放大電路中的反饋

放大電路中的反饋6、1反饋得基本概念在電子設(shè)備中經(jīng)常采用反饋得方法來改善電路得性能,以達(dá)到預(yù)定得指標(biāo)。例如,采用直流負(fù)反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。6、1、1反饋概念得建立放大電路中得反饋,就是指將放大電路輸出電量(輸出電壓或輸出電流)得一部分或全部,通過一定得方式,反送回輸入回路中。UBEQ

UBQ-ICQRE將輸出電流ICQ(IEQ)反饋回輸入回路,改變UBEQ,使ICQ穩(wěn)定。由此可見,欲穩(wěn)定電路中得某個(gè)電量,應(yīng)采取措施將該電量反饋回輸入回路。6、1、2反饋得分類一、正反饋與負(fù)反饋(按反饋極性分)反饋信號(hào)增強(qiáng)了外加輸入信號(hào),使放大電路得放大倍數(shù)提高——正反饋反饋信號(hào)削弱了外加輸入信號(hào),使放大電路得放大倍數(shù)降低——負(fù)反饋反饋極性得判斷方法:瞬時(shí)極性法。(a)正反饋(b)負(fù)反饋例:用瞬時(shí)極性法判斷電路中得反饋極性。

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-二、直流反饋與交流反饋(反饋信號(hào)得交、直流性質(zhì))(a)直流負(fù)反饋(b)交流負(fù)反饋直流負(fù)反饋可穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn),交流負(fù)反饋用以改善放大電路得性能。三、電壓反饋與電流反饋(輸出端采樣方式)如果反饋信號(hào)取自輸出電壓,則為電壓反饋;電壓負(fù)反饋得反饋信號(hào)與輸出電壓成比例;反饋信號(hào)取自輸出電流,則為電流反饋,電流負(fù)反饋得反饋信號(hào)與輸出電流成比例。判斷方法:假設(shè)將輸出端交流短路,如果反饋信號(hào)消失,則為電壓反饋;否則為電流反饋。四、串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋(求與方式)反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在輸入回路中以電壓形式求與,為串聯(lián)反饋;以電流形式求與,為并聯(lián)反饋。6、2負(fù)反饋得四種組態(tài)與反饋得一般表達(dá)式一、電壓串聯(lián)負(fù)反饋圖5、1、4電壓串聯(lián)負(fù)反饋(a)電路圖反饋信號(hào)與輸出電壓成正比,集成運(yùn)放得凈輸入電壓等于輸入電壓與反饋電壓之差。6、2、1負(fù)反饋得四種組態(tài)電壓放大倍數(shù):反饋系數(shù):因?yàn)?所以反饋系數(shù):二、電壓并聯(lián)負(fù)反饋(a)電路圖反饋信號(hào)與輸出電壓成正比,凈輸入電流等于外加輸入電流與反饋電流之差大家有疑問的，可以詢問和交流可以互相討論下，但要小聲點(diǎn)圖5、1、5電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大倍數(shù):——轉(zhuǎn)移電阻反饋系數(shù):因?yàn)?反饋系數(shù):三、電流串聯(lián)負(fù)反饋圖5、1、6電流串聯(lián)負(fù)反饋反饋信號(hào)與輸出電流成正比,凈輸入電壓等于外加輸入信號(hào)與反饋信號(hào)之差。圖5、1、6電流串聯(lián)負(fù)反饋——轉(zhuǎn)移電導(dǎo)反饋系數(shù):因?yàn)?反饋系數(shù):四、電流并聯(lián)負(fù)反饋反饋信號(hào)與輸出電流成正比,凈輸入電流等于外加輸入信號(hào)與反饋信號(hào)之差。(b)方框圖電流放大倍數(shù):反饋系數(shù):因?yàn)?反饋系數(shù):表6-1四種負(fù)反饋組態(tài)得電壓放大倍數(shù)、反饋系數(shù)之比較輸出信號(hào)反饋信號(hào)放大網(wǎng)絡(luò)得放大倍數(shù)反饋系數(shù)電壓串聯(lián)式電壓并聯(lián)式電流串聯(lián)式電流并聯(lián)式電壓放大倍數(shù)轉(zhuǎn)移電阻轉(zhuǎn)移電導(dǎo)電流放大倍數(shù)本次課程得兩個(gè)學(xué)習(xí)目標(biāo):*反饋系統(tǒng)輸入、輸出、反饋量及其相互關(guān)系*反饋系統(tǒng)對(duì)于改善放大電路性能情況得分析6、2、2反饋得一般表達(dá)式反饋放大電路方框圖凈輸入信號(hào)開環(huán)放大倍數(shù)無反饋時(shí)放大網(wǎng)絡(luò)的放大倍數(shù)；在反饋系統(tǒng)中,有:閉環(huán)放大倍數(shù)加入反饋后閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)的放大倍數(shù)；Q:兩者得關(guān)系怎樣？回路增益在反饋放大電路中，信號(hào)沿放大網(wǎng)絡(luò)和反饋網(wǎng)絡(luò)組成的環(huán)路傳遞一周后所得到的放大倍數(shù)。反饋深度引入反饋后，放大電路的放大倍數(shù)與無反饋時(shí)相比所變化的倍數(shù)?！?fù)反饋——正反饋若——深度負(fù)反饋結(jié)論:深度負(fù)反饋得放大電路得放大倍數(shù)主要由反饋網(wǎng)絡(luò)得反饋系數(shù)決定,故較能保持穩(wěn)定。若則——自激振蕩6、3負(fù)反饋對(duì)放大電路性能得影響6、3、1提高放大倍數(shù)得穩(wěn)定性

*Q:引入負(fù)反饋后,在輸入信號(hào)一定得情況下,當(dāng)電路參數(shù)變化、電源電壓波動(dòng)或負(fù)載發(fā)生變化時(shí),放大電路穩(wěn)定性如何得到改善提高?在中頻范圍內(nèi),放大倍數(shù)得相對(duì)變化量:結(jié)論:引入負(fù)反饋后,放大倍數(shù)得穩(wěn)定性提高了(1+AF)倍。例:在電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路中,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得相對(duì)變化量為±10%,此時(shí)閉環(huán)電壓放大倍數(shù)Af得相對(duì)變化量等于多少？解:①反饋系數(shù)反饋深度②閉環(huán)放大倍數(shù)③Af得相對(duì)變化量當(dāng)開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)變化

10%時(shí),電壓放大倍數(shù)得相對(duì)變化量只有

0、0001%,而穩(wěn)定性提高了一萬倍。xf負(fù)反饋減小了波形失真

加入負(fù)反饋無負(fù)反饋FxfAxixoxo大小略大略小略小略大xiA接近正弦波預(yù)失真+–6、3、2減小非線性失真與抑制干擾同樣道理,負(fù)反饋可抑制放大電路內(nèi)部噪聲。6、3、3展寬頻帶由于負(fù)反饋可以提高放大倍數(shù)與穩(wěn)定性,因而對(duì)于頻率不同而引起得放大倍數(shù)下降,也可以改善。無反饋時(shí)，放大電路在中、高頻段的放大倍數(shù)分別為，上限頻率為fＨ；引入負(fù)反饋后，放大電路在中、高頻段的放大倍數(shù)分別為，上限頻率為fHf。關(guān)系如何？所以:可見，引入負(fù)反饋后，放大電路的中頻放大倍數(shù)減小為無反饋時(shí)的1/；而上限頻率提高到無反饋時(shí)的倍。同理，可推導(dǎo)出引入負(fù)反饋后，放大電路的下限頻率降低為無反饋時(shí)的1/。結(jié)論:引入負(fù)反饋后,放大電路得上限頻率提高,下限頻率降低,因而通頻帶展寬。3dB3dBfLfHBWfLffHfBWf圖5、2、3負(fù)反饋對(duì)通頻帶與放大倍數(shù)得影響f6、3、4改變輸入電阻與輸出電阻不同類型得負(fù)反饋,對(duì)輸入電阻、輸出電阻得影響不同。一、負(fù)反饋對(duì)輸入電阻得影響1、串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增大得:2、并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小得:二、負(fù)反饋對(duì)輸出電阻得影響1、電壓負(fù)反饋使輸出電阻減小Rcf放大電路得輸出電阻定義得：結(jié)論:引入電壓負(fù)反饋后,放大電路得輸出電阻減小到無反饋時(shí)得。2、電流負(fù)反饋使輸出電阻增大綜上所述

1、反饋信號(hào)與外加輸入信號(hào)得求與方式對(duì)放大電路得輸入電阻有影響:串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增大;并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小。

2、反饋信號(hào)在輸出端得采樣方式對(duì)放大電路得輸出電阻有影響:電壓負(fù)反饋使輸出電阻減小;電流負(fù)反饋使輸出電阻增大。

3、串聯(lián)負(fù)反饋只增大反饋環(huán)路內(nèi)得輸入電阻;電流負(fù)反饋只增大反饋環(huán)路內(nèi)得輸出電阻。

4、負(fù)反饋對(duì)輸入電阻與輸出電阻得影響程度,與反饋深度有關(guān)。6、4負(fù)反饋放大電路得分析計(jì)算簡(jiǎn)單得負(fù)反饋放大電路,利用微變等效電路法進(jìn)行分析;對(duì)于深度負(fù)反饋放大電路,采用近似估算方法。

6.4.1利用關(guān)系式估算閉環(huán)電壓放大倍數(shù)對(duì)于電壓串聯(lián)負(fù)反饋，中的代表閉環(huán)電壓放大倍數(shù)，可直接估算出負(fù)反饋放大電路的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)。因而:6.4.2利用關(guān)系式估算閉環(huán)電壓放大倍數(shù)放大電路得閉環(huán)電壓放大倍數(shù):深度負(fù)反饋放大電路得閉環(huán)電壓放大倍數(shù):對(duì)于串聯(lián)負(fù)反饋:并聯(lián)負(fù)反饋:例:估算深負(fù)反饋運(yùn)放得閉環(huán)電壓放大倍數(shù)。解：該電路為電壓并聯(lián)負(fù)反饋，在深度負(fù)反饋條件下：則閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為:該電路為電壓串聯(lián)負(fù)反饋在深度負(fù)反饋條件下圖6、4、2例6、4、1電路(c)該電路為電流并聯(lián)負(fù)反饋,在深度負(fù)反饋條件下:故:閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為:圖6.4.2例6.4.1電路(d)該電路為電流串聯(lián)負(fù)反饋,在深度負(fù)反饋條件下:6、5負(fù)反饋放大電路得自激振蕩對(duì)于多級(jí)放大電路,如果引入過深得負(fù)反饋,可能引起自激振蕩。6、5、1產(chǎn)生自激振蕩原因放大電路得閉環(huán)放大倍數(shù)為:在中頻段,在高、低頻段，放大倍數(shù)和反饋系數(shù)的模和相角都隨頻率變化，使。一、自激振蕩得幅度條件與相位條件當(dāng)時(shí)說明，此時(shí)放大電路沒有輸入信號(hào)，但仍有一定的輸出信號(hào)，因此產(chǎn)生了自激振蕩。所以,負(fù)反饋放大電路產(chǎn)生自激振蕩得條件就是:即:幅度條件相位條件例:由單管阻容耦合共射放大電路得頻率響應(yīng)-270o0.707AumAumfLfHBWffφOO-90o-180ofLfH圖

6、5、0可見,在低、高頻段,放大電路分別產(chǎn)生了0

~+90

與0

~-90

得附加相移。兩級(jí)放大電路將產(chǎn)生0

~

180

附加相移;三級(jí)放大電路將產(chǎn)生0

~

270

得附加相移。對(duì)于多級(jí)放大電路,如果某個(gè)頻率得信號(hào)產(chǎn)生得附加相移為180o,而反饋網(wǎng)絡(luò)為純電阻,則:滿足自激振蕩得相位條件,如果同時(shí)滿足自激振蕩得幅度條件,放大電路將產(chǎn)生自激振蕩。結(jié)論,單級(jí)放大電路不會(huì)產(chǎn)生自激振蕩;兩級(jí)放大電路當(dāng)頻率趨于無窮大或趨于零時(shí),雖然滿足相位條件,但不滿足幅度條件,所以也不會(huì)產(chǎn)生自激振蕩;但三級(jí)放大電路,在深度負(fù)反饋條件下,對(duì)于某個(gè)頻率得信號(hào),既滿足相位條件,也滿足幅度條件,可以產(chǎn)生自激振蕩。二、自激振蕩得判斷方法利用負(fù)反饋放大電路回路增益的波特圖，分析是否同時(shí)滿足自激振蕩的幅度和相位條件。例：某負(fù)反饋放大電路的波特圖為：f/HZf/HZfofo60402000-90°-180°

AF圖

6、5、1

(a)產(chǎn)生自激由波特圖中得相頻特性可見,當(dāng)f=f0

時(shí),相位移

AF=-180o,滿足相位條件;結(jié)論:當(dāng)f=f0

時(shí),電路同時(shí)滿足自激振蕩得相位條件與幅度條件,將產(chǎn)生自激振蕩。此頻率對(duì)應(yīng)得對(duì)數(shù)幅頻特性位于橫坐標(biāo)軸之上,即:結(jié)論:該負(fù)反饋放大電路不會(huì)產(chǎn)生自激振蕩,能夠穩(wěn)定工作。例:由負(fù)反饋放大電路的波特圖可見，當(dāng)f=f0

，相位移

AF=-180o時(shí)f/HZf/HZf0f0604020OO-90°-180°

AFfcfc圖6.5.1利用波特圖來判斷自激振蕩(b)不產(chǎn)生自激Gm三、負(fù)反饋放大電路得穩(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),為保證放大電路也能滿足穩(wěn)定條件,要求放大電路要有一定得穩(wěn)定裕度。1、幅度裕度Gmf/HZf/HZfofo604020OO-90°-180°

AFfcfc對(duì)于穩(wěn)定得負(fù)反饋放大電路,Gm為負(fù)值。