無反饋時(shí)RiI&¢iI&i¢ = I&i - I& fI&i= I&i¢ + I& f引入并聯(lián)負(fù)反饋I& f= A& F&I&i¢U& i= U&iRi1 + A& F&=RI&¢ + I&ifI&a

17、mp;ifi§6.3.4改變輸入輸出電阻二、負(fù)反饋對輸出電阻的影響：1.電壓負(fù)反饋使電路的輸出電阻減小Duo的變化，穩(wěn)定理解：電壓負(fù)反饋目的是輸出電壓。roso放大電路空載時(shí)可等效右圖框中為電壓源RLuoe輸出電阻越小，輸出電壓越穩(wěn)定，反之亦然。例如:射極輸出器 二、負(fù)反饋對輸出電阻的影響1.電壓負(fù)反饋使電路的輸出電阻減小令：Xi=0, RL開路輸出端外加Uo= A& X& i¢ = - A& F&UoX& o- (- A& F& U o )= U& o(1 +AF )U oI&=oRoRo= U&am

18、p; oU& o11 + A& F&=RRoof(1 + A& F& )I&U&o oRo二、負(fù)反饋對輸出電阻的影響2.電流負(fù)反饋使電路的輸出電阻增大Dio的變化，穩(wěn)定理解：電流負(fù)反饋目的是輸出電流。io放大電路空載時(shí)可等效為右圖框中電流源RL輸出電阻越大，輸出電流越穩(wěn)定，反之亦然。isoro二、負(fù)反饋對輸出電阻的影響電流負(fù)反饋使電路的輸出電阻增大2.令：Xi=0, RL開路輸出端外加Uo產(chǎn)生一電流IoX& i¢ = - X&= - F&I&of= A& X& i¢ =

19、- A& F&I&oX& oU& oU& o+ (- A& F&I&I&= (1 + A& F& )R=R)ooofI&oRoo結(jié)論1.反饋信號與外加輸入信號的求和方式只對放大電路的輸入電阻有影響：串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增大；并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小。2.反饋信號在輸出端的采樣方式只對放大電路的輸出電阻有影響：電壓負(fù)反饋使輸出電阻減?。浑娏髫?fù)反饋使輸出電阻增大。3.串聯(lián)負(fù)反饋只增大反饋環(huán)路內(nèi)的輸入電阻；電流負(fù)反饋只增大反饋環(huán)路內(nèi)的輸出電阻。4.負(fù)反饋對輸入電阻和輸出電阻的影響程度，與反饋深度有

20、關(guān)。§6.4負(fù)反饋放大電路的分析計(jì)算分析負(fù)反饋放大電路的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻有兩種方法：1. 深度負(fù)反饋條件下，近似估算法；2. 小信號模型分析法（微變等效電路）如： 分壓式靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路、射極輸出器。1F&§6.4.1利用A&估算閉環(huán)電壓放大倍數(shù)»fA& f是廣義的放大倍數(shù)，只有反饋組態(tài)為電壓串聯(lián)時(shí)，它才代表電壓放大倍數(shù)。1 + A& F&>>11A&»uufF&uuR1U&U&oR + RRf&1f=Fuu=1U& oU& oR

21、1 + RfR1 + RfRf1A&»= 1 +uufF&RRuu11§6.4.2 利用 X&» X& i估算閉環(huán)電壓放大倍數(shù)f1F&A&»深負(fù)反饋條件下：fX&X&X& oX& iX& oX& ofA&F& =»=X&fX&foi可知：X&» X& i即：» 0ffU& f» U&iU& i¢ = U& i - U&

22、87; 0串聯(lián)負(fù)反饋：fI& f» I&i并聯(lián)負(fù)反饋：I&i¢ = I&i - I& f» 0例子例6.4.1 估算深負(fù)反饋運(yùn)放的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)。解:（a）圖為：電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路虛短：U-=U+=0虛斷：I-=I+0= U&i- U& -U& iI&=iRR11= U& - U& o= - U& oQ I&» I&I&ffiRRff U& i= - U& oU& o= - Rf= - Rf= - 2.2 =

23、-0.11 A&R1RfuufU&R20R1i1例子(b)圖為電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路R3U&U&=ofR + R23QU& i» U&fR3U& oR2 + R3R2U&U&=1 +=ioR + RU&RR233i3R2= 1 + 3 = 2.5A&= 1 +uufR23例子( c)圖為電流并聯(lián)負(fù)反饋電路= U&i- U& -= U&iI&iRR11U& oR3R3I&= -I= -×foR + RR + RR3f3fL U& i

24、83; U& oR3= -Q I&» I&R3 + RfRLR1fi= U& o+ RfRL ( R3) = - 2 ´ (5.1 + 10) = -5.9A&= -uufU&1 ´ 5.1R Ri13例子( d)圖為電流串聯(lián)負(fù)反饋電路U& oU&=· RfFRLQU& i » U&f U& oU& oRL» U&· R=FiRU&RLFiRL= 5.1 = 0.34A&=uufR15F輸入、輸出電阻的計(jì)算

25、深度串聯(lián)負(fù)反饋： Rif （很大）深度并聯(lián)負(fù)反饋： Rif0深度電壓負(fù)反饋： Rof0（很?。ê苄。┥疃入娏髫?fù)反饋： Rof （很大）反饋環(huán)內(nèi)的電阻若有電阻不包括在反饋環(huán)路內(nèi)，則需另考慮。如深度串聯(lián)負(fù)反饋時(shí)有Rb，則總的輸入電阻：Rif=Rif/RbRb 如深度電流負(fù)反饋時(shí)有Rc，則總的輸出電阻：Rof=Rof/RcRc6.5負(fù)反饋放大電路的自激振蕩對于多級放大電路，如果引入過深的負(fù)反饋，可能引起自激振蕩。6.5.1產(chǎn)生自激振蕩一、自激振蕩的幅度條件和相位條件A&A&=放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù)為：f1 + A& F&1 + A& F&> 1

26、在中頻段在高、低頻段，放大倍數(shù) A& 和反饋系數(shù)F&的模和相角A&f。當(dāng) 1 + A& F& =時(shí)01 + A& F&= ¥說明，< 1都隨頻率變化，使此時(shí)放大電路沒有輸入信號，但仍有一定的輸出信號，因此產(chǎn)生了自激振蕩。6.5.1產(chǎn)生自激振蕩負(fù)反饋放大電路產(chǎn)生自激振蕩的條件是：1 + A& F& = 0A& F& = -1即：A& F&= 1幅度條件相位條件arg A& F& = ±(2n + 1)p(n = 0，1，2，L)例：由單管阻容耦合共射放大電路的頻率響應(yīng)A& uAum 0.707AumBWOfHfHffLfLfO-90o-180o-270o6.5.1產(chǎn)生自激振蕩結(jié)論，單級放大電路產(chǎn)生自激振蕩；兩級放大電路當(dāng)頻率趨于無窮大或趨于零時(shí)，雖然滿足相位條件，但不滿足幅度條件，所以也產(chǎn)生自激振蕩；但三級放大電路，在深度負(fù)反饋條件下，對于某個(gè)頻率的信號，既滿足相位條件，也滿足幅度條件，可以產(chǎn)生自激振蕩。二、自激振蕩的方法利用負(fù)反饋放大電路回路增益 A& F& 的否同時(shí)滿足自激振蕩的幅度和相位條件。，分析是6.5.1產(chǎn)生自激振蕩例：某負(fù)反饋放大電路的 A&a