《電子技術(shù)基礎(chǔ)》課件-6反饋的四種組態(tài)

電子技術(shù)基礎(chǔ)1.放大電路中的反饋任務(wù)目標：1.掌握什么是反饋；2.掌握反饋的分類；3.掌握負反饋的四種組態(tài)。一、什么是反饋放大電路中的反饋，是指將放大電路輸出電量(輸出電壓或輸出電流)的一部分或全部，通過一定的反饋網(wǎng)絡(luò)，引回到放大器的輸入端，與原輸入信號疊加后作為輸入信號去控制輸出，從而使放大器的某些性能獲得有效改善的過程。

Xi為輸入信號Xf為反饋信號Xid為凈輸入信號二、反饋的分類1.正反饋和負反饋正反饋：引入的反饋信號增強了外加輸入信號的作用，從而使放大電路的放大倍數(shù)提高。負反饋：引入的反饋信號削弱了外加輸入信號的作用，從而使放大電路的放大倍數(shù)降低。判斷方法：瞬時極性法判斷方法：瞬時極性法。+-表示瞬時極性對地為正，該點瞬時信號的變化為增大。表示瞬時極性對地為負，該點瞬時信號的變化為減小。先假定某一瞬間輸入信號的極性，然后按信號的放大過程，逐級推出輸出信號的瞬時極性，最后根據(jù)反饋回輸入端的信號對原輸入信號的作用，判斷出反饋的極性。對分立元件而言，C與B極性相反，E與B極性相同。對集成運放而言，uO與uN極性相反，uO與uP極性相同。負反饋正反饋增大++++--uid+-AR2R1R3uiuouF+-uid+-AR2R1R4R3uouiuF+-反饋電壓增強了輸入信號的作用，反饋電壓削弱了輸入信號的作用，減?。╝）（b）直流反饋：反饋信號中只包含直流成分。交流反饋：反饋信號中只包含交流成分。iFiBiI直流負反饋：可穩(wěn)定靜態(tài)工作點，對動態(tài)參數(shù)無影響。2.直流反饋和交流反饋+--減小反饋極性為負反饋VT1VT2Rc2Rc1Re2Re1RsRF+VCCuo+-+-CeusVT1VT2Rc2Rc1Re2Re1uo+-+VCCRFCFui+-Rb+-uF+-uBE交流負反饋：對放大電路的各項動態(tài)性能產(chǎn)生不同的影響，不影響Q點。+-減小++負反饋輸出端獲取反饋的方式電壓反饋：反饋信號的取樣對象是輸出電壓，稱為電壓反饋。電流反饋：反饋信號的取樣對象是輸出電流，稱為電流反饋。判別方法將輸出端交流短路，若反饋信號消失，則為電壓反饋；若反饋信號仍然存在，則為電流反饋。可以穩(wěn)定輸出電壓可以穩(wěn)定輸出電流3.電壓反饋與電流反饋判定方法

反饋信號采樣點與輸出電壓在相同端點的是電壓反饋。反饋信號采樣點與輸出電壓在不同端點的是電流反饋。

電壓與電流反饋的判斷iF≠0電流反饋負反饋iFiBiIiE-+-iF

=RFuB1

–

uE2iB=iI–iF減小VT1VT2Rc2Rc1Re2Re1RsRF+VCCuo+-+-CeusuF=0+-uF+-uBE++-+uBE=uI–uF負反饋減小VT1VT2Rc2Rc1Re2Re1uo+-+VCCRFCFui+-Rb電壓反饋輸入端引入反饋的方式并聯(lián)反饋：反饋信號與輸入信號加在放大電路輸入回路的同一輸入端串聯(lián)反饋：反饋信號和輸入信號加在放大電路輸入回路的兩個不同輸入端反饋信號與輸入信號以電流的形式進行比較反饋信號與輸入信號以電壓的形式進行比較4.并聯(lián)反饋與串聯(lián)反饋的判斷判斷方法：將輸入回路的反饋節(jié)點對地短路，若輸入信號仍能送入到放大電路中，則為串聯(lián)反饋；若輸入信號不能再送入到放大電路中，則為并聯(lián)反饋。iFiBiIiB=iI–iF為并聯(lián)負反饋，Rs不能為零。VT1VT2Rc2Rc1Re2Re1RsRF+VCCuo+-+-Ceus+-uF+-uBEuBE=uI–uF為串聯(lián)負反饋VT1VT2Rc2Rc1Re2Re1uo+-+VCCRFCFui+-Rb三、負反饋的四種組態(tài)1.電壓串聯(lián)負反饋+-Uf++++-+-+-U'iUiUoR1RFR2U'i+-UiAuuFuu+-Uo+-Uf+-方框圖2.電壓并聯(lián)負反饋轉(zhuǎn)移電阻反饋系數(shù)IiIfI'i+-增大+-+-UoR1RFR2UiI'i+-UiAuiFiuUo+-方框圖IfIiR1+-+-UiUoRLRF+-A3.電流串聯(lián)負反饋+-Uf+-U'i轉(zhuǎn)移電導反饋系數(shù)IoU'i+-UiAiuFui+-Uo+-Uf+-方框圖IoRL+-+-UoR1RFR2UiRLR3+-A4.電流并聯(lián)負反饋電流放大倍數(shù)反饋系數(shù)IiIfI'iIoI'i+-UiAiiFiiUo+-方框圖IfIiR1RLIf電壓串聯(lián)負反饋[例]判斷各電路中反饋的極性和組態(tài)。uf+-ube+-++減小VTRbRe+VCCuo+-+-C2ui（a）C1uf+-ube+-ifioRF+Re3+Re1if=Re3iouf

≈ifRe1RF+Re3+Re1=Re3Re1ioFui=ioufRF+Re3+Re1=Re3Re1-++++減小電流串聯(lián)負反饋VT1VT3Rc3Rc1Re3Re1uo+-+VCCRFC2ui+-RbVT2Rc2Re2C12.負反饋放大電路的分析方法任務(wù)目標：1.熟悉反饋的方塊圖和一般表達式；2.利用關(guān)系式估算閉環(huán)電壓放大倍數(shù)；3.利用關(guān)系式估算閉環(huán)電壓放大倍數(shù)。一、反饋的方塊圖和一般表達式AFX'iXiXfXo+-

反饋放大電路的方框圖AAfF閉環(huán)放大倍數(shù)開環(huán)放大倍數(shù)反饋系數(shù)1+AF反饋深度AF回路增益1+AF>

1說明引入的反饋為負反饋。1+AF<1說明引入的反饋為正反饋。1+AF>>

11+AF=0放大電路產(chǎn)生自激振蕩，AAf>AAf<只要的值一定，就能保持穩(wěn)定。FAf放大電路失去了放大作用。說明引入的反饋為深度負反饋。二、負反饋放大電路的分析計算1.深度負反饋的實質(zhì)放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù)：深度負反饋放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù)：對于串聯(lián)負反饋：并聯(lián)負反饋：

結(jié)論：根據(jù)負反饋組態(tài)，選擇適當?shù)墓剑辉俑鶕?jù)放大電路的實際情況，列出關(guān)系式后，直接估算閉環(huán)電壓放大倍數(shù)。凈輸入信號近似為零，即運算放大器同相輸入端與反相輸入端的電位近似相等，兩輸入端間似乎短路但并沒有真正的短路，稱為“虛短”。閉環(huán)輸入電阻，即閉環(huán)放大電路的輸入電流近似為零，，兩輸入端似乎開路但并沒有真正的開路，稱為“虛斷”。1.深度負反饋的實質(zhì)2.利用關(guān)系式估算閉環(huán)電壓放大倍數(shù)注意的含義和量剛Af只有電壓串聯(lián)負反饋的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)可表示為：3.利用關(guān)系式估算閉環(huán)電壓放大倍數(shù)所以電路滿足深度負反饋時,凈輸入信號iid≈0+-uid+-ufiiduid≈0電路中引入了串聯(lián)負反饋。i'iifii+-ube電路中引入了并聯(lián)負反饋。+-A+-uoR1R2R3+-uiVT~RcReRsRF+VCCuo+-+-C1usC2i'i≈0ube≈0（a）（b）+-A+-+-uiuoR1R2RFu-=u+=0V電壓并聯(lián)負反饋ii≈if[例]

設(shè)各電路均為理想運放深度負反饋放大電路，試估算各電路的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)。iiifiidiid

=

ii-

ifAuuf

=uouiRFR1≈

-uouiRFR1≈-+-u-u+三、舉例分析負反饋放大電路電壓串聯(lián)負反饋ui≈uf+-uid+-ufuid

=

ui

-

ufuf

≈R2

+

R3R3uoAuuf

=

uoui≈1

+

R2R3Fuu

=ufuo≈R2

+

R3R3≈1

+

R2R3Auuf≈Fuu

1+++uid≈0+-A+-uoR1R2R3+-ui+-A+-+-uiuoR1R2RFRLR3+--電流并聯(lián)負反饋ii≈ifiiifiidiid=ii-ifioif≈RF

+

R3R3-iouiR1≈RF

+

R3R3-ioAuuf

=

uiuo≈RL

（RF

+

R3）R1R3-ioRL

uo

=

iid≈0虛地電流串聯(lián)負反饋

ui≈uf+-uid+-ufuid=ui-ufiouf≈R3iouo≈R2ioAuuf=uoui≈R2R3Auuf=uoui≈R2R3uf≈R2iouid≈0+-A+-uoR2R3+-ui電流并聯(lián)負反饋ii≈if[例]試估算各電路的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)i'iifiiii'=ii-ifus

≈

Rs

iiuo

=-

io

Rc2io-+-if≈-RF

+

Re2Re2ioAuufs=uous≈(RF+Re2)Rc2

Re2Rs≈

Rs

ifVT1VT2Rc2Rc1Re2uo+-+VCCRFC2Rsus+-C1電壓并聯(lián)負反饋ii

≈

ifi'iifiii'i=ii-ifuo

≈-if

RFus

≈

ii

Rsi'i

≈0-+VTRcReRsRF+VCCuo+-+-C1usC2電流串聯(lián)負反饋uf+-ube+-ube=ui-ufui

≈

ufuo

=-ioRc3iouf

≈Re1

+

RF+

Re3Re3ioRe1Auuf

=uouiuouf

≈

≈

-(Re1

+

RF+Re3)

Rc3Re1Re3ioube≈0-++++VT1VT3Rc3Rc1Re3Re1uo+-+VCCRFC2ui+-RbVT2Rc2Re2C1電壓并聯(lián)負反饋ii

≈

if+-+-i‘iifiiii'=ii-ifui

≈

iiR≈

ifR+uo-+-ui+VCCRRRcRcVT1VT3-VEEReVT4VT2Rc3RFRe43.負反饋對放大電路性能的影響任務(wù)目標：1.提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性；2.減小非線性失真和抑制干擾；3.理解展寬通頻帶；4.改變輸入電阻和輸出電阻。一、提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性中頻區(qū)對變量A求導數(shù)，可得：穩(wěn)定性提高1+AF倍。①估算反饋系數(shù)和反饋深度②估算放大電路的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)③如果開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)A的相對變化量為±10%，此時閉環(huán)電壓放大倍數(shù)Af的相對變化量等于多少？解：①反饋系數(shù)反饋深度

例：在電壓串聯(lián)負反饋放大電路中，②閉環(huán)放大倍數(shù)③Af的相對變化量結(jié)論：當開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)變化

10%時，電壓放大倍數(shù)的相對變化量只有

0.0001%，穩(wěn)定性提高了一萬倍。二、減小非線性失真和抑制干擾無反饋引入負反饋負反饋對同輸入信號同時混入的干擾無作用。大大大大小小小小AAF三、展寬頻帶無反饋時的通頻帶為引入負反饋后通頻帶引入負反饋后上限頻率引入負反饋后下限頻率3dB3dBfLfHfbwfLffHffbwf

負反饋對通頻帶和放大倍數(shù)的影響f四、改變輸入電阻和輸出電阻1.負反饋對輸入電阻的影響串聯(lián)負反饋使輸入電阻增大，并聯(lián)負反饋使輸入電阻減小，串聯(lián)負反饋只將反饋環(huán)路內(nèi)的輸入電阻增大，圖示電路總輸入電阻：VTRbRe+VCCuo+-+-C2uiC1Rc2.負反饋對輸出電阻的影響電壓負