《反饋放大電路》PPT課件.ppt

1、模擬電子線路教改課程多媒體課件,第七章課前導(dǎo)讀：,這部分的學(xué)習(xí)內(nèi)容是本課程的重點和難點。主要內(nèi)容是詳細介紹負反饋放大電路的基本工作原理和特點，電路的基本分析和計算，以及在負反饋電路中的自激問題。,模擬電路教改課程多媒體課件,第七章 反饋放大電路,7.1 反饋的基本概念與分類,7.2 負反饋放大電路,7.3 負反饋對放大電路性能的改善,7.4 負反饋放大電路的分析方法,7.5 負反饋放大電路的穩(wěn)定問題,模擬電路教改課程多媒體課件,7.1 反饋的基本概念與分類, 反饋, 電路中的反饋形式, 類型, 四種阻態(tài)的判斷方法,7.1.1 基本概念,7.1.2 四種類型的反饋阻態(tài), 各種反饋類型的特點, 信

2、號源對反饋效果的影響,模擬電路教改課程多媒體課件,7.1.1 基本概念,1. 反饋,將電子系統(tǒng)輸出回路的電量（電壓或電流），送回到輸入回路的過程。,內(nèi)部反饋,外部反饋,模擬電路教改課程多媒體課件,7.1.1 基本概念,1. 反饋,反饋通路信號反向傳輸?shù)那?開環(huán) 無反饋通路,閉環(huán) 有反饋通路,反饋通路 （反饋網(wǎng)絡(luò)）,信號的正向傳輸,模擬電路教改課程多媒體課件,7.1.1 基本概念,2. 電路中的反饋形式,（1）正反饋與負反饋,正反饋：輸入量不變時，引入反饋后輸出量變大了。,負反饋：輸入量不變時，引入反饋后輸出量變小了。,另一角度,正反饋：引入反饋后，使凈輸入量變大了。,負反饋：引入反饋后，使凈

3、輸入量變小了。,判別方法：瞬時極性法。即在電路中，從輸入端開始，沿著 信號流向，標出某一時刻有關(guān)節(jié)點電壓變化的斜率 （正斜率或負斜率，用“+”、“-”號表示）。,模擬電路教改課程多媒體課件,例,(+),(+),(-),(-),(-),凈輸入量,(+),(+),(-),(-),凈輸入量,負反饋,正反饋,反饋通路,反饋通路,級間反饋通路,(+),(+),(+),(+),(-),(-),凈輸入量,級間負反饋,模擬電路教改課程多媒體課件,7.1.1 基本概念,2. 電路中的反饋形式,（2）交流反饋與直流反饋,根據(jù)反饋到輸入端的信號是交流，還是直流，或同時存在，來進行判別。,取決于反饋通路。,例,(+)

4、,(+),(+),(+),交、直流負反饋,(+),模擬電路教改課程多媒體課件,7.1.2 四種類型的反饋組態(tài),1. 類型,由此可組成四種組態(tài)：,輸入端：反饋信號在輸入端的聯(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),2. 四種組態(tài)的判斷方法,電流：將負載短路，反饋量仍然存在。,電壓：將負載短路，反饋量為零。,模擬電路教改課程多媒體課件,例,7.1.2 四種類型的反饋組態(tài),模擬電路教改課程多媒體課件,例,7.1.2 四種類型的反饋阻態(tài),模擬電路教改課程多媒體課件,例,7.1.2 四種類型的反饋組態(tài),模擬電路教改課程多媒

5、體課件,例,7.1.2 四種類型的反饋組態(tài),電流并聯(lián)負反饋,模擬電路教改課程多媒體課件,例,7.1.2 四種類型的反饋組態(tài),模擬電路教改課程多媒體課件,例,7.1.2 四種類型的反饋組態(tài),電壓并聯(lián)負反饋,模擬電路教改課程多媒體課件,例,7.1.2 四種類型的反饋組態(tài),模擬電路教改課程多媒體課件,例,7.1.2 四種類型的反饋組態(tài),電流串聯(lián)負反饋,模擬電路教改課程多媒體課件,7.1.2 四種類型的反饋組態(tài),A. 電壓串聯(lián),RL,電壓負反饋：穩(wěn)定輸出電壓,串聯(lián)反饋：輸入端電壓求和（KVL）,3. 各種反饋類型的特點,模擬電路教改課程多媒體課件,7.1.2 四種類型的反饋組態(tài),3. 各種反饋類型的特

6、點,B. 電流并聯(lián),RL ,電流負反饋：穩(wěn)定輸出電流,并聯(lián)反饋：輸入端電流求和（KCL）,其他兩種組態(tài)有類似的結(jié)論,模擬電路教改課程多媒體課件,7.1.2 四種類型的反饋組態(tài),串聯(lián)反饋,4. 信號源對反饋效果的影響,vID = vI -vF,則vI最好為恒壓源，即信號源內(nèi)阻RS越小越好。,要想反饋效果明顯，就要求vF變化能有效引起vID的變化。,模擬電路教改課程多媒體課件,7.1.2 四種類型的反饋組態(tài),并聯(lián)反饋,4. 信號源對反饋效果的影響,iID = iI -iF,則iI最好為恒流源，即信號源內(nèi)阻RS越大越好。,要想反饋效果明顯，就要求iF變化能有效引起iID的變化。,模擬電路教改課程多媒

7、體課件,7.2 負反饋放大電路的方框圖及增益的一般表達式,7.2.1 負反饋放大電路的方框圖,7.2.2 負反饋放大電路增益的一般表達式,環(huán)路增益,反饋深度的討論,表達式推導(dǎo),構(gòu)成,信號的單向化傳輸,開環(huán)時反饋網(wǎng)絡(luò)的負載效應(yīng),模擬電路教改課程多媒體課件,7.2.1 負反饋放大電路的方框圖,1. 構(gòu)成,信號源,輸出信號,反饋放大電路的輸入信號,反饋信號,基本放大電路的輸入信號（凈輸入信號）,模擬電路教改課程多媒體課件,2. 信號的單向化傳輸,信號的正向傳輸,信號的反向傳輸,信號在反饋網(wǎng)絡(luò)中的正向傳輸,信號在基本放大電路中的反向傳輸,7.2.1 負反饋放大電路的方框圖,模擬電路教改課程多媒體課件,

8、2. 信號的單向化傳輸,信號的正向傳輸,信號的反向傳輸,7.2.1 負反饋放大電路的方框圖,單向化,模擬電路教改課程多媒體課件,7.2.1 負反饋放大電路的方框圖,3. 開環(huán)時反饋網(wǎng)絡(luò)的負載效應(yīng),對輸入口的影響,對輸出口的影響,模擬電路教改課程多媒體課件,7.2.2 負反饋放大電路增益的一般表達式,1. 表達式推導(dǎo),開環(huán)增益（考慮反饋網(wǎng)絡(luò)的負載效應(yīng)）,反饋系數(shù),閉環(huán)增益,因為,所以,已知,即,閉環(huán)增益的一般表達式,又因為,所以,對信號源的增益,模擬電路教改課程多媒體課件,7.2.2 負反饋放大電路增益的一般表達式,1. 表達式推導(dǎo),信號 在四種反饋阻態(tài)中的具體形式,電壓串聯(lián),電壓并聯(lián),電流串聯(lián)

9、,電流并聯(lián),模擬電路教改課程多媒體課件,2. 反饋深度的討論,一般負反饋,7.2.2 負反饋放大電路增益的一般表達式,稱為反饋深度,深度負反饋,正反饋,自激振蕩,模擬電路教改課程多媒體課件,3. 環(huán)路增益,7.2.2 負反饋放大電路增益的一般表達式,模擬電路教改課程多媒體課件,7.3 負反饋對放大電路性能的改善,提高增益的穩(wěn)定性,減少非線性失真,擴展頻帶,對輸入電阻和輸出電阻的影響,為改善性能引入負反饋的一般原則,分析負反饋放大電路的一般步驟,模擬電路教改課程多媒體課件,7.3.1 提高增益的穩(wěn)定性,閉環(huán)時,則,只考慮幅值有,即閉環(huán)增益相對變化量比開環(huán)減小了1+AF倍,另一方面,在深度負反饋條

10、件下,即閉環(huán)增益只取決于反饋網(wǎng)絡(luò)。當反饋網(wǎng)絡(luò)由穩(wěn)定的線性元件組成時，閉環(huán)增益將有很高的穩(wěn)定性。,模擬電路教改課程多媒體課件,7.3.2 減少非線性失真,閉環(huán)時增益減小，線性度變好。,模擬電路教改課程多媒體課件,開環(huán)幅頻響應(yīng),7.3.4 擴展頻帶,上限頻率擴展1+AF倍,下限頻率降低1+AF倍,閉環(huán)幅頻響應(yīng),模擬電路教改課程多媒體課件,7.3.5 對輸入電阻和輸出電阻的影響,串聯(lián)負反饋 增大輸入電阻,并聯(lián)負反饋 減小輸入電阻,電壓負反饋 減小輸出電阻，穩(wěn)定輸出電壓,電流負反饋 增大輸出電阻，穩(wěn)定輸出電流,模擬電路教改課程多媒體課件,為改善性能引入負反饋的一般原則,要穩(wěn)定直流量,引直流負反饋,要穩(wěn)

11、定交流量,引交流負反饋,要穩(wěn)定輸出電壓,引電壓負反饋,要穩(wěn)定輸出電流,引電流負反饋,要增大輸入電阻,引串聯(lián)負反饋,要減小輸入電阻,引并聯(lián)負反饋,模擬電路教改課程多媒體課件,分析負反饋放大電路的一般步驟,(1) 找出信號放大通路和反饋通路,(2) 用瞬時極性法判斷正、負反饋,(3) 判斷交、直流反饋,(4) 判斷反饋阻態(tài),(5) 標出輸入量、輸出量及反饋量,(6) 估算深度負反饋條件下電路的,模擬電路教改課程多媒體課件,7.4 負反饋放大電路的分析方法, 深度負反饋的特點, 各種反饋阻態(tài)的近似計算,7.4.1 深度負反饋條件下的近似計算,*7.4.2 小信號模型分析法, 舉例,模擬電路教改課程多

12、媒體課件,7.4.1 深度負反饋條件下的近似計算,1. 深度負反饋的特點,即，深度負反饋條件下，閉環(huán)增益只與反饋網(wǎng)絡(luò)有關(guān),由于,則,又因為,代入上式,得,輸入量近似等于反饋量,凈輸入量近似等于零,由此可得深度負反饋條件下，基本放大電路“兩虛”的概念,模擬電路教改課程多媒體課件,7.4.1 深度負反饋條件下的近似計算,1. 深度負反饋的特點,串聯(lián)負反饋，輸入端電壓求和。,深度負反饋條件下,虛短,虛斷,虛短,虛斷,并聯(lián)負反饋，輸入端電流求和。,模擬電路教改課程多媒體課件,7.4.1 深度負反饋條件下的近似計算,2. 各種反饋阻態(tài)的近似計算,（1）電壓串聯(lián)負反饋,利用虛短和虛斷的概念得知,則反饋系數(shù)

13、為,閉環(huán)電壓增益,模擬電路教改課程多媒體課件,7.4.1 深度負反饋條件下的近似計算,2. 各種反饋阻態(tài)的近似計算,（1）電壓串聯(lián)負反饋,*閉環(huán)輸入電阻,當負載開路，且忽略反饋網(wǎng)絡(luò)的負載效應(yīng)時,比無反饋時增加了,模擬電路教改課程多媒體課件,7.4.1 深度負反饋條件下的近似計算,2. 各種反饋阻態(tài)的近似計算,（1）電壓串聯(lián)負反饋,*閉環(huán)輸出電阻,比無反饋時減小了,模擬電路教改課程多媒體課件,7.4.1 深度負反饋條件下的近似計算,2. 各種反饋阻態(tài)的近似計算,（2）電流并聯(lián)負反饋,利用虛短和虛斷可知,反饋系數(shù)為,閉環(huán)增益,閉環(huán)電壓增益,則,模擬電路教改課程多媒體課件,7.4.1 深度負反饋條件

14、下的近似計算,2. 各種反饋阻態(tài)的近似計算,（3）電壓并聯(lián)負反饋,則反饋系數(shù)為,閉環(huán)增益,閉環(huán)電壓增益,利用虛短和虛斷可知,模擬電路教改課程多媒體課件,7.4.1 深度負反饋條件下的近似計算,2. 各種反饋阻態(tài)的近似計算,（4）電流串聯(lián)負反饋,則反饋系數(shù)為,閉環(huán)增益,閉環(huán)電壓增益,利用虛短和虛斷可知,模擬電路教改課程多媒體課件,例,電路如圖所示，近似計算它的電壓增益。,閉環(huán)增益,閉環(huán)電壓增益,解：,忽略基極直流偏置電路后的交流通路如下圖所示。,電路為電流串聯(lián)負反饋,則反饋系數(shù)為,注：電路必須滿足深度負反饋條件才有此結(jié)論,在深度負反饋條件下，利用虛短和虛斷可知,例,求：(1)大環(huán)阻態(tài)； (2)二

15、、三級局部阻態(tài)；,閉環(huán)增益,閉環(huán)電壓增益,在深度負反饋條件下，利用虛短和虛斷可知,解：,(1)電壓并聯(lián)負反饋,則反饋系數(shù)為,(3)深度負反饋下大環(huán)的閉環(huán)電壓增益 。,(2),T2 電流串聯(lián)負反饋,T3 電流串聯(lián)負反饋,T2和T3級間電流串聯(lián)正反饋,(3),模擬電路教改課程多媒體課件,系,例,求：(1)判斷反饋阻態(tài)；,在深度負反饋條件下，利用虛短和虛斷可知,解：,(1)電壓串聯(lián)負反饋,(2)深度負反饋下大環(huán)的閉環(huán)電壓增益 。,(2),例,求：(1)判斷反饋阻態(tài)；,閉環(huán)電壓增益,在深度負反饋條件下，利用虛短和虛斷可知,解：,(1)電壓串聯(lián)負反饋,則反饋系數(shù)為,(2)深度負反饋下大環(huán)的閉環(huán)電壓增益

16、。,(2),模擬電路教改課程多媒體課件,7.5 負反饋放大電路的穩(wěn)定問題,7.5.1 自激及穩(wěn)定工作條件,*7.5.2 頻率補償技術(shù),模擬電路教改課程多媒體課件,7.5.1 自激及穩(wěn)定工作條件,1. 自激振蕩現(xiàn)象,在不加任何輸入信號的情況下，放大電路仍會產(chǎn)生一定頻率的信號輸出。,2. 產(chǎn)生原因,在高頻區(qū)或低頻區(qū)產(chǎn)生的附加相移達到180，使中頻區(qū)的負反饋在高頻區(qū)或低頻區(qū)變成了正反饋，當滿足了一定的幅值條件時，便產(chǎn)生自激振蕩。,模擬電路教改課程多媒體課件,7.5.1 自激及穩(wěn)定工作條件,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：輸入端求和的相位（-1）不包含在內(nèi),閉環(huán)增益,物電系模擬電路教改課程多媒體課件,7.5.1 自激及穩(wěn)定工作條件,4. 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。,物電系模擬電路教改課程多媒體課件,7.5.1 自激及穩(wěn)定工作條件,5. 負反饋放大電路穩(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,即該點滿足,物電系模擬電路教改課程多媒體課件,7.5.1 自激及穩(wěn)定工作條件,5. 負反饋放