電工學第七章反饋放大電路

電工學第七章反饋放大電路第一頁，共七十頁，2022年，8月28日§7.1反饋的概念與分類凡是將放大電路輸出端的信號（電壓或電流）的一部分或全部引回到輸入端，與輸入信號迭加，就稱為反饋。若引回的信號削弱了輸入信號，就稱為負反饋。若引回的信號增強了輸入信號，就稱為正反饋。這里所說的信號一般是指交流信號，所以判斷正負反饋，就要判斷反饋信號與輸入信號的相位關系，同相是正反饋(positivefeedback)，反相是負反饋(negativefeedback)。7.1.1什么是反饋第二頁，共七十頁，2022年，8月28日放大器輸出輸入取+加強輸入信號正反饋用于振蕩器取-削弱輸入信號負反饋用于放大器開環(huán)閉環(huán)負反饋的作用：穩(wěn)定靜態(tài)工作點；穩(wěn)定放大倍數(shù)；提高輸入電阻；降低輸出電阻；擴展通頻帶。反饋網絡±疊加反饋信號實際被放大信號反饋框圖：第三頁，共七十頁，2022年，8月28日7.1.2交流反饋與直流反饋交流反饋：反饋只對交流信號起作用。直流反饋：反饋只對直流起作用。若在反饋網絡中串接隔直電容，則可以隔斷直流，此時反饋只對交流起作用。在起反饋作用的電阻兩端并聯(lián)旁路電容，可以使其只對直流起作用。有的反饋只對交流信號起作用；有的反饋只對直流信號起作用；有的反饋對交、直流信號均起作用。第四頁，共七十頁，2022年，8月28日增加隔直電容C后，Rf只對交流起反饋作用。+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+VCCvovi+–T1T2RfRE1C第五頁，共七十頁，2022年，8月28日增加旁路電容C后，RE1只對直流起反饋作用。C+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+VCCvovi+–T1T2RfRE1第六頁，共七十頁，2022年，8月28日判斷負反饋的方法——瞬時極性法假設輸入端信號有一定極性的瞬時變化，依次經過放大、比較、反饋后，再回到輸入端，若反饋信號削弱了輸入信號的變化，則為負反饋。反之為正反饋。也可以從輸出端開始。如果是電壓反饋，則要從輸出電壓的微小變化開始。如果是電流反饋，則要從輸出電流的微小變化開始。判斷時在輸入端也要反映出反饋信號與輸入信號的比較關系。7.1.3正反饋與負反饋第七頁，共七十頁，2022年，8月28日例R2引回負反饋反饋通路+?凈輸入量減小+?凈輸入量增大R2引回正反饋第八頁，共七十頁，2022年，8月28日級間負反饋+?+?凈輸入量減小級間反饋通路本級反饋通路第九頁，共七十頁，2022年，8月28日+VCCRSR1R3R2RLRE2RC2T1RE1CET2RC1Rf引回正反饋反饋信號與輸入信號極性相同第十頁，共七十頁，2022年，8月28日

由集成運放（差動放大電路）組成的反饋電路，可通過分析運放的凈輸入信號“vid”或“iid”因反饋的引入是大了還是小了來判斷反饋的極性；

由分立元件組成的反饋電路，可通過分析輸入級放大管的凈輸入信號“vbe”或“ib”因反饋的引入是大了還是小了來判斷反饋的極性；兩種放大電路判斷的方法：總結第十一頁，共七十頁，2022年，8月28日特別注意應當特別指出，反饋量是僅僅決定于輸出量的物理量，而與輸入量無關。+?例反饋電壓vf不表示R1上的實際電壓，而只表示輸出電壓vo作用的結果。因此在分析反饋極性或計算反饋量時，可將輸出量視為作用于反饋網絡的獨立源。第十二頁，共七十頁，2022年，8月28日根據(jù)反饋信號在輸入端與輸入信號比較形式的不同，可以分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。串聯(lián)反饋：反饋信號與輸入信號串聯(lián)，即反饋電壓信號與輸入信號電壓比較。并聯(lián)反饋：反饋信號與輸入信號并聯(lián)，即反饋信號電流與輸入信號電流比較。7.1.4串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋是看電路的輸入端第十三頁，共七十頁，2022年，8月28日iifibib=i-if并聯(lián)反饋vfvivbevbe=vi-vf串聯(lián)反饋并聯(lián)反饋：反饋端與輸入端在同一電極。串聯(lián)反饋：反饋端與輸入端不在同一電極。第十四頁，共七十頁，2022年，8月28日7.1.5電壓反饋和電流反饋電壓反饋：反饋信號取自輸出電壓信號。電流反饋：反饋信號取自輸出電流信號。根據(jù)反饋所采樣的信號不同，可以分為電壓反饋和電流反饋。電壓反饋和電流反饋是看電路的輸出端第十五頁，共七十頁，2022年，8月28日RLvoRLvo電壓反饋采樣的兩種形式（分立元件）

：第十六頁，共七十頁，2022年，8月28日電壓反饋采樣的兩種形式（集成運放）

：+?+?電壓反饋取自于輸出電壓，并接在輸出回路，因此反饋端與輸出端接在同一電極上。電壓反饋：將負載短路，反饋量為零。第十七頁，共七十頁，2022年，8月28日電流反饋采樣的兩種形式（分立元件）：RLioie電流反饋：將負載短路，反饋量仍然存在。RLioieR+?第十八頁，共七十頁，2022年，8月28日電流反饋采樣的形式（集成運放）：電流反饋取自于輸出電流，串接在輸出回路，因此反饋端與輸出端不在同一電極上。RLioifR+?+?第十九頁，共七十頁，2022年，8月28日負反饋電壓串聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋7.2負反饋放大電路的四種組態(tài)(feedbackconfiguration)

第二十頁，共七十頁，2022年，8月28日反饋網絡7.2.1電壓串聯(lián)(voltage-series)負反饋∵是電壓負反饋，∴它穩(wěn)定了輸出電壓vO串聯(lián)負反饋電路中，信號源內阻RS越小反饋效果越好第二十一頁，共七十頁，2022年，8月28日7.2.2電壓并聯(lián)(voltage-parallel)負反饋第二十二頁，共七十頁，2022年，8月28日7.2.3電流串聯(lián)(current-series)負反饋∵是電流負反饋，∴它穩(wěn)定了輸出電流io電流并聯(lián)負反饋電路中，信號源內阻RS越大反饋效果越好第二十三頁，共七十頁，2022年，8月28日7.2.4電流并聯(lián)(current-parallel)負反饋第二十四頁，共七十頁，2022年，8月28日這里分析的是交流信號，不要與直流信號混淆。分析中用到的電壓、電流要在電路中標出。并且注意符號的使用規(guī)則。如果反饋對交直流均起作用，可以用全量。當為交流反饋時，瞬時極性法所判斷的也是相位的關系。中頻放大電路中兩個信號的相位不是同相就是反相，因此若兩個信號都上升，它們一定同相；若另一個信號下降而另一個上升，它們一定反相。第二十五頁，共七十頁，2022年，8月28日例1：判斷Rf是否負反饋，若是，判斷反饋的組態(tài)。vfvbevc1vb2vc2+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+VCCvovi+–T1T2Rf此電路是電壓串聯(lián)負反饋凈輸入量vbe減小第二十六頁，共七十頁，2022年，8月28日例2：判斷Rf是否負反饋，若是，判斷反饋的組態(tài)。電壓反饋并聯(lián)反饋凈輸入量ib減小此電路是電壓并聯(lián)負反饋+VCCRCC2C1RfvsvoiibifRS第二十七頁，共七十頁，2022年，8月28日問題：三極管的靜態(tài)工作點如何提供？能否在反饋回路加隔直電容？不能！Rf為三極管提供靜態(tài)電流！Rf的作用：1.提供靜態(tài)工作點2.直流負反饋，穩(wěn)定靜態(tài)工作點。3.交流負反饋，穩(wěn)定放大倍數(shù)。+VCCRCC2C1RfvsvoiibifRS第二十八頁，共七十頁，2022年，8月28日例3：判斷Rf是否負反饋，若是，判斷反饋的組態(tài)。電流反饋并聯(lián)反饋凈輸入量ib減小此電路是電流并聯(lián)負反饋vovsiibifvfRE2RfRE1RC1RC2+VCCie2RS第二十九頁，共七十頁，2022年，8月28日例4：判斷如圖電路中RE3的反饋作用。凈輸入量vbe減小電流串聯(lián)負反饋電流反饋串聯(lián)反饋+VCCT1T2T3RB1RC1RB2RC2RB3RC3RE3vivbe1vfie3第三十頁，共七十頁，2022年，8月28日反饋電路的三個環(huán)節(jié)：放大：反饋：疊加：負反饋框圖：輸出信號輸入信號反饋信號差值信號§7.3負反饋放大電路增益的一般表達式基本放大電路A反饋回路F+–第三十一頁，共七十頁，2022年，8月28日——開環(huán)放大倍數(shù)——閉環(huán)放大倍數(shù)——反饋系數(shù)基本放大電路A反饋回路F+–第三十二頁，共七十頁，2022年，8月28日負反饋放大器的一般關系：反饋深度定義：基本放大電路A反饋回路F+–第三十三頁，共七十頁，2022年，8月28日負反饋放大器的閉環(huán)放大倍數(shù)若，引入反饋后，增益減小了，這種反饋稱為負反饋。若，引入反饋后，增益增大了，這種反饋稱為正反饋。若，則，這就是說放大電路在沒有輸入信號時也有輸出信號，叫做放大電路的自激。第三十四頁，共七十頁，2022年，8月28日1.電壓串聯(lián)負反饋開環(huán)放大倍數(shù)反饋系數(shù)閉環(huán)電壓放大倍數(shù)不同反饋組態(tài)放大倍數(shù)和反饋系數(shù)的含義第三十五頁，共七十頁，2022年，8月28日2.電流串聯(lián)負反饋開環(huán)放大倍數(shù)（互導放大倍數(shù)，電導量綱）反饋系數(shù)（電阻量綱）閉環(huán)互導放大倍數(shù)第三十六頁，共七十頁，2022年，8月28日3.并聯(lián)電壓負反饋開環(huán)放大倍數(shù)反饋系數(shù)（互阻放大倍數(shù)，電阻量綱）（電導量綱）閉環(huán)互阻放大倍數(shù)第三十七頁，共七十頁，2022年，8月28日4.并聯(lián)電流負反饋開環(huán)放大倍數(shù)反饋系數(shù)閉環(huán)電流放大倍數(shù)第三十八頁，共七十頁，2022年，8月28日§7.4負反饋對放大電路性能的影響反饋電路的基本方程基本放大電路A反饋回路F+–第三十九頁，共七十頁，2022年，8月28日在深度負反饋的情況下，放大倍數(shù)只與反饋網絡有關。引入負反饋使電路的穩(wěn)定性提高。(2)定量分析7.4.1提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性(1)定性分析稱為深度負反饋，此時若第四十頁，共七十頁，2022年，8月28日即A變化了±10%情況下，AF只變化了±0.1%例1

某反饋放大電路A=104，F(xiàn)=0.01。由于某些原因，使A變化了±10%，求AF的相對變化量。解：第四十一頁，共七十頁，2022年，8月28日得而∴Av=（1+AvFv）AvF=20×100=2000Fv=19/Av=19/2000=0.0095例2：對一串聯(lián)電壓負反饋放大電路，AvF=100，若要求當Av變化10%時，閉環(huán)增益AvF變化0.5%，求Av及反饋系數(shù)F解：AvFv=19第四十二頁，共七十頁，2022年，8月28日7.4.2減小非線性失真Avivo加反饋前加反饋后vfvivdAF+–改善vovo第四十三頁，共七十頁，2022年，8月28日7.4.3對輸入、輸出電阻的影響1.串聯(lián)負反饋使電路的輸入電阻增加：2.并聯(lián)負反饋使電路的輸入電阻減?。豪斫猓捍?lián)負反饋相當于在輸入回路中串聯(lián)了一個電阻，故輸入電阻增加。理解：并聯(lián)負反饋相當于在輸入回路中并聯(lián)了一條支路，故輸入電阻減小。第四十四頁，共七十頁，2022年，8月28日3.電壓負反饋使電路的輸出電阻減小：理解：電壓負反饋目的是阻止vo的變化，穩(wěn)定輸出電壓。放大電路空載時可等效右圖框中為電壓源：輸出電阻越小，輸出電壓越穩(wěn)定，反之亦然。roVsoVoRL第四十五頁，共七十頁，2022年，8月28日理解：電流負反饋目的是阻止io的變化，穩(wěn)定輸出電流。放大電路空載時可等效為右圖框中電流源：輸出電阻越大，輸出電流越穩(wěn)定，反之亦然。4.電流負反饋使電路的輸出電阻增加：roisoioRL第四十六頁，共七十頁，2022年，8月28日7.4.4擴展通頻帶引入負反饋使電路的通頻帶寬度增加：fABoAAFBF第四十七頁，共七十頁，2022年，8月28日思考題為穩(wěn)定輸出電流，應引入____________；為穩(wěn)定輸出電壓，應引入____________；為穩(wěn)定靜態(tài)工作點，應引入____________；為擴展放大電路通頻帶，應引入____________；電流負反饋電壓負反饋直流負反饋交流負反饋能提高放大倍數(shù)的是______反饋；能穩(wěn)定放大倍數(shù)的是_______反饋；正負第四十八頁，共七十頁，2022年，8月28日思考題要求輸入電阻ri大，輸出電流穩(wěn)定，應選用__________負反饋；某傳感器產生的是電壓信號（幾乎不提供電流），經放大后要求輸出電壓與信號電壓成正比，該放大電路應選用_____________負反饋；需要一個阻抗變換電路，要求ri小，ro大，應選用_____________負反饋電流串聯(lián)電壓串聯(lián)電流并聯(lián)第四十九頁，共七十頁，2022年，8月28日引入深度負反饋后AF僅與F有關，而與基本放大電路的開環(huán)放大倍數(shù)A無關。7.5深度負反饋條件下的近似計算第五十頁，共七十頁，2022年，8月28日對于并聯(lián)負反饋深負反饋時，其基本放大電路的Av均很大，所以

Vid≈0在并聯(lián)負反饋時也滿足。從此找出Vo與Vi的關系，從而估算出AvF。下面討論四種組態(tài)反饋的近似估算法。對于串聯(lián)負反饋，從此找出Vo與Vi的關系，從而估算出AvF。虛短虛斷第五十一頁，共七十頁，2022年，8月28日近似計算下面深度負反饋電路的增益1.電壓串聯(lián)負反饋第五十二頁，共七十頁，2022年，8月28日+++???+?例：判斷下面電路的反饋組態(tài)，并求放大倍數(shù)第五十三頁，共七十頁，2022年，8月28日2.電流并聯(lián)負反饋+?若求電壓放大倍數(shù)該如何求？第五十四頁，共七十頁，2022年，8月28日3.電壓并聯(lián)負反饋若求電壓放大倍數(shù)該如何求？第五十五頁，共七十頁，2022年，8月28日4.電流串聯(lián)負反饋若求電壓放大倍數(shù)該如何求？+?+?+?第五十六頁，共七十頁，2022年，8月28日例1判斷電路中Rf構成的反饋組態(tài)，計算電路的電壓增益，定性分析電路的輸入輸出電阻。電壓并聯(lián)負反饋第五十七頁，共七十頁，2022年，8月28日求電壓增益并聯(lián)負反饋：輸入電阻Rif很小，Rif=0電壓負反饋：輸出電阻Rof很小，Rof=0第五十八頁，共七十頁，2022年，8月28日求下面電路的電壓放大倍數(shù)VfRe3RfRe1Io+-If例2++++++Rb11Rb12Re1Rb21Rc2Re2Rc3Rb32Rc1Re3Rb31RLRfRb22V1V3V2Vo+VccVi--第五十九頁，共七十頁，2022年，8月28日vfRe3RfRe1io+-If反饋網絡第六十頁，共七十頁，2022年，8月28日例3判斷電路的反饋組態(tài)，計算電路的電壓增益vid減小電壓串聯(lián)負反饋第六十一頁，共七十頁，2022年，8月28日7.8負反饋放大電路的自激振蕩輸入端不加信號，輸出端也會有一定頻率和幅度的信號輸出，這種現(xiàn)象叫自激振蕩。一、產生自激振蕩的原因及條件當時，即在高頻區(qū)或低頻區(qū)產生的附加相移達到180，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，當滿足了一定的幅值條件時，便產生自激振蕩。selfexcitedoscillation