負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性

負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性第一頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期一一、自激振蕩產(chǎn)生的原因及條件1.

現(xiàn)象：輸入信號為0時(shí)，輸出有一定幅值、一定頻率的信號，稱電路產(chǎn)生了自激振蕩。一旦發(fā)生了自激振蕩，放大電路將不能進(jìn)行正常放大工作了。

負(fù)反饋放大電路自激振蕩的頻率在低頻段或高頻段。2.

原因

在用瞬時(shí)極性法判斷反饋極性時(shí)，都是基于放大電路在中頻段附加相移為0這一條件的。但在低頻段或高頻段的某一頻率f0處，若附加相移為±π，則反饋量的極性將必然與中頻時(shí)的相反，從而負(fù)反饋就變性為正反饋，可能就會(huì)產(chǎn)生自激振蕩。附加相移為±π是放大電路產(chǎn)生自激振蕩的一個(gè)重要條件和原因。第二頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期一（1）電擾動(dòng)下，如合閘通電，必含有頻率為f0的信號；（2）熱噪聲；

對

f=f0的信號，若附加相移為±π，則凈輸入量是輸入量與反饋量之和。3.f0頻率信號的來源對于f=f0

的信號，產(chǎn)生正反饋過程輸出量逐漸增大，直至達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，電路產(chǎn)生了自激振蕩。（3）外來干擾。在中頻段，凈輸入量是輸入量與反饋量之差：第三頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期一由于電路通電后輸出量有一個(gè)從小到大直至穩(wěn)幅的過程，起振條件為4.自激振蕩的條件負(fù)號表示相移附加180°振蕩頻率f0就是根據(jù)相位平衡條件計(jì)算得到的。反饋深度第四頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期一二、負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性的定性分析①附加相移由放大電路決定;②振蕩只可能產(chǎn)生在高頻段。設(shè)反饋網(wǎng)絡(luò)為電阻網(wǎng)絡(luò)，放大電路為直接耦合形式。對于產(chǎn)生－180o附加相移的信號頻率f0

，有可能滿足起振條件，故引入負(fù)反饋后可能振蕩。對于單級放大電路:對于兩級放大電路:對于三級放大電路:引入負(fù)反饋后不可能振蕩。引入負(fù)反饋后不可能振蕩。第五頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期一什么樣的放大電路引入負(fù)反饋后容易產(chǎn)生自激振蕩？三級或三級以上的直接耦合放大電路引入負(fù)反饋后有可能產(chǎn)生高頻振蕩；同理，耦合電容、旁路電容等為三個(gè)或三個(gè)以上的放大電路，引入負(fù)反饋后有可能產(chǎn)生低頻振蕩

放大電路的級數(shù)越多，耦合電容、旁路電容越多，引入的負(fù)反饋越深，產(chǎn)生自激振蕩的可能性越大。環(huán)路放大倍數(shù)AF越大，越容易滿足起振條件，閉合后越容易產(chǎn)生自激振蕩。第六頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期一fcfcf0f0

1.判斷方法：通過環(huán)路增益的頻率特性來判斷閉環(huán)后放大電路的穩(wěn)定性。三、負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性的判斷電路不穩(wěn)定電路穩(wěn)定設(shè)結(jié)論：當(dāng)fc>f0時(shí)，在f=f0處，電路同時(shí)滿足自激振蕩的相位條件和幅度條件，將產(chǎn)生自激振蕩。第七頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期一fcf0電路穩(wěn)定Gm幅值裕度φm相位裕度工程上一般Gm≤－10dB，且φm≥45o，負(fù)反饋放大電路才具有可靠的穩(wěn)定性。2.負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定裕度當(dāng)環(huán)境溫度、電路參數(shù)及電源電壓等在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，為保證放大電路仍能滿足穩(wěn)定條件，要求放大電路要有一定的穩(wěn)定裕度。1.幅度裕度Gm2.相位裕度m第八頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期一四、消除自激振蕩的方法

對于三級或三級以上的負(fù)反饋放大電路，如果產(chǎn)生了自激振蕩，需采取適當(dāng)措施破壞自激振蕩的幅度條件或者相位條件，以保證放大電路能穩(wěn)定工作。設(shè)放大電路為直接耦合方式，反饋網(wǎng)絡(luò)為電阻網(wǎng)絡(luò)。常用的校正方法有減小反饋系數(shù)、滯后補(bǔ)償和超前補(bǔ)償?shù)确椒?。最簡單的校正方法是減小反饋系數(shù)，使得在滿足相位條件的時(shí)候已經(jīng)不再滿足幅度條件。但是，減小反饋系數(shù)，反饋深度下降，不利于放大電路在中頻區(qū)其他性能的改善，是一種消極的校正方法。1.減小反饋系數(shù)第九頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期一減小F校正自激振蕩特點(diǎn)：通頻帶不變；反饋深度減小。

減小F校正自激振蕩是以減小反饋深度、損失其他性能為代價(jià)來消除自激振蕩的，是一種消極的校正方法。fcfc減小反饋系數(shù)校正自激振蕩的波特圖：不穩(wěn)定穩(wěn)定第十頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期一2.滯后補(bǔ)償（主極點(diǎn)校正法）－－電容校正和RC校正（1）電容校正：比較簡單的消振措施是在負(fù)反饋放大電路的適當(dāng)?shù)胤浇尤胍粋€(gè)電容。接入的電容對中、低頻信號基本不起作用；高頻時(shí)，容抗減小，使放大倍數(shù)降低，從而破壞自激振蕩的條件，使電路穩(wěn)定工作。

常用消振措施是在放大電路某個(gè)合適的位置并入電容或RC校正網(wǎng)絡(luò)（構(gòu)成滯后環(huán)節(jié)），改變放大電路的主極點(diǎn)，以消除自激振蕩。所謂主極點(diǎn)，就是放大電路的若干個(gè)上限頻率中最低的那個(gè)上限頻率。在最低的上限頻率所在回路加補(bǔ)償電容，這樣使主極點(diǎn)左移。補(bǔ)償電容滯后網(wǎng)絡(luò)主極點(diǎn)第十一頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期一左移主極點(diǎn)校正自激振蕩特點(diǎn)：通頻帶減小；反饋深度不變。－40dB/十倍頻－60dB/十倍頻－20dB/十倍頻補(bǔ)償前補(bǔ)償后最大附加相移為-135o,具有45o的相位裕度，故電路穩(wěn)定滯后補(bǔ)償法是以頻帶變窄為代價(jià)來消除自激振蕩的。fcfc第十二頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期一密勒補(bǔ)償本質(zhì)上等同于簡單電容補(bǔ)償，只是在獲得同樣補(bǔ)償?shù)那闆r下，補(bǔ)償電容比簡單電容滯后校正的電容要小得多。在最低的上限頻率放大級輸入輸出端之間加補(bǔ)償電容(密勒電容)。補(bǔ)償前補(bǔ)償后(2)密勒補(bǔ)償?shù)谑?，共二十二頁，編輯?023年，星期一閉環(huán)后只有兩個(gè)極點(diǎn)，一定不會(huì)產(chǎn)生自激振蕩，電路穩(wěn)定。（3）RC滯后校正（消除次極點(diǎn)）利用電阻、電容元件串聯(lián)組成的RC校正網(wǎng)絡(luò)加在產(chǎn)生最低的上限頻率放大級輸出端進(jìn)行補(bǔ)償，這樣不僅可以消除自激振蕩，而且還可以改善通頻帶。一般C>>Ci2,R′=Ro1

//Ri2>>R,則設(shè)補(bǔ)償前則補(bǔ)償后Ri2CRRo1+-+-CRR’+--+第十四頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期一簡單補(bǔ)償后的幅頻特性RC滯后補(bǔ)償?shù)姆l特性補(bǔ)償前滯后補(bǔ)償法消振均以頻帶變窄為代價(jià)，RC滯后補(bǔ)償較簡單電容補(bǔ)償使頻帶的變化小些。為使消振后頻帶變化更小，可考慮采用超前補(bǔ)償?shù)姆椒?。RC滯后補(bǔ)償與簡單滯后補(bǔ)償比較3.超前補(bǔ)償在放大電路反饋網(wǎng)絡(luò)加超前補(bǔ)償電容，也可以破壞自激振蕩條件。第十五頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期一C如圖是一個(gè)電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路，反饋系數(shù)：加上補(bǔ)償電容(超前網(wǎng)絡(luò))后,反饋系數(shù)：波特圖：顯然45o90o00ff考慮f1和f2的相對大小，F(xiàn)實(shí)際的波特圖(虛線)：在f1和f2的之間，反饋量超前于輸出量，最大相移為90°.第十六頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期一可以在放大電路反饋網(wǎng)絡(luò)加超前補(bǔ)償電容，合適的選擇電容C，使反饋放大電路的fc處于超前網(wǎng)絡(luò)的f1和f2之間，超前網(wǎng)絡(luò)附加相移在0~90o之間。這樣就可以使相頻特性的f0>fc，從而使放大電路消除自激振蕩。fcf0f0若反饋放大電路的f0<

fc，則放大電路將產(chǎn)生自激振蕩。第十七頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期一-90-180oofO20lg|AF|dBφoOf270f0fcf0fc減小F電容校正主極點(diǎn)左移RC校正消除次極點(diǎn)超前校正總結(jié)：無論是修正放大電路---(滯后補(bǔ)償包括簡單電容滯后、米勒補(bǔ)償、RC滯后補(bǔ)償)，或者是修正反饋網(wǎng)絡(luò)---(減小F補(bǔ)償、超前補(bǔ)償)

，都可以用很簡單的電路來實(shí)現(xiàn)。如果放大電路不穩(wěn)定，只要將fc處理成小于f0，都可以達(dá)到電路消除電路自激振蕩的目的。本節(jié)重在理解掌握消除自激振蕩的基本思路和不同方法的特點(diǎn)，不在于具體計(jì)算補(bǔ)償元件的參數(shù)大小，實(shí)際工作中，都是通過實(shí)驗(yàn)獲得理想的補(bǔ)償效果。消除自激方法比較：第十八頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期一解：由20lg|AmF|=60dB，F(xiàn)=0.1，則Am=104,有三個(gè)極點(diǎn)頻率即f0=105HZ<

fc（106）,電路產(chǎn)生自激振蕩.為了使電路不產(chǎn)生自激振蕩，可以減小F，設(shè)相位裕度m≥45o，則選擇fc≤105HZ，使。fcfo則在中頻區(qū)fc所以討論1：如圖，F(xiàn)=0.1，寫出A的表達(dá)式，試問電路閉環(huán)后會(huì)產(chǎn)生自激振蕩嗎？若已知反饋網(wǎng)絡(luò)為純電阻網(wǎng)絡(luò)，則使電路不產(chǎn)生自激振蕩的F的上限值為多少？當(dāng)f=105HZ時(shí)，第十九頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期一討論2：如圖，試問電路閉環(huán)后會(huì)產(chǎn)生自激振蕩嗎？若自激振蕩，則頻率f0=？若已知反饋網(wǎng)絡(luò)為純電阻網(wǎng)絡(luò)，用減小F法，則使電路不產(chǎn)生自激振蕩，F(xiàn)應(yīng)該減小為原來的多少倍？fH10fH-60dB/十倍頻60dB20dB40dBf解：三級放大。補(bǔ)償前會(huì)產(chǎn)生自激振蕩f=10fH，f=fH，k≈0.01減小F為kF第二十頁，共二十二頁，編輯于2023年，星期一五、放大電路中的正反饋

引入的正、負(fù)反饋目標(biāo)是一致的------增大輸入電阻。自舉電路：通過引入正反饋，提高輸入端電壓的電路；自舉電路可以增大輸入電阻。負(fù)反饋正反饋1.自舉電路放大電路除了引入負(fù)反饋改善電路性能外，適當(dāng)?shù)囊胝答?，?/p>