模擬電路備課教案第六章

1、第六章放大電路中的反饋內(nèi)容提要：本章主要講述了反饋的基本概念、負(fù)反饋放大器的方塊圖及一般表達(dá)式、負(fù)反饋對放大電路性能的影響和放大電路的穩(wěn)定性等問題，闡明了反饋的判斷方法、深度負(fù)反饋條件下放大倍數(shù)的估算方法、根據(jù)需要正確地引入負(fù)反饋的方法、負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性的判斷方法和自激振蕩的消除方法等。重點：本章是該課程的重點；反饋的概念、反饋的性質(zhì)的判斷方法、深度負(fù)反饋條件下放大倍數(shù)的估算方法、引入負(fù)反饋的方法、負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性的判斷方法和消振方法等。難點：反饋概念的建立、反饋的判斷、反饋網(wǎng)絡(luò)的確定、穩(wěn)定性的判斷，波特圖的識讀。第一節(jié)反饋的基本概念及判斷方法1 .反饋的基本概念（1）什么是反饋？將電

2、子系統(tǒng)的輸出量（輸出電壓或輸出電流），通過一定的電路形式，部分或全部作用到輸入回路，以影響其輸入量（輸入電壓或輸入電流)的過程，稱之為反饋(2)反饋放大電路的一般框圖(3)反饋的基本類型：正反饋與負(fù)反饋、交流反饋與直流反饋、外部反饋與內(nèi)部反饋。2 .反饋的判別(1)直流反饋與交流反饋以及有無反饋的判別直流通路和交流通路中是否存在反饋通路。Xi(2)反饋極性的判別：瞬時極性法。©+XdG_'甘*曲力士6Xo-T)基本放大電XfXf反饋網(wǎng)絡(luò)瞬時極性法判斷正負(fù)反饋Xf使Xd，則為正反饋;Xf使Xd,則為負(fù)反饋。例：在下列電路中，是否存在反饋？若存在，是正反饋還是負(fù)反饋?是交流反饋還

3、是直流反饋？解：存在反饋通路（電阻Re,所以存在反饋；Re既存在于交流通路，也存在于直流通路，所以既有交流反饋，也有直流反饋；從圖示瞬時極性可以看出，vRe使vBE減小，所以為負(fù)反饋。解：交流通路中不存在反饋通路，所以不存在交流反饋。直流通路中存在反饋通路（反饋電阻R）,所以存在直流反饋；VR使VD減小，所以為負(fù)反饋。第二節(jié)負(fù)反饋放大電路的四種基本組態(tài)1 .負(fù)反饋放大電路的四種組態(tài)電壓串聯(lián)負(fù)反饋從輸入端看,反饋量與輸入量以電壓形式疊加，則為串聯(lián)反饋；反饋量與輸入量以電流形式疊加，則為并聯(lián)反饋。從輸出端看,反饋量若取自于輸出電壓，則為電壓反饋；反饋量若取自于輸出電流，則為電流反饋。若將輸出電壓U

4、0短路，反饋量若取自于輸出電壓，則反饋量必為0,故可以判斷為電壓反饋；反饋量若取自于輸出電流，則反饋量不為0,故可以判斷為電流反饋。U& U& U&f （串聯(lián)反饋）。a a （串聯(lián)反饋）2 .負(fù)反饋放大電路組態(tài)的判別解：據(jù)圖示瞬時極性：U&得院)所以，為串聯(lián)負(fù)反饋。若將U短路，同時斷開輸入信號的影響，則：。0&(&&)所以，為電壓反饋。綜上所述，該電路為電壓串聯(lián)負(fù)反饋。解：據(jù)圖示瞬時極性：&(I&I&f)所以，為并聯(lián)負(fù)反饋。若將U短路，同時將輸入信號接地，使輸入量對反饋網(wǎng)絡(luò)的影響，則:&0所以，為電壓反饋。

5、綜上所述，該電路為電壓并聯(lián)負(fù)反饋。解：畫出交流通路，據(jù)圖示瞬時極性:Ve(V&V&Re)所以，為串聯(lián)負(fù)反饋。若將短路，同時斷開輸入信號的影響，則:Q&0V&Re0所以，為電流反饋。綜上所述，該電路為電流串聯(lián)負(fù)反饋。解：據(jù)圖示瞬時極性：總(&&)所以，為并聯(lián)負(fù)反饋。若將U短路，同時將輸入信號接地，使輸入量對反饋網(wǎng)絡(luò)的影響，則:Q&20雇0則&0所以，為電流反饋。綜上所述，該電路為電流并聯(lián)負(fù)反饋。第三節(jié)負(fù)反饋放大電路的計算1 .負(fù)反饋放大電路的一般形式負(fù)反饋放大電路的一般框圖XdXi Xf （凈輸入量）Af（閉環(huán)放大倍數(shù)）AhdA&a

6、mp;d其Xf洛AF&dA1 A&（開環(huán)放大倍數(shù)）（反饋系數(shù)）（環(huán)路增益）當(dāng)i A& 1時，稱之為深度負(fù)反饋，此時，Af 4據(jù)AfXo港，當(dāng)X。、Xi為不同電量時，構(gòu)成不同量綱的放大倍數(shù)分別對應(yīng)不同的負(fù)反饋放大電路組態(tài):U&U&（電壓放大倍數(shù),無量綱，電壓串聯(lián)負(fù)反饋）。&（2） Af 4 （電流放大倍數(shù), i&無量綱，電流并聯(lián)負(fù)反饋）電壓串聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋c &Af 苓（互導(dǎo)放大倍數(shù),U&量綱S,電流串聯(lián)負(fù)反饋）c &除Uo （互阻放大倍數(shù), &量綱，電壓并聯(lián)負(fù)反饋）電壓并聯(lián)負(fù)反饋饋使輸出端短路。電壓

7、反饋并聯(lián)反饋使輸入端對地短路。根據(jù)A&f和尾的不同形式，計算閉環(huán)放大倍數(shù):1A&&(1計算基本放大電路的放大倍數(shù)A2 2)計算反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)曲2.基本放大電路的計算(1)開環(huán)時反饋網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載效應(yīng)?對輸入端的影響：電流反饋使輸出電流所在回路開路；電壓反XdXi-A|*oF?對輸出端的影響：串聯(lián)反饋在輸入級與反饋網(wǎng)絡(luò)的連接處斷開;(2)考慮開環(huán)時反饋網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載效應(yīng)，得到負(fù)反饋放大電路中的基本放大電路，據(jù)此進行求解例：求圖示電路的閉環(huán)放大倍數(shù)。解：該電路為電壓串聯(lián)負(fù)反饋。將輸出端短路，得到反饋網(wǎng)絡(luò)對輸入端的影響。斷開輸入回路與反饋網(wǎng)絡(luò)的連接，得到反饋網(wǎng)絡(luò)對輸出端的影響F&

8、amp;UoRR2因為集成運放的A,A1所以 a A ，Auuf 1A&科1凡例：求圖示電路的閉環(huán)放大倍數(shù)。解：該電路為電流串聯(lián)負(fù)反饋。rbe (1 )RU&oi&RlUiUiRlRlLbe(I)Re此時求注意：負(fù)反饋放大電路的Af不一定是電壓放大倍數(shù)，因而,電壓放大倍數(shù)時，需要進行相應(yīng)的變換。第四節(jié)深度負(fù)反饋放大電路放大倍數(shù)的分析1 .深度負(fù)反饋的實質(zhì)Af&您1時，稱之為深度負(fù)反饋，止匕時,Afx& fX&OF&&百X& f所以深度負(fù)反饋的實質(zhì)是忽略了凈輸入量Xd對于串聯(lián)反饋，UU&f；對于并聯(lián)反饋，&&

9、amp;2 .深度負(fù)反饋放大電路的計算（1據(jù)A應(yīng)，求幽春求解,只需考慮反饋網(wǎng)絡(luò)對輸出端的負(fù)載效（2）據(jù)UiU&f（Ud0）或&&（i&0）求解，需要通過此方程列出X。與港的關(guān)系。例：求圖示電路的閉環(huán)放大倍數(shù)。解：該電路為電壓串聯(lián)負(fù)反饋。斷開輸入回路與反饋網(wǎng)絡(luò)的連接，得到反饋網(wǎng)絡(luò)對輸出端的影響F&uuAuuf科uu1"2R例：求圖示電路的閉環(huán)放大倍數(shù)。解1:該電路為電壓并聯(lián)負(fù)反饋。Q & 0 U& U& 0UoR2性R2F&IUU0/R2UTUiUiR2故 ALfRRiAuf例：求圖示電路的閉環(huán)放大倍數(shù)。解：該電路

10、為電流串聯(lián)負(fù)反饋。將輸入端開路，得到反饋網(wǎng)絡(luò)對輸出端的影響FiUIUifiRe&&例：求圖示電路的閉環(huán)放大倍數(shù)。解1:該電路為電流并聯(lián)負(fù)反饋。將輸入端短路，得到反饋網(wǎng)絡(luò)對輸出端的影響。j&立蟲_RL角1包ii&噲RR再手1A&U&L&Rl_Q&0U10%l&s&Rs故US弱扁R_1旦旦ifRsR2Rs解2:RsPS感/RR2R2RfRR第五節(jié)負(fù)反饋對放大電路性能的影響1 .穩(wěn)定放大倍數(shù)Af中頻段(或只考慮幅值時)A1 AF串聯(lián)反饋使輸入電阻增大的 Ud Uf Ud AFUd的飛 ?。? AF）Ud （1 AF）rd

11、AF1dAF1dAZ2dA(1AF)AF1AFA即閉環(huán)增益相對變化量比開環(huán)減小了1+AF倍。另一方面，在深度負(fù)反饋條件下：4f卷即閉環(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2 .改變輸入、輸出電阻(1)對輸入電阻的影響境ULU&”O(jiān)&d1UR（1AF）&（1AF）(2)對輸出電阻的影響ROfUOU&&感 AX /R電壓反饋使輸出電阻減小i&EifaRU&AXUOAFUi&?電流反饋使輸出電阻增大Q&UO/RAXUO/Ro&UO/RoA&“Uo1A&RIo3.

12、展寬頻帶上限頻率擴展1+AF倍HFH(1AF)下限頻率降低1+AF倍4 .減小非線性失真閉環(huán)時增益減小，線性度變好。5 .引入負(fù)反饋的一般原則要穩(wěn)定直流量引入直流負(fù)反饋要穩(wěn)定交流量引入交流負(fù)反饋要穩(wěn)定輸出電壓，降低輸出電阻引入電壓負(fù)反饋要穩(wěn)定輸出電流，增加輸出電阻引入電流負(fù)反饋要增大輸入電阻，減小信號源內(nèi)阻上的壓降（信號源為電壓源）引入串聯(lián)負(fù)反饋要減小輸入電阻，減小信號源內(nèi)阻上的分流（信號源為電流源）引入并聯(lián)負(fù)反饋要進行信號變換時引入合適組態(tài)的負(fù)反饋例：選擇負(fù)反饋放大電路的組態(tài)，填入空格內(nèi)。1.某測量儀表，要求ri高，輸出電壓穩(wěn)定，應(yīng)選用。2. 為獲得個電壓控制電流源，應(yīng)選用。3 .為獲得一個

13、電流控制電流源，應(yīng)選用。4 .為了充分提高負(fù)反饋的效果，當(dāng)信號源為高內(nèi)阻的電流信號源，又要求放大電路的輸出電壓穩(wěn)定，應(yīng)選用。解：1.電壓串聯(lián)負(fù)反饋2 .電流串聯(lián)負(fù)反饋3 .電流并聯(lián)負(fù)反饋4 .電壓并聯(lián)負(fù)反饋例：根據(jù)下列要求，正確連接下列電路。1 .減小放大電路從信號源索取的電流并增強帶負(fù)載能力；2 .將輸入電流iI轉(zhuǎn)換成與之成穩(wěn)定線性關(guān)系的輸出電流iO;3 .將輸入電流iI轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的輸出uQ1 .電壓串聯(lián)負(fù)反饋2 .電流并聯(lián)負(fù)反饋3 .電壓并聯(lián)負(fù)反饋第六節(jié)負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性一.負(fù)反饋放大電路自激振蕩的原因和條件1 .自激振蕩現(xiàn)象在不加任何輸入信號的情況下，放大電路仍會產(chǎn)生一定頻率的信號2

14、 .產(chǎn)生原因在高頻區(qū)或低頻區(qū)產(chǎn)生的附加相移達(dá)到180,使中頻區(qū)的負(fù)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。3 .自激振蕩條件A&閉環(huán)增益A&F01Af&反饋深度卜A&0時，產(chǎn)生自激振蕩。即A&&1(A&為環(huán)路增益)又A&收)/)a()f()得自激振蕩的平衡條件:解k)F&(k)|1幅值條件相位條件（附加相移）:a(k)f(k)(2n1)180注：輸入端求和的相位（-1）不包含在內(nèi)4.穩(wěn)定工作條件破壞自激振蕩條件o,或IA&Af&|1f 180af180a!1A&G

15、m1af180或?qū)憺殁? la f m 180ISO其中：Gr-一幅值裕度m相位裕度一般要求Gm-10dB,m45,保證可靠穩(wěn)定，留有余地。二.負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性分析利用波特圖分析環(huán)路增益的幅頻響應(yīng)寫為20lg|Af&20lgA20lg1&c1一般性與頻率無關(guān)，則201g禍的幅頻響應(yīng)是一條水平線,水平線20lg&與20lgA的交點為20lg出20lgA即該點滿足AF&1關(guān)鍵作出A的幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)波特圖判斷穩(wěn)定性方法(1)作出A的幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)波特圖-1作20lg*水平線(3)判斷是否滿足相位裕度m45在水平線201g&&與20lgA的交

16、點作垂線交相頻響應(yīng)曲線的一點若該點a<135滿足相位裕度，穩(wěn)定；否則不穩(wěn)定?；颍涸谙囝l響應(yīng)的a=135點處作垂線交與201gA于P點一-1一一、一一，一若P點在201g誦；水平線之下，穩(wěn)定；否則不穩(wěn)定。蝌越大，表明反饋深度越深f&越大，水平線、120lgF&下移，越容易自激反饋深度越深，越容易自激“201g(dB)N產(chǎn)oooo6*2?0-L君。*-27?？赒201gl谿用20lg|Aj20lg|f&20lg展|20lg|0.1180Am105f H 1AmA102, fH20o104， fH3105Am10180102104105當(dāng)1800時，20lg|AF&|20dB，所以會產(chǎn)生自激振蕩。若要使電路達(dá)到臨界穩(wěn)定狀態(tài)，應(yīng)使F&再下降20dB,即20lgF&40dB所以怛&