電子電路中的反饋

電子電路中的反饋2023/12/27電子電路中的反饋第17章電子電路中的反饋17.1反饋的基本概念17.2放大電路中的負反饋17.3振蕩電路中的正反饋電子電路中的反饋第17章電子電路中的反饋本章要求：1.能判別電子電路中的直流反饋和交流反饋、正反饋和負反饋以及負反饋的四種類型;2.了解負反饋對放大電路工作性能的影響；3.了解正弦波振蕩電路自激振蕩的條件；4.了解RC振蕩電路和LC振蕩電路的工作原理。電子電路中的反饋RB1RCC1C2RB2RERL+++UCCuiuo++––17.1.1負反饋與正反饋反饋：將放大電路輸出端的信號(電壓或電流)的一部分或全部通過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RE將輸出電流反饋到輸入通過RE將輸出電壓反饋到輸入電子電路中的反饋(b)帶反饋(a)不帶反饋A電子電路方框圖+–A

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

—輸入信號基本放大電路若三者同相，則Xd=Xi-Xf,即Xd<Xi,此時,反饋信號削弱了凈輸入信號,電路為負反饋。若Xd>Xi，即反饋信號起了增強凈輸入信號的作用則為正反饋。電子電路中的反饋17.1.2

負反饋與正反饋的判別方法利用瞬時極性法判別負反饋與正反饋的步驟：2.若電路中某點的瞬時電位高于參考點(對交流為電壓的正半周)，則該點電位的瞬時極性為正(用

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

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

1.設接“地”參考點的電位為零。電子電路中的反饋+–uf+–ud設輸入電壓ui為正，差值電壓ud=ui–

uf各電壓的實際方向如圖uf減小了凈輸入電壓(差值電壓)

——負反饋

uoRFuiR2R1+–++

–

+–例1：uoRFuiR2R1+–++

–

+–例2：設輸入電壓ui為正，差值電壓ud=ui+

uf各電壓的實際方向如圖uf增大了凈輸入電壓

——正反饋

－–+uf–+ud

－在振蕩器中引入正反饋，用以產生波形。在放大電路中，出現(xiàn)正反饋將使放大器產生自激振蕩，使放大器不能正常工作。電子電路中的反饋例3：RB1RCC1C2RB2RERL+++UCCuiuo++––設輸入電壓ui為正，差值電壓ube=ui–

uf各電壓的實際方向如圖uf減小了凈輸入電壓

——負反饋

RBRER'Luiuo++––交流通路+–uf+–ube－ie交、直流分量的信號均可通過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通過，這時RE引入的則是直流反饋。引入交流負反饋的目的：改善放大電路的性能引入直流負反饋的目的：穩(wěn)定靜態(tài)工作點電子電路中的反饋17.2放大電路中的負反饋17.7.1負反饋的分類(1)根據反饋所采樣的信號不同，可以分為電壓反饋和電流反饋。如果反饋信號取自輸出電壓，叫電壓反饋。如果反饋信號取自輸出電流，叫電流反饋。(2)根據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。反饋信號與輸入信號串聯(lián)，即反饋信號與輸入信號以電壓形式作比較，稱為串聯(lián)反饋。反饋信號與輸入信號并聯(lián)，即反饋信號與輸入信號以電流形式作比較，稱為并聯(lián)反饋。電子電路中的反饋1.串聯(lián)電壓負反饋+–uf+–ud設輸入電壓ui為正，差值電壓ud=ui–

ufuf削弱了凈輸入電壓(差值電壓)

—負反饋反饋電壓取自輸出電壓—電壓反饋反饋信號與輸入信號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各電壓的實際方向如圖電子電路中的反饋2.并聯(lián)電壓負反饋－

設輸入電壓ui

為正，差值電流id=i1–

if各電流的實際方向如圖if削弱了凈輸入電流(差值電流)

—負反饋反饋電流取自輸出電壓—電壓反饋

反饋信號與輸入信號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)電路電子電路中的反饋3.串聯(lián)電流負反饋+–uf–+ud設輸入電壓ui

為正，差值電壓ud=ui–

uf各電壓的實際方向如圖uf削弱了凈輸入電壓(差值電壓)

—負反饋反饋電壓取自輸出電流—電流反饋

反饋信號與輸入信號在輸入端以電壓的形式比較

—串聯(lián)反饋

uf=Rio特點:輸出電流

io與負載電阻RL無關—同相輸入恒流源電路或電壓—電流變換電路。uouiR2RL+–++

–

ioR+–(a)電路AF+–ufuduiiO(b)方框圖電子電路中的反饋4.并聯(lián)電流負反饋設輸入電壓ui

為正，差值電流id=i1–

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

反饋信號與輸入信號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+–++

–

ioRuRi1ifid電子電路中的反饋4.并聯(lián)電流負反饋i1ifid特點：輸出電流io與負載電阻RL無關

——反相輸入恒流源電路設輸入電壓ui

為正，差值電流id=i1–

if各電流的實際方向如圖if削弱了凈輸入電流(差值電流)—負反饋－

(a)電路RFR1uiR2RL+–++

–

ioRuR取自輸出電流—電流反饋反饋電流電子電路中的反饋運算放大器電路反饋類型的判別方法：1.反饋電路直接從輸出端引出的，是電壓反饋；從負載電阻RL的靠近“地”端引出的，是電流反饋；2.輸入信號和反饋信號分別加在兩個輸入端(同相和反相)上的，是串聯(lián)反饋；加在同一個輸入端(同相或反相)上的，是并聯(lián)反饋；3.對串聯(lián)反饋，輸入信號和反饋信號的極性相同時，是負反饋；極性相反時，是正反饋；4.對并聯(lián)反饋，凈輸入電流等于輸入電流和反饋電流之差時，是負反饋；否則是正反饋。電子電路中的反饋例1：試判別下圖放大電路中從運算放大器A2輸出端引至A1輸入端的是何種類型的反饋電路。uf+–解：因反饋電路直接從運算放大器A2的輸出端引出，所以是電壓反饋；因輸入信號和反饋信號分別加在反相輸入端和同相輸入端上，所以是串聯(lián)反饋；因輸入信號和反饋信號的極性相同,所以是負反饋。－

－

串聯(lián)電壓負反饋先在圖中標出各點的瞬時極性及反饋信號；uo1uiR+–++

–

uo++

–

RLA1A2電子電路中的反饋例2：試判別下圖放大電路中從運算放大器A2輸出端引至A1輸入端的是何種類型的反饋電路。解：因反饋電路是從運算放大器A2的負載電阻RL的靠近“地”端引出的，所以是電流反饋；因輸入信號和反饋信號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，所以是負反饋。

－

并聯(lián)電流負反饋

i1ifiduo1uiR++

–

uo++

–

RLA1A2電子電路中的反饋17.2.2負反饋對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)凈輸入信號開環(huán)放大倍數(shù)閉環(huán)放大倍數(shù)+–AF電子電路中的反饋1.降低放大倍數(shù)負反饋使放大倍數(shù)下降。則有：同相，所以

AF是正實數(shù)負反饋時，|1+AF|稱為反饋深度，其值愈大，負反饋作用愈強，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)較低就是因為電路中引入了負反饋。電子電路中的反饋2.提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性引入負反饋使放大倍數(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，稱為深度負反饋，此時：在深度負反饋的情況下，閉環(huán)放大倍數(shù)僅與反饋電路的參數(shù)有關。電子電路中的反饋例：|A|=300，|F|=0.01。電子電路中的反饋3.改善波形失真負反饋是利用失真的波形來改善波形的失真，因此只能減小失真，而不能完全消除失真。加入負反饋無負反饋FufAuiuo大小略小略大接近正弦波uouiA+–uid略大略小uf電子電路中的反饋uiubeib++––4.對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)負反饋無負反饋時：有負反饋時：uf+–使電路的輸入電阻提高電子電路中的反饋if無負反饋時：有負反饋時：在同樣的ube下，ii

=ib+if>ib，所以

rif

降低。(2)并聯(lián)負反饋使電路的輸入電阻降低iiibube+–電子電路中的反饋電壓負反饋具有穩(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)電壓負反饋使電路的輸出電阻降低(2)電流負反饋使電路的輸出電阻提高5.對放大電路輸出電阻的影響電子電路中的反饋四種負反饋對ri和ro的影響串聯(lián)電壓串聯(lián)電流并聯(lián)電壓并聯(lián)電流思考題：為了分別實現(xiàn)：(1)穩(wěn)定輸出電壓；(2)穩(wěn)定輸出電流；(3)提高輸入電阻；(4)降低輸出電阻。應引入哪種類型的負反饋？riro減低增高增高增高增高減低減低減低電子電路中的反饋17.3振蕩電路中的正反饋17.3.1自激振蕩放大電路在無輸入信號的情況下，就能輸出一定頻率和幅值的交流信號的現(xiàn)象。

開關合在“1”為無反饋放大電路。開關合在“2”為有反饋放大電路開關合在“2”時,去掉ui

仍有穩(wěn)定的輸出。反饋信號代替了放大電路的輸入信號。自激振蕩狀態(tài)1SA2F電子電路中的反饋自激振蕩的條件(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生自激振蕩，還必須有足夠的反饋量(可以通過調整放大倍數(shù)A或反饋系數(shù)F達到)。自激振蕩的條件電子電路中的反饋17.3.2正弦波振蕩電路

正弦波振蕩電路用來產生一定頻率和幅值的正弦交流信號。它的頻率范圍很廣，可以從一赫以下到幾百兆以上；輸出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換而來的。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。

應用：無線電通訊、廣播電視，工業(yè)上的高頻感應爐、超聲波發(fā)生器、正弦波信號發(fā)生器、半導體接近開關等。電子電路中的反饋正弦波振蕩電路的組成(1)放大電路:放大信號(2)反饋網絡:必須是正反饋，反饋信號即是

放大電路的輸入信號(3)選頻網絡:保證輸出為單一頻率的正弦波

即使電路只在某一特定頻率下滿足

自激振蕩條件(4)穩(wěn)幅環(huán)節(jié):使電路能從

AuF

>1，過渡到

AuF

=1，從而達到穩(wěn)幅振蕩。電子電路中的反饋1.RC正弦波振蕩電路RC選頻網絡正反饋網絡放大電路用正反饋信號uf作為輸入信號選出單一頻率的信號(1)電路結構uf–+R++∞RFR1CRC–uO–+同相比例電路選頻網絡電子電路中的反饋(2)RC串并聯(lián)選頻網絡的選頻特性傳輸系數(shù)：。。RCRC。+–+–。式中

：

分析可知：僅當=o時，U2

U1=13達最大值，且u2與u1同相,即網絡具有選頻特性,fO

決定于RC。電子電路中的反饋幅頻特性13ffO相頻特性fO

(f)u1u2u2與u1波形u1,u2電子電路中的反饋(3)工作原理輸出電壓uO

經正反饋(兼選頻)網絡分壓后，取uf

作為同相比例電路的輸入信號ui。1)起振過程電子電路中的反饋2)穩(wěn)定振蕩

A

=

0，僅在f

0處

F

=

0,滿足相位平衡條件，所以振蕩頻率f

0=12RC。改變R、C可改變振蕩頻率

由運算放大器構成的RC振蕩電路的振蕩頻率一般不超過1MHz。3)振蕩頻率

振蕩頻率由相位平衡條件決定。電子電路中的反饋振蕩頻率的調整++∞RFRCC–uO–+KKR1R2R3R3R2R1改變開關K的位置可改變選頻網絡的電阻，實現(xiàn)頻率粗調；改變電容C的大小可實現(xiàn)頻率的細調。振蕩頻率電子電路中的反饋4)起振及穩(wěn)定振蕩的條件穩(wěn)定振蕩條件

AuF

=1，|F|=1/3，則起振條件

AuF

>1，因為|F|=1/3，則考慮到起振條件

AuF

>1,一般應選取RF略大2R1。如果這個比值取得過大，會引起振蕩波形嚴重失真。由運放構成的RC串并聯(lián)正弦波振蕩電路不是靠運放內部的晶體管進入非線性區(qū)穩(wěn)幅，而是通過在外部引入負反饋來達到穩(wěn)幅的目的。電子電路中的反饋帶穩(wěn)幅環(huán)節(jié)的電路(1)熱敏電阻具有負溫度系數(shù)，利用它的非線性可以自動穩(wěn)幅。在起振時，由于uO

很小，流過RF的電流也很小，于是發(fā)熱少，阻值高，使RF>2R1；即

AuF

>1。隨著振蕩幅度的不斷加強，uO增大，流過RF

的電流也增大，RF受熱而降低其阻值，使得Au下降，直到RF=2R1時，穩(wěn)定于

AuF

=1，

振蕩穩(wěn)定。半導體熱敏電阻R++∞RFR1CRC–uO–+電子電路中的反饋帶穩(wěn)幅環(huán)節(jié)的電路(1)熱敏電阻具有負溫度系數(shù)，利用它的非線性可以自動穩(wěn)幅。半導體熱敏電阻R++∞RFR1CRC–uO–+穩(wěn)幅過程：思考：若熱敏電阻具有正溫度系數(shù)，應接在何處？uOtRFAu電子電路中的反饋IDUD帶穩(wěn)幅環(huán)節(jié)的電路(2)振蕩幅度較小時正向電阻大振蕩幅度較大時正向電阻小利用二極管的正向伏安特性的非線性自動穩(wěn)幅。R++∞RF2R1CRC–uO–+D1D2RF1uf+–穩(wěn)幅環(huán)節(jié)電子電路中的反饋帶穩(wěn)幅環(huán)節(jié)的電路(2)圖示電路中，RF分為兩部分。在RF1上正反并聯(lián)兩個二極管，它們在輸出電壓uO的正負半周內分別導通。在起振之初，由于uO幅值很小，尚不足以使二極管導通，正向二極管近于開路,此時，RF>2R1。而后，隨著振蕩幅度的增大，正向二極管導通，其正向電阻逐漸減小，直到RF=2R1，振蕩穩(wěn)定。R++∞RF2R1CRC–uO–+D1D2RF1uf+–電子電路中的反饋2.LC正弦波振蕩電路

LC振蕩電路的選頻電路由電感和電容構成，可以產生高頻振蕩(幾百千赫以上)。由于高頻運放價格較高，所以一般用分離元件組成放大電路。本節(jié)只對

LC振蕩電路的結構和工作原理作簡單介紹。電子電路中的反饋LC+UCCRLC1RB1RB2RECE變壓器反饋式LC振蕩電路(1)電路結構

正反饋(2)振蕩頻率

即LC并聯(lián)電路的諧振頻率－－

放大電路選頻電路反饋網絡uf+–電子電路中的反饋

例1：正反饋注意：用瞬時極性法判斷反饋的極性時，耦合電容、旁路電容兩端的極性相同，屬于選頻網絡的電容，其兩端的極性相反。試用相位平衡條件判斷下圖電路能否產生自激振蕩－－－

+UCCC1RB1RB2RECELC電子電路中的反饋例2：半導體接近