放大電路的反饋 電路知識講解

1、放大電路中的反饋,1反饋的概念 2反饋極性的判斷 3反饋的組態(tài) 4反饋對電路的影響,反饋的概念（1）,反饋是指將系統(tǒng)中的輸出量的一部分或全部，按一定的方式引回到系統(tǒng)的輸入端，從而影響原系統(tǒng)的輸入量的過程。,反饋結(jié)構(gòu)示意框圖,Xi,Xo,Xf,Xid,不含反饋放大,反饋網(wǎng)絡(luò),輸入,輸出,反饋信號,凈輸入信號,反饋基本關(guān)系,1、開環(huán)放大倍數(shù)A,2、反饋系數(shù)F,3、閉環(huán)放大倍數(shù)Af,Xid=Xi-Xf,反饋的概念（2）,反饋的分類,交流反饋,直流反饋,交直流反饋,：只對交流具有反饋?zhàn)饔?：只對直流具有反饋?zhàn)饔?：對交直流都具有反饋?zhàn)饔?反饋在哪？,輸入回路,輸出回路,Re與Ce構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò),該反饋是

2、什么類型？,判斷在交、直流通路中，反饋是否存在,直流通路,交流通路,交直流反饋,交流反饋,例：判斷Rf反饋類型,增加隔直電容C后，Rf只對交流起反饋?zhàn)饔谩?end,反饋極性的判斷（1）,反饋極性的分類,正反饋,負(fù)反饋,：當(dāng)|Af|A|時，稱系統(tǒng)引入了正反饋。,：當(dāng)|Af|A|時，稱系統(tǒng)引入了負(fù)反饋。,反饋極性的判斷,在輸入信號Xi一定的條件下,若|Af|A|，則必|Xid|Xi|；,若|Af|A|，則必|Xid|Xi|；,正反饋使|Xid|增大，負(fù)反饋使|Xid|減小。,我們將采用“瞬時電位增量法”來判斷反饋的極性。,反饋極性的判斷（2）,電位增量變化原則,+UA,UB+,+VN,VM+,VN

3、=UA VM=UB,可計算出P點(diǎn)增量為：,設(shè)UAUB，則有：VNVPVM,結(jié)論：兩個增量不同的點(diǎn)相聯(lián)后，該點(diǎn)的增量介于相聯(lián)前兩點(diǎn)的增量之間。,將兩個增量不同的點(diǎn)相聯(lián)后，該點(diǎn)的增量介于相聯(lián)前兩點(diǎn)的增量之間。,電位增量變化原則：,+UA,UB+,+VN,VM+,VN=UA VM=UB,設(shè)UAUB，則有：VNVPVM,反饋極性的判斷（3）,“瞬時電位增量法”判斷反饋極性的步驟,斷開反饋網(wǎng)絡(luò)的輸出端,以圖示運(yùn)算放大器構(gòu)成的電路為例,反饋在哪 里？,在放大電路輸入端加增量ui0,a,b,計算斷開點(diǎn)處增量的大小,顯然b點(diǎn)的增量Vbui,由于運(yùn)放中有 u0=-Auui，則,a點(diǎn)的增量va=u0=-Auui,

4、所以a、b點(diǎn)聯(lián)接后該點(diǎn)增量V為,vaVVb,判斷凈輸入Xid的變化 若加入反饋后| Xid|增大，則為正反饋 若加入反饋后| Xid|減小，則為負(fù)反饋,對本題，未加反饋時| Xid| =Vb，加反饋后| Xid| =V，所以電路中存在負(fù)反饋。,反饋極性的判斷（4）,判斷圖示運(yùn)算放大器中反饋的極性,（1）斷開反饋網(wǎng)絡(luò)的輸出端,反饋在哪 里？,b,a,（2）在放大電路輸入端加增量 ui0,（3）計算斷開點(diǎn)處增量V的大小,因為Vb=0，Va=U0=-Auui,所以，VaVVb，即V0,（4）判斷凈輸入| Xid|的變化,因為未加反饋時| Xid|的增量xid=ui,加反饋后| Xid|的增量xid=

5、ui-Vui,即加反饋后| Xid|增加，所以該反饋為正反饋,例：判斷Rf是否負(fù)反饋,end,反饋的組態(tài)(topologies)（1）,反饋所取輸出信號可以是電壓或電流,電壓型反饋,電流型反饋,反饋在輸入端的疊加信號可以是電壓或電流,串聯(lián)型反饋,并聯(lián)型反饋,-信號以電壓形式疊加,-信號以電流形式疊加,反饋的組態(tài),電壓串聯(lián)型反饋(Series-shunt),電壓并聯(lián)型反饋(Shunt-shunt),電流串聯(lián)型反饋(Series-series),電流并聯(lián)型反饋(shunt-Series),反饋的組態(tài)（2）,四種反饋組態(tài)的框圖如下所示,電壓串聯(lián)型,取輸出電壓為反饋信號,反饋信號在輸入回路中以電壓形式

6、疊加,X0=U0,Ui=Ui-Uf,為加強(qiáng)反饋效果，信號源內(nèi)阻要盡量小。,反饋的組態(tài)（3）,電壓并聯(lián)型,取輸出電壓為反饋信號,X0=U0,反饋信號在輸入回路中以電流形式疊加,Ii=Ii-If,為加強(qiáng)反饋效果，信號源內(nèi)阻要盡量大。,反饋的組態(tài)（4）,電流串聯(lián)型,取輸出電流為反饋信號,X0=I0,反饋信號在輸入回路中以電壓形式疊加,Ui=Ui-Uf,為加強(qiáng)反饋效果，信號源內(nèi)阻要盡量小。,反饋的組態(tài)（5）,電流并聯(lián)型,取輸出電流為反饋信號,X0=I0,反饋信號在輸入回路中以電流形式疊加,Ii=Ii-If,為加強(qiáng)反饋效果，信號源內(nèi)阻要盡量大。,反饋的組態(tài)（6）,反饋組態(tài)的判斷方法,電壓反饋與電流反饋的

7、判斷方法-輸出短路法,若反饋仍存在，則為電流型反饋,若反饋消失，則為電壓型反饋,串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋的判斷方法-輸入短路法,若反饋信號仍可加入放大器輸入端，則為串聯(lián)型反饋,若反饋信號被短路線旁路，不能加入放大器輸入端，則為并聯(lián)型反饋,反饋的組態(tài)（7）,串聯(lián)并聯(lián)反饋的簡單判斷方法,當(dāng)反饋信號與輸入信號分別接在輸入的兩端，則為串聯(lián)反饋,當(dāng)反饋信號與輸入信號接在輸入的同一端，則為并聯(lián)反饋,-,為并聯(lián)反饋,為串聯(lián)反饋,例1：判斷圖示放大電路的反饋組態(tài),（1）用“瞬時電位增量法”判斷反饋極性,b,a,因為未加反饋時Xid的增量xid=ui,加反饋后Xid的增量xid=ui-Vui,即加反饋后Xid減小，所

8、以該反饋為負(fù)反饋,（2）用“輸出短路法”判斷反饋輸出端組態(tài),由等效電路可見，放大電路的反饋消失，則反饋為電壓型。,（3）用“輸入短路法”判斷反饋輸入端組態(tài),由等效電路可見，放大電路的反饋信號仍然可加入到電路的輸入端，則反饋為串聯(lián)型。,結(jié)論：圖示放大電路的反饋為電壓串聯(lián)型負(fù)反饋,下面我們通過幾個實際放大電路，介紹反饋組態(tài)的判斷方法,例2：判斷圖示放大電路的反饋組態(tài),（1）判斷反饋極性,K,加反饋后Xid減小，所以該反饋為負(fù)反饋,（2）判斷反饋輸出端組態(tài),由等效電路可見，放大電路的反饋消失，則反饋為電壓型。,結(jié)論：圖示放大電路的反饋為電壓并聯(lián)型負(fù)反饋,（3）因為反饋信號與輸入 信號接在輸入的同一端

9、， 則為并聯(lián)反饋,例3：判斷圖示放大電路的反饋組態(tài),k,（1）判斷反饋極性,加反饋后Xid減小，所以該反饋為負(fù)反饋,（2）判斷反饋輸出端組態(tài),由等效電路可見，放大電路的反饋仍然存在，則反饋為電流型。,（3）判斷反饋輸入端組態(tài),由等效電路可見，放大電路的反饋信號仍然可加入到電路的輸入端，則反饋為串聯(lián)型。,結(jié)論：圖示放大電路的反饋為電流串聯(lián)型負(fù)反饋,例4：判斷圖示放大電路的反饋組態(tài),結(jié)論：圖示放大電路的反饋為電流并聯(lián)型負(fù)反饋,級間反饋,end,例5：判斷Rf是否負(fù)反饋，若是，判斷反饋的組態(tài)。,uo,uf,ube=ui-uf,uc1,ub2,uc2,uo,此電路是交流電壓串聯(lián)負(fù)反饋,負(fù)反饋對放大電路

10、性能的影響（1）,1、降低放大倍數(shù),由反饋的基本關(guān)系可知,因為對于負(fù)反饋放大電路|1+AF|1，所以|Af|A|,定義：|1+AF|為反饋深度。 當(dāng)|1+AF|1時，稱放大電路具有深度負(fù)反饋，此時：,閉環(huán)放大倍數(shù)與開環(huán)放大倍數(shù)無關(guān),例：已知一反饋放大電路A=104，當(dāng)F=0.01時，求Af。,解：反饋深度 1+AF=1+1040.01=101，則,若采用近似關(guān)系，有,與精確計算相比，誤差為1%。,負(fù)反饋對放大電路性能的影響（2）,2、提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性,在中頻條件下，對 微分，有,對上式同除Af，有,對負(fù)反饋電路，因為|1+AF|1，所以,結(jié)論：閉環(huán)放大倍數(shù)的穩(wěn)定性比開環(huán)提高|1+AF|倍,

11、例：已知放大電路A=100、F=0.05，如果A產(chǎn)生30%的變化，求Af的變化率。,Af的變化率為：,解：反饋深度 1+AF=1+1000.05=6，則,Xi,Xo,Xf,Xid,輸入正弦信號,輸出信號底部失真,反饋信號存在失真,凈輸入信號失真,輸出信號改善,3、改善輸出波形的非線性失真,負(fù)反饋對放大電路性能的影響（3）,負(fù)反饋對放大電路性能的影響（4）,4、展寬放大器的通頻帶,未加負(fù)反饋時,此時|dA/A|= 1-0.707=0.293,加負(fù)反饋時,因為|dAf/Af|dA/A| 所以頻帶展寬,可以證明，展寬倍數(shù)為|1+AF|,負(fù)反饋對放大電路性能的影響（5）,5、負(fù)反饋對輸入電阻的影響,串

12、聯(lián)負(fù)反饋提高輸入電阻,未加負(fù)反饋時，放大電路開環(huán)輸入電阻為,加入負(fù)反饋后，放大電路閉環(huán)輸入電阻為,因為，,代入上式，則,即,結(jié)論：串聯(lián)型負(fù)反饋使輸入電阻提高|1+AF|倍,負(fù)反饋對放大電路性能的影響（6）,并聯(lián)負(fù)反饋降低輸入電阻,未加負(fù)反饋時，放大電路開環(huán)輸入電阻為,加入負(fù)反饋后，放大電路閉環(huán)輸入電阻為,因為，,代入上式，則,即,結(jié)論：并聯(lián)型負(fù)反饋使輸入電阻降低|1+AF|倍,負(fù)反饋對放大電路性能的影響（5）,5、負(fù)反饋對輸入電阻的影響,結(jié)論：并聯(lián)負(fù)反饋降低輸入電阻,-,并聯(lián)負(fù)反饋：,顯然，從ui兩端看過去，放大電路的輸入電阻 =運(yùn)放的輸入電阻/反饋網(wǎng)絡(luò)兩端等效電阻,結(jié)論：串聯(lián)負(fù)反饋提高輸入電阻,串聯(lián)負(fù)反饋：,顯然，從ui兩端看過去，放大電路的輸入電阻 =運(yùn)放的輸入電阻+反饋網(wǎng)絡(luò)兩端等效電阻,負(fù)反饋對放大電路性能的影響（6）,負(fù)反饋對放大電路性能的影響（7）,6、負(fù)反饋對輸出電阻的影響,負(fù)反饋對輸出電阻的影響取決于反饋是電壓反饋還是電流反饋。,電壓型負(fù)反饋使輸出電壓穩(wěn)定性提高 電流型負(fù)反饋使輸出電流穩(wěn)定性提高,輸出電壓穩(wěn)定性提高，意味著輸出電阻減小 輸出電流穩(wěn)定性提高，意味著輸出電阻增大,結(jié)論