信息與通信chapter電子電路中反饋電工學(xué)

第17章電子電路中的負(fù)反饋17.1反饋的基本概念17.2放大電路中的負(fù)反饋17.3振蕩電路中的正反饋總目錄章目錄返回上一頁(yè)下一頁(yè)第17章電子電路中的負(fù)反饋本章要求：1.能判別反饋類型2.了解負(fù)反饋對(duì)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總目錄章目錄返回上一頁(yè)下一頁(yè)17.1反饋的基本概念17.1.1負(fù)反饋與正反饋通過(guò)+URCC+UCCRB1RCCERB通過(guò)RE將輸出電流+2反饋到輸入將輸出電壓反饋到輸入C1C1+++C2++RLuoRS++uiRB2–REui–+RERLuo–es––總目錄章目錄返回上一頁(yè)下一頁(yè)反饋放大電路的方框圖凈輸入信號(hào)輸出信號(hào)XX基本放大Xi+–do電路AXf輸入信號(hào)反饋反饋信號(hào)電路F反饋系數(shù)反饋放大電路的三個(gè)環(huán)節(jié)：XX基本放大電路Ao反饋電路FfXXdo放大倍數(shù)比較環(huán)節(jié)XXXdif總目錄章目錄返回上一頁(yè)下一頁(yè)反饋放大電路的方框圖XX基本放大Xi+–do電路AXf反饋電路F凈輸入信號(hào)XXXdif若三者同相，則Xd=Xi–Xf可見(jiàn)Xd<Xi，即反饋信號(hào)起了削弱凈輸入信號(hào)的作用（負(fù)反饋）?？偰夸浾履夸浄祷厣弦豁?yè)下一頁(yè)?17.1.2負(fù)反饋與正反饋的判別方法1.反饋的分類引入直流負(fù)反饋的目的：穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)引入交流負(fù)反饋的目的：改善放大電路的性能直流反饋：反饋只對(duì)直流分量起作用，反饋元件只能傳遞直流信號(hào)。交流反饋：反饋只對(duì)交流分量起作用，反饋元件只能傳遞交流信號(hào)。負(fù)反饋：反饋削弱凈輸入信號(hào)，使放大倍數(shù)降低。正反饋：反饋增強(qiáng)凈輸入信號(hào)，使放大倍數(shù)提高。2.判斷正負(fù)反饋的瞬時(shí)極性法(1)設(shè)接“地”參考點(diǎn)的電位為零，在某點(diǎn)對(duì)“地”電壓（即電位）的正半周，該點(diǎn)交流電位的瞬時(shí)極性為正；在負(fù)半周則為負(fù)?？偰夸浾履夸浄祷厣弦豁?yè)下一頁(yè)(2)設(shè)基極瞬時(shí)極性為正，根據(jù)集電極瞬時(shí)極性與基極相反、發(fā)射極(接有發(fā)射極電阻而無(wú)旁路電容時(shí))瞬時(shí)極性與基極相同的原則，標(biāo)出相關(guān)各點(diǎn)的瞬時(shí)極性。++－+總目錄章目錄返回上一頁(yè)下一頁(yè)判斷串、并聯(lián)反饋iiifib++ubeu–i+uf––ib=ii–ifube=ui–uf反饋到基極為并聯(lián)反饋反饋到發(fā)射極為串聯(lián)反饋總目錄章目錄返回上一頁(yè)下一頁(yè)共發(fā)射極電路+iouo–iERLRL從集電極引出從發(fā)射極引出為電壓反饋為電流反饋總目錄章目錄返回上一頁(yè)下一頁(yè)(3)若反饋信號(hào)與輸入信號(hào)加在同一電極上，兩者極性相反為負(fù)反饋；極性相同為正反饋。(4)若反饋信號(hào)與輸入信號(hào)加在兩個(gè)電極上，兩者極性相同為負(fù)反饋；極性相反為正反饋。判斷反饋類型的口訣：共發(fā)射極電路集出為壓，射出為流，基入為并，射入為串。共集電極電路為典型的電壓串聯(lián)負(fù)反饋?？偰夸浾履夸浄祷厣弦豁?yè)下一頁(yè)開(kāi)關(guān)的核心部分，L1、L2及L3反饋電壓ufuo取自輸出電壓——電壓反饋放大電路在無(wú)輸入信號(hào)的情況下，就能輸出一定(2)相位條件：AF2n|1+AF|稱為反饋深度，其值愈大，負(fù)反饋?zhàn)饔?1)放大電路:放大信號(hào)(1)設(shè)接“地”參考點(diǎn)的電位為零，在某點(diǎn)對(duì)（3）改用β較大的晶體管后就能起振；振，在L3上輸出正弦電壓，端引至A1輸入端的是何種類型的反饋電路。(差值電壓)——負(fù)反饋交流反饋：反饋只對(duì)交流特點(diǎn)：輸入電阻低、輸出電阻低RE1對(duì)本級(jí)引入串聯(lián)電流負(fù)反饋。從負(fù)載電阻RL的靠近“地”端引出的，是電流反17.2放大電路中的負(fù)反饋負(fù)反饋的類型電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋交流反饋負(fù)電流串聯(lián)負(fù)反饋反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋直流反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)總目錄章目錄返回上一頁(yè)下一頁(yè)負(fù)反饋類型的判別步驟1)找出反饋網(wǎng)絡(luò)（一般是電阻、電容）。2)判別是交流反饋還是直流反饋？3)判別是否負(fù)反饋？4)是負(fù)反饋！判斷是何種類型的負(fù)反饋？例1：判斷圖示電路中的負(fù)反饋類型。（1）+UCCRB1RC1RC2C2C1++T++T12RSRLuuRB2RFRo+iRE1E2CE2es–––總目錄章目錄返回上一頁(yè)下一頁(yè)RE1、RF對(duì)交、直流均起作用，所以引入的是交、直流反饋。RE1對(duì)本級(jí)引入串聯(lián)電流負(fù)反饋。(2)(3)470k+6V+20V3.9k3.9k3k3k50k+470k20F++–20F–++–50F++3DG6–50F–3DG650F8k+–––6002k50F

+2k2kEs470

100F470

+30k50F正反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋總目錄章目錄返回上一頁(yè)下一頁(yè)17.2.1運(yùn)算放大器電路中的負(fù)反饋17.2.1.1并聯(lián)電壓負(fù)反饋ifRF設(shè)輸入電壓ui為正，

i1Rid

各電流的實(shí)際方向如圖+1–

+－ui++差值電流id=i1–ifuo–R2RL–if削弱了凈輸入電流(差值電流)——負(fù)反饋uo反饋電流if

取自輸出電壓——電壓反饋Rf反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在輸入端以電流的形式比較——并聯(lián)反饋特點(diǎn)：輸入電阻低、輸出電阻低總目錄章目錄返回上一頁(yè)下一頁(yè)17.2.1.2串聯(lián)電壓負(fù)反饋RF設(shè)輸入電壓ui為正，–uf+

–各電壓的實(shí)際方向如圖Ru–d+

1+差值電壓u=u–u+++uodifui

R2RLu削弱了凈輸入電壓(差值電壓)——負(fù)反饋–反饋電壓ufuo取自輸出電壓——電壓反饋–fR1R1RF反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在輸入端以電壓的形式比較——串聯(lián)反饋特點(diǎn)：輸入電阻高、輸出電阻低總目錄章目錄返回上一頁(yè)下一頁(yè)17.2.1.3串聯(lián)電流負(fù)反饋

i設(shè)輸入電壓ui為正，u––+o

+d+各電壓的實(shí)際方向如圖+uouiR2RL差值電壓ud=ui–uf–+uf削弱了凈輸入電壓(差值電壓)——負(fù)反饋Ruf–反饋電壓uf=Rio取自輸出電流——電流反饋反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在輸入端以電壓的形式比較——串聯(lián)反饋ufuiio

RR特點(diǎn)：輸出電流io與負(fù)載電阻RL無(wú)關(guān)——同相輸入恒流源電路或電壓-電流變換電路總目錄章目錄返回上一頁(yè)下一頁(yè)17.2.1.4并聯(lián)電流負(fù)反饋ifRF設(shè)輸入電壓ui為正，

i1R1id

io+–+各電流的實(shí)際方向如圖+－差值電流id=i1–ifuiR2RLif削弱了凈輸入電流(差值電流)——負(fù)反饋–RR反饋電流ifio取自輸出電流——電流反饋RRF反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在輸入端以電流的形式比較——并聯(lián)反饋總目錄章目錄返回上一頁(yè)下一頁(yè)17.2.1.5并聯(lián)電流負(fù)反饋ifRF設(shè)輸入電壓ui為正，

i1R1id

io各電流的實(shí)際方向如圖+–++－差值電流i=i–id1fuiR2RLif削弱了凈輸入電流(差值電流)——負(fù)反饋–RR反饋電流ifio取自輸出電流——電流反饋RRFui因i1，且i1if1RFR1R所以io(1)uiR1RR1特點(diǎn)：輸出電流io與負(fù)載電阻RL無(wú)關(guān)——反相輸入恒流源電路總目錄章目錄返回上一頁(yè)下一頁(yè)運(yùn)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(fù)載電阻RL的靠近“地”端引出的，是電流反饋；2.輸入信號(hào)和反饋信號(hào)分別加在兩個(gè)輸入端（同相和反相）上的，是串聯(lián)反饋；加在同一個(gè)輸入端（同相或反相）上的，是并聯(lián)反饋；3.對(duì)串聯(lián)反饋，輸入信號(hào)和反饋信號(hào)的極性相同時(shí)，是負(fù)反饋；極性相反時(shí)，是正反饋；4.對(duì)并聯(lián)反饋，凈輸入電流等于輸入電流和反饋電流之差時(shí)，是負(fù)反饋；否則是正反饋。?？偰夸浾履夸浄祷厣弦豁?yè)下一頁(yè)例1：試判別下圖放大電路中從運(yùn)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。串聯(lián)電壓負(fù)反饋

－－

uo+–+–++uo1+

uiA1A2R

RL––+uf解：先在圖中標(biāo)出各點(diǎn)的瞬時(shí)極性及反饋信號(hào)；因反饋電路直接從運(yùn)算放大器A2的輸出端引出，所以是電壓反饋；因輸入信號(hào)和反饋信號(hào)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(hào)和反饋信號(hào)的極性相同，所以是負(fù)反饋。下一頁(yè)總目錄章目錄返回上一頁(yè)例2：試判別下圖放大電路中從運(yùn)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。并聯(lián)電流負(fù)反饋

–

+A1

–

+A2uo+u+－o1

idRRLuii1if解：因反饋電路是從運(yùn)算放大器A2的負(fù)載電阻RL的靠近“地”端引出的，所以是電流反饋；因輸入信號(hào)和反饋信號(hào)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(fù)反饋?？偰夸浾履夸浄祷厣弦豁?yè)下一頁(yè)總目錄章目錄返回上一頁(yè)下一頁(yè)17.2.2負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響XX基本放大Xi+–do電路AXf反饋開(kāi)環(huán)電路F閉環(huán)放大倍數(shù)反饋放大電路的基本方程放大倍數(shù)XoXXAAdFfXXXAf

o

Xi1AFXXdifo反饋系數(shù)凈輸入信號(hào)總目錄章目錄返回上一頁(yè)下一頁(yè)1.降低放大倍數(shù)AXXX在Af中，AF

o

f

fd1AFXXoXd負(fù)反饋時(shí)，Xf、Xd同相，所以AF是正實(shí)數(shù)則有：AfA負(fù)反饋使放大倍數(shù)下降。|1+AF|稱為反饋深度，其值愈大，負(fù)反饋?zhàn)饔糜鷱?qiáng)，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?yàn)殡娐分幸肓素?fù)反饋?？偰夸浾履夸浄祷厣弦豁?yè)下一頁(yè)2.提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性AdAf1dAAf

1AFAf1AFA引入負(fù)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(fù)反饋，此時(shí)：1在深度負(fù)反饋的情況Af

F下，閉環(huán)放大倍數(shù)僅與反饋電路的參數(shù)有關(guān)?？偰夸浾履夸浄祷厣弦豁?yè)下一頁(yè)3.改善波形失真加反饋前正弦波大uiAuoud小略小ui加反饋后略大Auo略大

uf略小接近正弦波F負(fù)反饋是利用失真的波形來(lái)改善波形的失真，因此只能減小失真，而不能完全消除失真?？偰夸浾履夸浄祷厣弦豁?yè)下一頁(yè)4.展寬通頻帶引入負(fù)反饋使電路的通頻帶寬度增加BWf(1AF)BW|Au|無(wú)負(fù)反饋有負(fù)反饋OBWBWff總目錄章目錄返回上一頁(yè)下一頁(yè)5.對(duì)輸入電阻的影響1)串聯(lián)負(fù)反饋使電路的輸入電阻提高rif(1AF)riuiubeib無(wú)負(fù)反饋時(shí)：ri

+uibib+be–ui+uiuf有負(fù)反饋時(shí)：rif

––ib在同樣的ib下，ui=ube+uf>ube，所以rif提高。總目錄章目錄返回上一頁(yè)下一頁(yè)2)并聯(lián)負(fù)反饋使電路的輸入電阻降低ririf

1AFubeiiib無(wú)負(fù)反饋時(shí)：ri

ib+ubeifube有負(fù)反饋時(shí)：rif

–ii在同樣的ube下，ii=ib+if>ib，所以rif降低?？偰夸浾履夸浄祷厣弦豁?yè)下一頁(yè)6.對(duì)輸出電阻的影響1)電壓負(fù)反饋使電路的輸出電阻降低rorof

1AF電壓負(fù)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。2)電流負(fù)反饋使電路的輸出電阻提高rof(1AF)ro電流負(fù)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。總目錄章目錄返回上一頁(yè)下一頁(yè)17.3振蕩電路中的正反饋?zhàn)约ふ袷幏糯箅娐吩跓o(wú)輸入信號(hào)的情況下，就能輸出一定頻率和幅值的交流信號(hào)的現(xiàn)象。U1SAU?開(kāi)關(guān)合在“1”iuo2Uf為無(wú)反饋放大F電路。UAUouiUi1SAUo?開(kāi)關(guān)合在“2”u2Uf為有反饋放大電F

路，

UoAuUf如果：UfUi自激振蕩狀態(tài)總目錄章目錄返回上一頁(yè)下一頁(yè)自激振蕩的條件由：UAU自激振蕩的條件oufUFUAuF1foUAFU即：Au

AFF1ouo(1)幅度條件：(2)相位條件：

A

F2nAuF1n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(chǎn)生自激振蕩，還必須有足夠的反饋量(可以通過(guò)調(diào)整放大倍數(shù)A或反饋系數(shù)F達(dá)到)?？偰夸浾履夸浄祷厣弦豁?yè)下一頁(yè)17.3.2正弦波振蕩電路1正弦波振蕩電路的組成(1)放大電路:放大信號(hào)(2)反饋網(wǎng)絡(luò):必須是正反饋，反饋信號(hào)即是放大電路的輸入信號(hào)(3)選頻網(wǎng)絡(luò):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(guò)渡到AuF=1，從而達(dá)到穩(wěn)幅振蕩。總目錄章目錄返回上一頁(yè)下一頁(yè)2.電路結(jié)構(gòu)D2選出單一頻RF1率的信號(hào)D1RRF2用正反饋信號(hào)u∞fC–+作為輸入信號(hào)++uO+RC–ufR1RC選頻網(wǎng)絡(luò)–正反饋網(wǎng)絡(luò)總目錄章目錄返回上一頁(yè)下一頁(yè)+UCC+u–f正RCL－反B1－饋LC選頻網(wǎng)絡(luò)RLC1正反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)RB2RECE

1f0

放大電路2πLC總目錄章目錄返回上一頁(yè)下一頁(yè)

例1：在調(diào)節(jié)變壓器反饋式振蕩電路中，試解釋下列現(xiàn)象：（1）對(duì)調(diào)反饋線圈的兩個(gè)接頭后就能起振；（2）調(diào)RB1、RB2或RE的阻值后即可起振；（3）改用β較大的晶體管后就能起振；（4）適當(dāng)增加反饋線圈的圈數(shù)后就能起振；（5）適當(dāng)增加L值或減小C值后就能起振；（6）反饋太強(qiáng)，波形變壞；（7）調(diào)整RB1、RB2或RE的阻值后可使波形變好；（8）負(fù)載太大不僅影響輸出波形，有時(shí)甚至不能起振?？偰夸浾履夸浄祷厣弦豁?yè)下一頁(yè)解:(1)對(duì)調(diào)反饋線圈的兩個(gè)接頭后就能起振；+UCCCLRB1C1原反饋線圈接反，對(duì)調(diào)兩個(gè)接頭后滿足相RL位條件；(2)調(diào)RB1、RB2或RE的阻值后即可起振；RREB2CE調(diào)阻值后使靜態(tài)工作點(diǎn)合適，以滿足幅度條件；(3)改用β較大的晶體管后就能起振；改用β較大的晶體管，以滿足幅度條件；總目錄章目錄返回上一頁(yè)下一頁(yè)解:(4)適當(dāng)增加反饋線圈的圈數(shù)后就能起振；+UCCCL增加反饋線圈的圈數(shù)，RB1C1即增大反饋量，以滿RL足幅度條件；(5)適當(dāng)增加L值或減小C值后就能起振；RB2RECELC并聯(lián)電路在諧振時(shí)的等效阻抗LZo

RC當(dāng)適當(dāng)增加L值或減小C值后,等效阻抗|Zo|增大，因而就增大了反饋量，容易起振；總目錄章目錄返回上一頁(yè)下一頁(yè)解:(6)反饋太強(qiáng)，波形變壞；+UCC反饋線圈的圈數(shù)過(guò)多或管子的β太大使反饋太CRB1C1L強(qiáng)而進(jìn)入非線性區(qū)，使RL波形變壞。(7)調(diào)整RB1、RB2或RE的阻值可使波形變好；RB2RECE調(diào)阻值,使靜態(tài)工作點(diǎn)在線性區(qū)，使波形變好；(8)負(fù)載太大不僅影響輸出波形，有時(shí)甚至不能起振。負(fù)載大，就是增大了LC