第17章 電子電路中的反饋

第十七章電子電路中的反饋1第17章電子電路中的反饋17.1

反饋的基本概念17.2

放大電路中的負(fù)反饋17.3

振蕩電路中的正反饋2RB1RCC1C2RB2RERL+++UCCuiuo++––17.1.1

負(fù)反饋與正反饋反饋：將放大電路輸出端的信號(hào)(電壓或電流)的一部分或全部通過(guò)某種電路引回到輸入端。17.1

反饋的基本概念esRB+UCCC1C2RERLui+–uo+–+++–RS通過(guò)RE將輸出電流反饋到輸入通過(guò)RE將輸出電壓反饋到輸入3(b)帶反饋(a)不帶反饋A電子電路方框圖+–A

—凈輸入信號(hào)—反饋信號(hào)—輸出信號(hào)凈輸入信號(hào)：F反饋電路比較環(huán)節(jié)

—輸入信號(hào)基本放大電路若三者同相，則Xd

=Xi-Xf

,即Xd

<Xi,此時(shí),反饋信號(hào)削弱了凈輸入信號(hào),電路為負(fù)反饋。若Xd>Xi

，即反饋信號(hào)起了增強(qiáng)凈輸入信號(hào)的作用則為正反饋。417.1.2

負(fù)反饋與正反饋的判別方法利用瞬時(shí)極性法判別負(fù)反饋與正反饋的步驟：

2.若電路中某點(diǎn)的瞬時(shí)電位高于參考點(diǎn)(對(duì)交流為電壓的正半周)，則該點(diǎn)電位的瞬時(shí)極性為正(用表示)；反之為負(fù)(用表示)。－

4.若反饋信號(hào)與輸入信號(hào)加在同一輸入端(或同一電極)上，兩者極性相反時(shí)，凈輸入電壓減小,為負(fù)反饋；反之，極性相同為正反饋。

3.若反饋信號(hào)與輸入信號(hào)加在不同輸入端(或兩個(gè)電極)上，兩者極性相同時(shí)，凈輸入電壓減小,為負(fù)反饋；反之，極性相反為正反饋。

1.設(shè)接“地”參考點(diǎn)的電位為零。5+–uf+–ud設(shè)輸入電壓ui

為正，差值電壓ud=ui

–

uf各電壓的實(shí)際方向如圖uf

減小了凈輸入電壓(差值電壓)

——負(fù)反饋uoRFuiR2R1+–++–+–例1：uoRFuiR2R1+–++–+–例2：設(shè)輸入電壓ui

為正，差值電壓ud=ui

+

uf各電壓的實(shí)際方向如圖uf

增大了凈輸入電壓

——正反饋－–+uf–+ud－在振蕩器中引入正反饋，用以產(chǎn)生波形。在放大電路中，出現(xiàn)正反饋將使放大器產(chǎn)生自激振蕩，使放大器不能處于正常放大工作。6例3：RB1RCC1C2RB2RERL+++UCCuiuo++––設(shè)輸入電壓ui

為正，差值電壓ube=ui

–

uf各電壓的實(shí)際方向如圖uf

減小了凈輸入電壓

——負(fù)反饋RBRER'Luiuo++––交流通路+–uf+–ube－ie交、直流分量的信號(hào)均可通過(guò)RE，所以RE引入的是交、直流反饋。如果有發(fā)射極旁路電容，RE中僅有直流分量的信號(hào)通過(guò)，這時(shí)RE引入的則是直流反饋。引入交流負(fù)反饋的目的：改善放大電路的性能引入直流負(fù)反饋的目的：穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)717.2

放大電路中的負(fù)反饋17.7.1

負(fù)反饋的分類(lèi)

(1)根據(jù)反饋所采樣的信號(hào)不同，可以分為電壓反饋和電流反饋。如果反饋信號(hào)取自輸出電壓，叫電壓反饋。如果反饋信號(hào)取自輸出電流，叫電流反饋。

(2)根據(jù)反饋信號(hào)在輸入端與輸入信號(hào)比較形式的不同，可以分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。反饋信號(hào)與輸入信號(hào)串聯(lián)，即反饋信號(hào)與輸入信號(hào)以電壓形式作比較，稱(chēng)為串聯(lián)反饋。反饋信號(hào)與輸入信號(hào)并聯(lián)，即反饋信號(hào)與輸入信號(hào)以電流形式作比較，稱(chēng)為并聯(lián)反饋。81.串聯(lián)電壓負(fù)反饋+–uf+–ud設(shè)輸入電壓ui

為正，差值電壓ud=ui

–

ufuf

削弱了凈輸入電壓(差值電壓)

—負(fù)反饋反饋電壓取自輸出電壓—電壓反饋反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在輸入端以電壓的形式比較

—串聯(lián)反饋AF+–ufuduiuO(b)方框圖(a)電路uoRFuiR2R1+–++–+–RL各電壓的實(shí)際方向如圖92.并聯(lián)電壓負(fù)反饋－設(shè)輸入電壓ui

為正，差值電流id=i1–

if各電流的實(shí)際方向如圖if削弱了凈輸入電流(差值電流)

—負(fù)反饋反饋電流取自輸出電壓—電壓反饋

反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在輸入端以電流的形式比較——并聯(lián)反饋uoRFuiR2R1+–++–+–RLi1if

idAF+–ifidiiuO(b)方框圖(a)電路103.串聯(lián)電流負(fù)反饋+–uf–+ud設(shè)輸入電壓ui

為正，差值電壓ud=ui

–

uf各電壓的實(shí)際方向如圖uf

削弱了凈輸入電壓(差值電壓)

—負(fù)反饋反饋電壓取自輸出電流—電流反饋

反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在輸入端以電壓的形式比較

—串聯(lián)反饋uf=RiououiR2RL+–++–ioR+–(a)電路AF+–ufuduiiO(b)方框圖114.并聯(lián)電流負(fù)反饋設(shè)輸入電壓ui

為正，差值電流id=i1–

if各電流的實(shí)際方向如圖if削弱了凈輸入電流(差值電流)—負(fù)反饋反饋電流取自輸出電流—電流反饋

反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在輸入端以電流的形式比較

—并聯(lián)反饋－(a)電路AF+–ifidiiiO(b)方框圖RFR1uiR2RL+–++–ioRuRi1ifid12運(yùn)算放大器電路反饋類(lèi)型的判別方法：

1.反饋電路直接從輸出端引出的，是電壓反饋；從負(fù)載電阻RL的靠近“地”端引出的，是電流反饋；

2.輸入信號(hào)和反饋信號(hào)分別加在兩個(gè)輸入端(同相和反相)上的，是串聯(lián)反饋；加在同一個(gè)輸入端(同相或反相)上的，是并聯(lián)反饋；

3.對(duì)串聯(lián)反饋，輸入信號(hào)和反饋信號(hào)的極性相同時(shí)，是負(fù)反饋；極性相反時(shí)，是正反饋；

4.對(duì)并聯(lián)反饋，凈輸入電流等于輸入電流和反饋電流之差時(shí)，是負(fù)反饋；否則是正反饋。13例1：試判別下圖放大電路中從運(yùn)算放大器A2輸出端引至A1輸入端的是何種類(lèi)型的反饋電路。uf+–解：因反饋電路直接從運(yùn)算放大器A2的輸出端引出，所以是電壓反饋；因輸入信號(hào)和反饋信號(hào)分別加在反相輸入端和同相輸入端上，所以是串聯(lián)反饋；因輸入信號(hào)和反饋信號(hào)的極性相同,所以是負(fù)反饋。－－串聯(lián)電壓負(fù)反饋先在圖中標(biāo)出各點(diǎn)的瞬時(shí)極性及反饋信號(hào)；uo1uiR+–++–uo++–RLA1A214例2：試判別下圖放大電路中從運(yùn)算放大器A2輸出端引至A1輸入端的是何種類(lèi)型的反饋電路。解：因反饋電路是從運(yùn)算放大器A2的負(fù)載電阻RL的靠近“地”端引出的，所以是電流反饋；因輸入信號(hào)和反饋信號(hào)均加在同相輸入端上，所以是并聯(lián)反饋;因凈輸入電流id等于輸入電流和反饋電流之差，所以是負(fù)反饋。－并聯(lián)電流負(fù)反饋i1ifiduo1uiR++–uo++–RLA1A215例3：判斷圖示電路中的負(fù)反饋類(lèi)型。解:RE2對(duì)交流不起作用，引入的是直流反饋；RE1對(duì)本級(jí)引入串聯(lián)電流負(fù)反饋。RE1、RF對(duì)交、直流均起作用，所以引入的是交、直流反饋。RB1RC1C1RB2RE1++–RS+–RFRC2CE2C2RE2RL++UCC+–T1T2esuiuo16例3：判斷圖示電路中的負(fù)反饋類(lèi)型。解：RE1、RF引入越級(jí)（級(jí)間）串聯(lián)電壓負(fù)反饋。－+－+

T2集電極的反饋到T1的發(fā)射極，提高了E1的交流電位，使Ube1減小，故為負(fù)反饋；

反饋從T2的集電極引出，是電壓反饋；反饋電壓引入到T1的發(fā)射極，是串聯(lián)反饋。RB1RC1C1RB2RE1++–RS+–RFRC2CE2C2RE2RL++UCC+–T1T2esuiuo17例4：如果RF不接在T2的集電極，而是接C2與RL之間，兩者有何不同？解：因電容C2的隔直流作用，這時(shí)RE1、RF僅引入交流反饋。RB1RC1C1RB2RE1++–RS+–RFRC2CE2C2RE2RL++UCC+–T1T2esuiuo×18例5：如果RF的另一端不接在T1的發(fā)射極，而是接在它的基極，兩者有何不同，是否會(huì)變成正反饋？解：T2集電極的反饋到T1的基極，提高了B1的交流電位，使Ube1增大，故為正反饋；

這時(shí)RE1、RF引入越級(jí)（級(jí)間）正反饋。－+－+RB1RC1C1RB2RE1++–RS+–RFRC2CE2C2RE2RL++UCC+–T1T2esuiuo19RF2(R1、R2):

直流反饋（穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)）RF、CF

:

交流電壓并聯(lián)負(fù)反饋+UCC(a)RE1+R1RF1RF2C2RC2RC1CE2RE2R2+C+RF1、RE1:交直流電壓串聯(lián)負(fù)反饋+––+++––例6：RE2:

直流反饋RF++UCC+RBC2RC2RC1CE2RE2+C1CF(b)20+––––+––––電流并聯(lián)負(fù)反饋正反饋兩個(gè)2k電阻構(gòu)成交直流反饋兩個(gè)470k20F++++470k6003.9k+20F470k3.9k50F2k47050F100F47030k3DG63DG6(c)+6V++(d)+50k2k2k8k3k3k50F50F50F+20V21RLuoRLuo電壓反饋采樣的兩種形式：22電流反饋采樣的兩種形式：RLioiERLioiERf23iifibib=i-if并聯(lián)反饋ufuiubeube=ui-uf串聯(lián)反饋2417.2.2負(fù)反饋對(duì)放大電路工作性能的影響反饋放大電路的基本方程反饋系數(shù)凈輸入信號(hào)開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)閉環(huán)放大倍數(shù)+–AF251.

降低放大倍數(shù)負(fù)反饋使放大倍數(shù)下降。則有：同相，所以

AF是正實(shí)數(shù)負(fù)反饋時(shí)，

|1+AF|稱(chēng)為反饋深度，其值愈大，負(fù)反饋?zhàn)饔糜鷱?qiáng)，Af也就愈小。射極輸出器、不帶旁路電容的共射放大電路的電壓放大倍數(shù)較低就是因?yàn)殡娐分幸肓素?fù)反饋。262.提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性引入負(fù)反饋使放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高。放大倍數(shù)下降至1/(1+|AF|)倍,其穩(wěn)定性提高1+|AF|倍。若|AF|>>1，稱(chēng)為深度負(fù)反饋，此時(shí)：在深度負(fù)反饋的情況下，閉環(huán)放大倍數(shù)僅與反饋電路的參數(shù)有關(guān)。27例：|A|=300，|F|=0.01。283.改善波形失真負(fù)反饋是利用失真的波形來(lái)改善波形的失真，因此只能減小失真，而不能完全消除失真。加入負(fù)反饋無(wú)負(fù)反饋FufAuiuo大小略小略大接近正弦波uouiA+–uid略大略小uf294.展寬通頻帶引入負(fù)反饋使電路的通頻帶寬度增加無(wú)負(fù)反饋有負(fù)反饋f|AO|0.707|Auo|Of′2|Afo

|f2|Af|,|Af

|0.707|Afo|BWBWf負(fù)反饋展寬通頻帶30uiubeib++––5.

對(duì)放大電路輸入電阻的影響在同樣的

ib下，ui=ube+uf

>ube，所以

rif

提高。(1)串聯(lián)負(fù)反饋無(wú)負(fù)反饋時(shí)：有負(fù)反饋時(shí)：uf+–使電路的輸入電阻提高31if無(wú)負(fù)反饋時(shí)：有負(fù)反饋時(shí)：在同樣的ube下，ii

=ib+if>ib，所以

rif

降低。(2)并聯(lián)負(fù)反饋使電路的輸入電阻降低iiibube+–32電壓負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電壓的作用，即有恒壓輸出特性，故輸出電阻降低。電流負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電流的作用，即有恒流輸出特性，故輸出電阻提高。(1)電壓負(fù)反饋使電路的輸出電阻降低(2)電流負(fù)反饋使電路的輸出電阻提高6.對(duì)放大電路輸出電阻的影響33四種負(fù)反饋對(duì)ri

和ro

的影響串聯(lián)電壓串聯(lián)電流并聯(lián)電壓并聯(lián)電流riro減低增高增高增高增高減低減低減低34

振蕩電路是用來(lái)產(chǎn)生一定頻率和幅度的交流信號(hào)的。頻率的范圍很廣，可以從一赫以下到幾百兆赫以上。輸出的功率可以從幾毫瓦到幾十千瓦。輸出的交流電能是從電源的直流電能轉(zhuǎn)換而來(lái)的。17.3

振蕩電路中的正反饋35常用的正弦波振蕩器LC振蕩電路:輸出功率大、頻率高。RC振蕩電路:輸出功率小、頻率低。石英晶體振蕩電路：頻率穩(wěn)定度高。

應(yīng)用：無(wú)線(xiàn)電通訊、廣播電視，工業(yè)上的高頻感應(yīng)爐、超聲波發(fā)生器、正弦波信號(hào)發(fā)生器、半導(dǎo)體接近開(kāi)關(guān)等。36§17.3.1產(chǎn)生自激振蕩的原理一個(gè)放大電路通常在輸入端接上信號(hào)源的情況下才有信號(hào)輸出。如果在它的輸入端不外接信號(hào)的情況下，在輸出端仍有一定頻率和幅值的信號(hào)輸出。這種現(xiàn)象就是放大電路的自激振蕩。37放大電路在無(wú)輸入信號(hào)的情況下，就能輸出一定頻率和幅值的交流信號(hào)的現(xiàn)象。

開(kāi)關(guān)合在“1”為無(wú)反饋放大電路。開(kāi)關(guān)合在“2”為有反饋放大電路開(kāi)關(guān)合在“2”時(shí),去掉ui

仍有穩(wěn)定的輸出。反饋信號(hào)代替了放大電路的輸入信號(hào)。自激振蕩狀態(tài)1SA2F38自激振蕩的條件(1)幅度條件：(2)相位條件：n是整數(shù)

相位條件意味著振蕩電路必須是正反饋；

幅度條件表明反饋放大器要產(chǎn)生自激振蕩，還必須有足夠的反饋量(可以通過(guò)調(diào)整放大倍數(shù)A或反饋系數(shù)F達(dá)到)。自激振蕩的條件39振蕩器組成放大電路正反饋電路選頻電路40如何起振？Uo

是振蕩器的電壓輸出幅度，B是要求輸出的幅度。起振時(shí)Uo=0，達(dá)到穩(wěn)定振蕩時(shí)Uo=B。起振并能穩(wěn)定振蕩的條件：從AF>1到AF=1這是自激振蕩的建立過(guò)程。UfmUom幅度特性反饋特性B411)起振過(guò)程422)穩(wěn)定振蕩43§17.3.２LC振蕩電路LC振蕩電路的選頻電路由電感和電容構(gòu)成，可以產(chǎn)生高頻振蕩。本節(jié)只對(duì)LC振蕩電路做一簡(jiǎn)單介紹，重點(diǎn)掌握相位條件的判別。首先介紹一下LC選頻網(wǎng)絡(luò)。44CLR并聯(lián)諧振頻率45++––++UCCCC1例：變壓器反饋式LC振蕩電路：正反饋46+UCCCC1L1L2+––++例：電感三點(diǎn)式振蕩電路：正反饋反相47+UCCL1L2+–––ubeube增加例：正反饋C48+UCCC1C1L