模擬電子技術(shù) 第六章 放大電路的反饋

1、.,第六章 放大電路得反饋,6.1 反饋得基本概念及判斷方法 6.2 負(fù)反饋放大電路的四種基本組態(tài) 6.3 負(fù)反饋放大電路的表示方法 6.4 深度負(fù)反饋放大電路放大倍數(shù)的分析 6.5 負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響 6.6 負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性,.,6.1 反饋得基本概念及判斷方法,基本概念,一、反饋（Feedback）,1. 所謂“反饋”就是把放大器中放大了的輸出信號(hào)Xo,取出其一部分或全部, 通過反饋網(wǎng)絡(luò)形成反饋信號(hào)Xf, 和原來的輸入信號(hào)Xi進(jìn)行比較（矢量求和）, 共同加到基本放大器的輸入端, 構(gòu)成Xi。Xi中包含有輸出信號(hào)Xo的成分。把輸出量（一部分或者全部）回送到放大器的輸入端稱為反饋

2、。具有反饋的放大器, 稱為反饋放大器。,反饋放大電路方框圖,.,2.通常將連接輸入回路與輸出回路的反饋元件，稱為反饋網(wǎng)絡(luò)(Feedback Network)；把沒有引入反饋的放大電路，稱為基本放大電路； 而把引入反饋的放大電路稱為反饋放大電路或閉環(huán)放大電路。 ,3.由方框圖可知，基本放大電路的放大倍數(shù)，也稱為開環(huán)增益(Open Loop Gain)為,4.反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)（Feedback Factor）,5. 反饋放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù)，即閉環(huán)增益（Closed Loop Gain）為,Xi 稱為凈輸入量基本放大電路的輸入信號(hào),Xf 稱為反饋量反饋網(wǎng)絡(luò)的輸出信號(hào),.,6.1 反饋得基本概念

3、及判斷方法,基本概念,二、正反饋（Positive Feedback） 與負(fù)反饋（Negative Feedback）,正反饋， 使 加強(qiáng)，使放大倍數(shù)增加,負(fù)反饋， 使 減小，使放大倍數(shù)降低,.,6.1 反饋得基本概念及判斷方法,基本概念,三、直流反饋與交流反饋,內(nèi)部反饋,外部反饋,若反饋信號(hào)中只包含直流成份直流反饋 若反饋信號(hào)中只包含交流成份交流反饋,四、內(nèi)部反饋與外部反饋 五、本級(jí)反饋與級(jí)間反饋,.,補(bǔ)充：集成電路的表示方式,由于Aod高達(dá)幾十萬倍，所以集成運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)的最大輸入電壓(uPuN)的數(shù)值僅為幾十一百多微伏。,在線性區(qū)： uOAod(uPuN) Aod是開環(huán)差模放大倍數(shù)。

4、,(uPuN)的數(shù)值大于一定值時(shí)，集成運(yùn)放的輸出不是UOM , 就是UOM，即集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)。,.,6.1 反饋得基本概念及判斷方法,反饋的判斷方法,一、有無反饋的判斷,反饋與反饋通路 （1）我們判斷一個(gè)電路是否有反饋，是通過分析它是否存在反饋通路而進(jìn)行的，而反饋通路是跨接在輸出和輸入間的網(wǎng)絡(luò)。 （2）若電路中不存在反饋開環(huán),反饋通路 （反饋網(wǎng)絡(luò)）,信號(hào)的正向傳輸,（3）若電路中存在反饋閉環(huán),.,6.1 反饋得基本概念及判斷方法,反饋的判斷方法,二、反饋極性的判斷,判斷電路中反饋的正、負(fù)極性用瞬時(shí)極性法： （1）按中頻段考慮，即不考慮電路中所有的電容對(duì)相位的影響。 （2）用正、負(fù)號(hào)（+

5、、-）或箭頭（、）表示電路中各關(guān)鍵點(diǎn)對(duì)“地”的電位的瞬時(shí)極性（或瞬時(shí)變化），這種表示要符合放大器的基本原理。 共射極放大器：集電極與基極電位反相； 共基極放大器：集電極與發(fā)射極電位同相； 共集極放大器：發(fā)射極與基極電位同相； 集成運(yùn)放電路：看xf是加在同相端還是反相端 （3）要逐級(jí)進(jìn)行。最后看反饋到輸入端的信號(hào)的瞬時(shí)極性，若與原輸入信號(hào)的位相相同，則為正反饋，若與原輸入信號(hào)的位相相反，則為負(fù)反饋。,.,.,(+),(+),(-),(-),(-),反饋通路,負(fù)反饋,負(fù)反饋,(+),(+),(-),(-),(-),凈輸入量,反饋通路,正反饋與負(fù)反饋判斷舉例,.,(+),(+),(-),(-),凈輸

6、入量,正反饋,反饋通路,級(jí)間反饋通路,(+),(+),(+),(+),(-),(-),級(jí)間負(fù)反饋,正反饋與負(fù)反饋判斷舉例,(-),.,(-),.,6.1 反饋得基本概念及判斷方法,反饋的判斷方法,三、直流反饋與交流反饋的判斷,交、直流反饋判斷舉例,.,(+),(+),(+),(+),交流負(fù)反饋,(+),交、直流反饋判斷舉例,交流負(fù)反饋,(-),(+),(-),(+),(+),.,反饋判斷：,習(xí)題6.4，6.5,.,6.2負(fù)反饋放大電路的四種基本組態(tài),6.2.1 分析要點(diǎn) 6.2.2 四種基本組態(tài) 6.2.3 反饋組態(tài)的判斷,.,6.2.1 分析要點(diǎn),1. 類型,由此可組成四種組態(tài)：,輸入端：反

7、饋信號(hào)在輸入端的聯(lián)接分為串聯(lián)和并聯(lián)兩種方式。,輸出端：反饋信號(hào)在輸出端分為取電壓和取電流兩種方式。,電壓串聯(lián),電壓并聯(lián),電流串聯(lián),電流并聯(lián),.,6.2.2四種反饋組態(tài),一、電壓串聯(lián)負(fù)反饋,瞬時(shí)極性如圖：反饋電壓為：,集成運(yùn)放同相輸入端和反相輸入端的電流iPiN0，為虛斷； 集成運(yùn)放同相輸入端和反相輸入端的電壓uPuN，為虛短；,所以：uIuPuNuF,表明電路引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋后，只要R1和R2確定，uO僅僅取決于uI，與負(fù)載無關(guān)?？梢钥闯蓇I控制uO的電壓源，輸出內(nèi)阻很小。,.,補(bǔ)充：集成電路的表示方式(第四章，4.1),集成運(yùn)放同相輸入端和反相輸入端的電流iPiN0，為虛斷； 集成運(yùn)放同相

8、輸入端和反相輸入端的電壓uPuN，為虛短；,.,6.2.2四種反饋組態(tài),二、電流串聯(lián)負(fù)反饋,所以：uIuPuNuF,表明電路引入電流串聯(lián)負(fù)反饋后，只要R1確定，iO僅僅取決于uI。 可以看成uI控制iO的電流源，輸出電阻趨于無窮大。,.,當(dāng)某種原因使輸出電流iO增大，產(chǎn)生如下過程：,小結(jié)： 1.電壓負(fù)反饋能夠穩(wěn)定輸出電壓， 電流負(fù)反饋能夠穩(wěn)定輸出電流。 2.串聯(lián)負(fù)反饋電路的輸入電流很小，適用于輸入信號(hào)為恒流源或近似恒壓源的情況。,.,6.2.2四種反饋組態(tài),三、電壓并聯(lián)負(fù)反饋,集成運(yùn)放的Aod與rid趨于無窮大uPuN0,表明電路引入電壓并聯(lián)負(fù)反饋后，只要R確定，uO僅僅取決于iI。 可以看成

9、 iI 控制 uO 的電壓源，輸出電阻趨于零。,.,6.2.2四種反饋組態(tài),四、電流并聯(lián)負(fù)反饋,集成運(yùn)放的Aod與rid趨于無窮大uPuN0,表明電路引入電流并聯(lián)負(fù)反饋后，只要R1和R2確定，iO僅僅取決于iI。 可以看成 iI 控制 iO 的電流源，輸出電阻趨于無窮大。,.,小結(jié)：,閉環(huán)放大系數(shù)：,電壓串聯(lián)負(fù)反饋,電流并聯(lián)負(fù)反饋,電壓并聯(lián)負(fù)反饋,電流串聯(lián)負(fù)反饋,放大電路中引入電壓負(fù)反饋還是電流負(fù)反饋，取決于負(fù)載預(yù)得到的穩(wěn)定的電壓還是穩(wěn)定的電流； 引入串聯(lián)負(fù)反饋還是并聯(lián)負(fù)反饋，取決于輸入信號(hào)是恒流源還是恒壓源。,.,1. 四種組態(tài)的判斷方法,電流：將負(fù)載短路，反饋量仍然存在。,電壓：將負(fù)載短路

10、，反饋量為零。,6.2.3反饋組態(tài)的判斷,.,電壓反饋與電流反饋（一）,電壓反饋,.,電壓反饋與電流反饋（二）,從電路的連接方式上： 凡是直接從uO端口引回的反饋為電壓反饋，否則為電流反饋,電流反饋,.,串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋（一）,串聯(lián)反饋,.,串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋（一）,并聯(lián)反饋,從電路的連接方式上： 凡是直接引回到Xi端口的反饋為并聯(lián)反饋，否則為串聯(lián)反饋,.,例,電流并聯(lián)負(fù)反饋,.,例,例，組態(tài)判斷,電壓并聯(lián)負(fù)反饋,.,例題，組態(tài)判斷,.,6.3負(fù)反饋放大電路的方框圖及表示方法,6.3.1方框圖表示方法 6.3.2四種組態(tài)的方框圖 6.3.3負(fù)反饋放大電路的一般表達(dá)式 6.3.4基本放大電路,

11、.,6.3.1方框圖表示,AF稱為電路的環(huán)路放大倍數(shù)。,.,信號(hào) 在四種反饋?zhàn)钁B(tài)中的具體形式,電壓串聯(lián),電壓并聯(lián),電流串聯(lián),電流并聯(lián),.,6.3.2四種組態(tài)的方框圖,.,表6.3.1 四種組態(tài)負(fù)反饋放大電路的比較,.,6.3.3 負(fù)反饋放大電路的一般表達(dá)式,當(dāng)電路引入負(fù)反饋時(shí)，AF0,表明引入負(fù)反饋后電路的放大系數(shù)等于基本放大電路放大倍數(shù)的（1+AF）分之一，而且：A，F(xiàn)和Af同符號(hào)。,.,反饋深度的討論,一般負(fù)反饋,稱為反饋深度,深度負(fù)反饋,正反饋,說明電路在輸入量為零時(shí)就有輸出，電路產(chǎn)生自激振蕩,.,6.3.4 負(fù)反饋放大電路的基本放大電路,負(fù)反饋放大電路分解成基本放大電路，反饋網(wǎng)絡(luò)單向化

12、,根據(jù)網(wǎng)絡(luò)定理： 當(dāng)考慮反饋網(wǎng)絡(luò)在輸入端的負(fù)載效應(yīng)時(shí)，應(yīng)令輸出量的作用為零； 當(dāng)考慮反饋網(wǎng)絡(luò)在輸出端的負(fù)載效應(yīng)時(shí)，應(yīng)令輸入量的作用為零。,一般方法： 1.找出反饋網(wǎng)絡(luò) 2.求解反饋網(wǎng)絡(luò)在放大電路輸入端的等效電阻。 對(duì)電壓反饋，令uO0，即輸出端短路 對(duì)電流反饋，令iO0，將iO所在回路斷開,3.求解反饋網(wǎng)絡(luò)在放大電路輸出端的等效電阻。 對(duì)串聯(lián)負(fù)反饋，令iI0，即斷開放大電路輸入級(jí)與反饋網(wǎng)絡(luò)的連接 對(duì)并聯(lián)負(fù)反饋，令輸入端接地,.,負(fù)反饋放大電路基本放大電路,.,.,6.4深度負(fù)反饋放大電路放大倍數(shù)的分析,6.4.1深度負(fù)反饋的實(shí)質(zhì) 6.4.2反饋網(wǎng)絡(luò)的分析 6.4.3放大倍數(shù)的分析,.,6.4.

13、1深度負(fù)反饋的實(shí)質(zhì),1. 深度負(fù)反饋的特點(diǎn),即，深度負(fù)反饋條件下，閉環(huán)增益只與反饋網(wǎng)絡(luò)有關(guān),由于,則,又因?yàn)?代入上式,得,輸入量近似等于反饋量,凈輸入量近似等于零,由此可得深度負(fù)反饋條件下，基本放大電路“兩虛”的概念,.,1. 深度負(fù)反饋的特點(diǎn),串聯(lián)負(fù)反饋，輸入端電壓求和。,深度負(fù)反饋條件下,虛短,虛斷,虛短,虛斷,并聯(lián)負(fù)反饋，輸入端電流求和。,.,6.4.2反饋網(wǎng)絡(luò)的分析,確定反饋網(wǎng)絡(luò)，求解反饋系數(shù)。,.,6.4.3放大倍數(shù)的分析,一、電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路,二、電流串聯(lián)負(fù)反饋電路,.,6.4.3放大倍數(shù)的分析,三、電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路,.,6.4.3放大倍數(shù)的分析,四、電流并聯(lián)負(fù)反饋電路,總結(jié)

14、步驟：,1.正確判斷反饋組態(tài)；,2.求反饋系數(shù)；,3.利用F求解Af，Auf；用瞬時(shí)極性法判斷Uo和Ui的相位關(guān)系。,.,例題6.4.1，6.4.2,.,例題6.4.3，6.4.4,.,電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路 (a) 集成運(yùn)放構(gòu)成的電路； (b) 分立元件構(gòu)成的電路,電路的形式,.,電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大電路 (a) 集成運(yùn)放構(gòu)成的電路； (b) 分立元件構(gòu)成的電路,.,電流串聯(lián)負(fù)反饋放大電路 (a) 集成運(yùn)放構(gòu)成的電路； (b) 分立元件構(gòu)成的電路,.,電流并聯(lián)負(fù)反饋放大電路 (a) 集成運(yùn)放構(gòu)成的電路； (b) 分立元件構(gòu)成的電路,.,6.5負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響,6.5.1穩(wěn)定放大系數(shù)

15、6.5.2改變輸入電阻和輸出電阻 6.5.3展寬頻帶 6.5.4減小非線性失真 6.5.5放大電路中引入負(fù)反饋的一般原則,.,6.5.1穩(wěn)定放大系數(shù),閉環(huán)時(shí),則,中頻，只考慮幅值有,另一方面,在深度負(fù)反饋條件下,即閉環(huán)增益只取決于反饋網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)反饋網(wǎng)絡(luò)由穩(wěn)定的線性元件組成時(shí)，閉環(huán)增益將有很高的穩(wěn)定性。,例：1+AF=100時(shí)，A=100010% 即dA/A=10% 則dAf/Af=0.1%, Af=100.1%,表明引入負(fù)反饋后，Af的相對(duì)變化量 僅為其基本放大電路放大倍數(shù)A的相對(duì)變化量 的(1+AF)分之一，也就是Af的穩(wěn)定性是A的(1+AF)倍。,放大倍數(shù)的穩(wěn)定性是基本放大電路的 倍。,.,

16、6.5.2 改變輸入電阻和輸出電阻,一. 對(duì)輸入電阻的影響,1.引入串聯(lián)負(fù)反饋時(shí),對(duì)輸入電阻的影響僅與反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大電路輸入端的接法有關(guān)，即決定于是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋。,無反饋時(shí)：,結(jié)論：,引入串聯(lián)負(fù)反饋，使引入反饋的支路的等效電阻增大到原來的（1AF）倍。,.,串聯(lián)負(fù)反饋對(duì)輸入電阻影響的討論,引入串聯(lián)負(fù)反饋，對(duì)圖示兩電路的輸入電阻所產(chǎn)生的影響一樣碼？ Rb1支路在引入反饋前后對(duì)輸入電阻的影響有無變化？,.,6.5.2 改變輸入電阻和輸出電阻,一、對(duì)輸入電阻的影響 （1）串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增加-特殊說明,無反饋時(shí)：RiRb1/rbe+(1+)Re1,引入反饋時(shí)，對(duì)Rb1不產(chǎn)生影響，Ri

17、f(1+AF)Ri,整個(gè)電路的RifRb1/Rif, 反饋僅僅影響引入反饋的支路,.,2. 引入并聯(lián)負(fù)反饋時(shí),串聯(lián)負(fù)反饋增大輸入電阻，并聯(lián)負(fù)反饋減小輸入電阻。,無反饋時(shí)：,.,二. 對(duì)輸出電阻的影響,1. 引入電壓負(fù)反饋時(shí),對(duì)輸出電阻的影響僅與反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大電路輸出端的接法有關(guān)，即決定于是電壓反饋還是電流反饋。 電壓負(fù)反饋減小輸出電阻，電流負(fù)反饋增大輸出電阻。,所取電流已在其負(fù)載效應(yīng)中考慮,.,2.引入電流負(fù)反饋時(shí),所取電壓已在其負(fù)載效應(yīng)中考慮,.,電流負(fù)反饋對(duì)輸出電阻影響的討論,Rc2支路在引入反饋前后對(duì)輸出電阻的影響有無變化？,引入電流負(fù)反饋，使引出反饋的支路的等效電阻增大到原來的（1

18、AF）倍。,.,負(fù)反饋對(duì)輸入電阻和輸出電阻的影響,.,設(shè)開環(huán)放大器的高頻區(qū)頻響函數(shù)為,加負(fù)反饋后閉環(huán)增益的頻響函數(shù)應(yīng)為,6.5.3 擴(kuò)展頻帶,.,加負(fù)反饋后，fhf為fh的(1+AmF)倍，中頻區(qū)增益Amf為Am的1/ (1+AmF)倍。 同理，負(fù)反饋放大器的下限頻率flh是開環(huán)放大器的下限頻率fl的1/ (1+AmF)倍。 即：,.,開環(huán)幅頻響應(yīng),閉環(huán)幅頻響應(yīng),6.5.3 擴(kuò)展頻帶,引入負(fù)反饋后使通頻帶擴(kuò)展了(1+AF)倍,.,6.5.4 減少非線性失真,若輸入信號(hào)本身就是失真波形，是不能靠引入負(fù)反饋來改善的。只有放大器內(nèi)部所產(chǎn)生的非線性失真用負(fù)反饋改善才有效。,.,（三）抑制噪聲和干擾 負(fù)

19、反饋能將噪聲和干擾抑制(1+AF)倍 注意： 1、放大電路引入負(fù)反饋后，信噪比并沒有提高 2、若干擾或噪聲與輸入信號(hào)同時(shí)由外界引入，靠負(fù)反饋無濟(jì)于事。,.,6.5.5為改善性能引入負(fù)反饋的一般原則,要穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn),引直流負(fù)反饋,要改善電路的動(dòng)態(tài)性能,引交流負(fù)反饋,要穩(wěn)定輸出電壓,引電壓負(fù)反饋,要穩(wěn)定輸出電流,引電流負(fù)反饋,當(dāng)信號(hào)源為恒壓源或內(nèi)阻較小的電壓源，要增大輸入電阻,引串聯(lián)負(fù)反饋,當(dāng)信號(hào)源為恒流源或內(nèi)阻較大的電流源，要減小輸入電阻,引并聯(lián)負(fù)反饋,說明：引入負(fù)反饋雖然可以改善電路的性能，然而，若處理不當(dāng)，則電路將產(chǎn)生自激振蕩，使改善性能的愿望落空。,在需要進(jìn)行信號(hào)變換時(shí)，選擇合適的組態(tài)。

20、,.,(1)引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋,解：,求:,例,(+),(+),(),(),(),正反饋,.,(1)引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋,解：,求:,例,(+),(+),(+),(+),(+),電壓串聯(lián)負(fù)反饋,.,(2)引入電壓并聯(lián)負(fù)反饋,解：,求:,例,(+),(+),(+),(+),(+),正反饋,.,解：,求:,例,(+),(+),(),(),(),電壓并聯(lián)負(fù)反饋,(2)引入電壓并聯(lián)負(fù)反饋,.,(3)引入電流串聯(lián)負(fù)反饋,解：,求:,例,(+),(+),(),(+),(+),電流串聯(lián)負(fù)反饋,.,(4)引入電流并聯(lián)負(fù)反饋,解：,求:,例,(+),(+),(+),(),(),電流并聯(lián)負(fù)反饋,.,例題6.5.1,

21、(+),(-),(-),(+),(+),.,(+),(-),(-),(-),(),.,(+),(+),(+),(),(),.,練習(xí). 電路如下圖所示。 （1）合理連線，接入信號(hào)源和反饋，使電路的輸入電阻增大，輸出電阻減?。?（2）若 ，則RF應(yīng)取多少千歐？,.,負(fù)反饋放大電路的分析方法,步驟,(1) 找出信號(hào)放大通路和反饋通路,(2) 用瞬時(shí)極性法判斷正、負(fù)反饋,(3) 判斷交、直流反饋,(4) 判斷反饋?zhàn)钁B(tài),(5) 標(biāo)出輸入量、輸出量及反饋量,(6) 估算深度負(fù)反饋條件下電路的,任務(wù)：求出各項(xiàng)電路指標(biāo)與電路中有關(guān)元件參數(shù)之間的關(guān)系,方法：1、微變等效電路分析法 2、方框圖法 3、若為深度負(fù)反

22、饋，則計(jì)算更簡(jiǎn)單 4、回路增益法,.,6.6負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性,6.6.1負(fù)反饋放大電路自激振蕩的原因和條件 6.6.2負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性的分析 6.6.3負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性的判斷 6.6.4自激振蕩的消除方法,.,6.6.1 自激產(chǎn)生的原因及工作條件,1. 自激振蕩現(xiàn)象,在不加任何輸入信號(hào)的情況下，放大電路仍會(huì)產(chǎn)生一定頻率的信號(hào)輸出。,2. 產(chǎn)生原因,在高頻區(qū)或低頻區(qū)產(chǎn)生的附加相移達(dá)到180，使中頻區(qū)的負(fù)反饋在高頻區(qū)或低頻區(qū)變成了正反饋，當(dāng)滿足了一定的幅值條件時(shí)，便產(chǎn)生自激振蕩。,.,3. 自激振蕩條件,自激振蕩,反饋深度,即,又,得自激振蕩條件,幅值條件,相位條件（附加相移）,注：

23、輸入端求和的相位（-1）不包含在內(nèi),閉環(huán)增益,6.6.1 自激產(chǎn)生的原因及工作條件,.,3. 自激振蕩條件,自激振蕩條件,說明：（1）一級(jí)或兩級(jí)負(fù)反饋放大電路是穩(wěn)定的，三級(jí)或三級(jí)以上的負(fù)反饋電路，在深度負(fù)反饋的條件下，由可能產(chǎn)生自激振蕩。 （2）為使負(fù)反饋放大器能夠穩(wěn)定地工作，必須設(shè)法破壞自激振蕩的條件,在 時(shí),在 時(shí),使,使,6.6.1 自激產(chǎn)生的原因及工作條件,.,1.穩(wěn)定工作條件,破壞自激振蕩條件,或?qū)憺?其中,Gm幅值裕度，一般要求Gm -10dB,m相位裕度，一般要求m 45,保證可靠穩(wěn)定， 留有余地。,6.6.2 穩(wěn)定性分析,f0: 滿足自激振蕩相位條件的頻率 fc:滿足自激振蕩幅

24、值條件的頻率 Gm20log|AF| f=f0 m=180-|A+F| f=fc 判穩(wěn)：若不存在f0，則電路穩(wěn)定 若存在f0，f0fc,電路穩(wěn)定。,.,負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性的判斷,fc,f0,滿足起振條件,電路不穩(wěn)定,電路穩(wěn)定,f0 fc，電路不穩(wěn)定，會(huì)產(chǎn)生自激振蕩； f0 fc，電路穩(wěn)定，不會(huì)產(chǎn)生自激振蕩。,.,穩(wěn)定裕度,電路穩(wěn)定,Gm,幅值裕度,相位裕度,Gm10dB，且m45，負(fù)反饋放大電路才具有可靠的穩(wěn)定性。,.,2. 負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性分析,環(huán)路增益的幅頻響應(yīng)寫為,利用波特圖分析,即該點(diǎn)滿足,6.6.2 穩(wěn)定性分析,.,判斷穩(wěn)定性方法:,若P點(diǎn)在 水平線之下，穩(wěn)定；否則不穩(wěn)定。,或

25、,6.6.3 穩(wěn)定性判斷,.,負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性判斷分析,基本放大電,基本放大,反饋深度越深，越容易自激。,6.6.3 穩(wěn)定性判斷,.,思考,如果 在0dB線以上只有一個(gè)轉(zhuǎn)折頻率，則無論反饋深度如何，電路都能穩(wěn)定工作，對(duì)嗎？（假設(shè)F 為無源網(wǎng)絡(luò)）,最大為 1，即,無論反饋深度如何，P點(diǎn)都交在 的-20dB/十倍頻程處，放大電路是穩(wěn)定的。,., 通過以上分析可知，要保證負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定工作，必須破壞自激條件。通常是在相位條件滿足，即反饋為正時(shí)，破壞振幅條件，使反饋信號(hào)幅值不滿足原輸入量；或者在振幅條件滿足，反饋量足夠大時(shí)，破壞相位條件，使反饋無法構(gòu)成正反饋。 根據(jù)這兩個(gè)原則，克服自激振蕩的方

26、法有:,6.6.4負(fù)反饋放大電路自激振蕩的消除方法,(1) 減小反饋環(huán)內(nèi)放大電路的級(jí)數(shù)。因?yàn)榧?jí)數(shù)越多，由于耦合電容和半導(dǎo)體器件的極間電容所引起的附加相移越大，負(fù)反饋越容易過渡成正反饋。一般來說，兩級(jí)以下的負(fù)反饋放大電路產(chǎn)生自激的可能性較小，因?yàn)槠涓郊酉嘁频臉O限值為180， 當(dāng)達(dá)到此極限值時(shí)，相應(yīng)的放大倍數(shù)已趨于零，振幅條件不滿足。所以實(shí)際使用的負(fù)反饋放大電路的級(jí)數(shù)一般不超過兩級(jí)， 最多三級(jí)。,.,(3) 在放大電路的適當(dāng)位置加補(bǔ)償電路。為了克服自激振蕩， 又不使放大電路的性能改善受到影響，通常在負(fù)反饋放大電路中接入由C或RC構(gòu)成的各種校正補(bǔ)償電路，來破壞電路的自激條件，以保證電路穩(wěn)定工作。,(

27、2) 減小反饋深度。當(dāng)負(fù)反饋放大電路的附加相移達(dá)到180，滿足自激振蕩的相位條件時(shí)，能夠防止電路自激的唯一方法是不再讓它滿足振幅條件，即限制反饋深度，使它不能大于或等于1，這就限制了中頻時(shí)的反饋深度不能太大。顯然，這種方法會(huì)影響放大電路性能的改善。 ,.,四、消除自激振蕩的方法,1. 簡(jiǎn)單滯后補(bǔ)償,常用的方法為滯后補(bǔ)償方法。 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)。,在最低的上限頻率所在回路加補(bǔ)償電容。,補(bǔ)償電容,.,1. 簡(jiǎn)單滯后補(bǔ)償,最大附加相移為-135,具有45的相位裕度，故電路穩(wěn)定,補(bǔ)償前,補(bǔ)償后,滯后補(bǔ)償法是以頻帶變窄為代價(jià)來消除自激振蕩的。,.,2. 密勒補(bǔ)償,在獲得同樣補(bǔ)

28、償?shù)那闆r下，補(bǔ)償電容比簡(jiǎn)單滯后補(bǔ)償?shù)碾娙菪〉枚唷?在最低的上限頻率所在回路加補(bǔ)償電容。,補(bǔ)償前,補(bǔ)償后,.,3. RC 滯后補(bǔ)償：在最低的上限頻率所在回路加補(bǔ)償。,上式表明，最大附加相移為180，不滿足起振條件，閉環(huán)后一定不會(huì)產(chǎn)生自激振蕩，電路穩(wěn)定。,.,RC 滯后補(bǔ)償與簡(jiǎn)單滯后補(bǔ)償比較,簡(jiǎn)單補(bǔ)償后的幅頻特性,RC滯后補(bǔ)償后的幅頻特性,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(jiǎn)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?，略?.,例題6.6.2 P290,.,習(xí)題6.20（1）,解：（1）電路一定會(huì)產(chǎn)生自激振蕩 因?yàn)? 在f 103Hz時(shí)附加相移為45， 在f 104Hz時(shí)附加相移約為135，在f 105Hz時(shí)附加相移約為225，因此附加相移為180的頻率在104Hz105Hz之間，此時(shí),故一定會(huì)產(chǎn)生自激振蕩。,.,練習(xí)題 一、填空 選擇合適答案填入空內(nèi)。 A電壓 B電流 C串聯(lián) D并聯(lián) （1）為了穩(wěn)定放大電路的輸出電壓，應(yīng)引入 負(fù)反饋； （2）為了穩(wěn)定放大電路