模擬電子技術(shù)教案6.ppt

1、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ),第六章 放大電路中的反饋,6.1.1 反饋的基本概念,反饋：將輸出量的一部分 或全部通過一定的電路形式作用 到輸入回路，用來(lái)影響其輸入量 的措施。,基本放大電路,反饋網(wǎng)絡(luò),輸入量,凈輸入量,反饋量,輸出量,圖6.1.1反饋放大電路的方框圖,一、什么是反饋,6.1 反饋的基本概念及判斷方法6.1.1反饋的基本概念,二、如何判斷有無(wú)反饋,通過尋找電路中有無(wú)反饋通路可判斷出電路是否引了反饋。,圖6.1.2 有無(wú)反饋的判斷,無(wú)反饋,無(wú)反饋,有反饋,6.1 反饋的基本概念及判斷方法6.1.1反饋的基本概念,一、正反饋與負(fù)反饋： 使放大電路凈輸入量增大的反饋稱為正反饋； 使放大電路凈輸入

2、量減小的反饋稱為負(fù)反饋。,6.1.2 反饋的分類及判別,假設(shè)某一時(shí)刻輸入信號(hào)對(duì)地的極性，以此為依據(jù)，逐級(jí)判斷從而得到輸出信號(hào)的極性；再根據(jù)輸入、輸出的連接方式進(jìn)一步判斷出反饋信號(hào)的極性。若反饋信號(hào)使基本放大電路的凈輸入信號(hào)增大，則引入了正反饋；若反饋信號(hào)使基本放大電路的凈輸入信號(hào)減小，則引入了負(fù)反饋。,瞬時(shí)極性法：,6.1 反饋的基本概念及判斷方法6.1.2反饋的分類及判別,uI,R1,u,O,A,Rf,+,+,+,uN,up,uF,uD,圖6.1.3 反饋極性的判斷 結(jié)論：(a)負(fù)反饋(b)正反饋 (c)負(fù)反饋,(a)通過凈輸入電壓的變化 判斷反饋的極性,(b)電路引入了正反饋,(c)通過凈

3、輸入電流的變化 判斷反饋的極性,6.1 反饋的基本概念及判斷方法6.1.2反饋的分類及判別,圖6.1.4 分立元件放大電路反饋極性的判斷 結(jié)論：負(fù)反饋,6.1 反饋的基本概念及判斷方法6.1.2反饋的分類及判別,二、直流反饋與交流反饋： 反饋量只含有直流量稱為直流反饋；反饋量只含有交流量稱為交流反饋。許多情況下，交直流兩種反饋均有。通過反饋交直流通路判斷。,圖6.1.5 直流反饋與交流反饋的判斷（一）,（a）電路,6.1 反饋的基本概念及判斷方法6.1.2反饋的分類及判別,一. 電壓串聯(lián)負(fù)反饋,從輸出電壓取樣，通過反饋網(wǎng)絡(luò)得到反饋電壓，與輸入電壓比較， 求得凈輸入電壓進(jìn)行放大。,串聯(lián)：u id

4、=ui uf,電壓與電流：,有，電流反饋,無(wú)，電壓反饋,uo=0時(shí),A,R2,uO,R1,RL,uI,+,uD,+,uF,圖6.2.2 電壓串聯(lián)負(fù)反饋,6.2 負(fù)反饋放大電路的四種基本組態(tài),A,uO,R1,RL,uF,iO,iR1,圖6.2.3 電流串聯(lián)負(fù)反饋電路,二. 電流串聯(lián)負(fù)反饋,輸入端:信號(hào)以電壓形式相加減,uF與uI 相串聯(lián), 為串聯(lián)反饋。,輸出端:反饋量取自輸出電流， 電流反饋；uo=0,有反饋。,uI,(a)基本電路,6.2 負(fù)反饋放大電路的四種基本組態(tài),三. 電壓并聯(lián)負(fù)反饋,輸入端：信號(hào)以電流形式相加減, iF與iI相并聯(lián),為并聯(lián)反饋。,i D= iI iF,凈輸入電流,輸出端

5、：反饋量取自輸出電壓，電壓反饋；uo=0時(shí)，無(wú)反饋。,圖6.2.4 電壓并聯(lián)負(fù)反饋,6.2 負(fù)反饋放大電路的四種基本組態(tài),輸入端：信號(hào)以電流形式相加減, iF 與iI相并聯(lián),為并聯(lián)反饋。,輸出端：反饋量取自輸出電流，電流反饋；,四.電流并聯(lián)負(fù)反饋,圖6.2.5 電流并聯(lián)負(fù)反饋,6.2 負(fù)反饋放大電路的四種基本組態(tài),例6.2.1 試分析圖示電路有無(wú)反饋，若有反饋，則說明引入的是直 流反饋還是交流反饋，是正反饋還是負(fù)反饋；若為交流負(fù)反饋， 則說明反饋的組態(tài)。,A,R1,RL,uI,uO,+,uD,+,+,uF,R2,R3,R2將輸出回路與輸入回路相連接， 因而電路引入了反饋；又因?yàn)榉答?通路在交、

6、直流通路中都存在，因 此電路引入了直流和交流反饋。 設(shè)輸入電壓uI對(duì)地為“+”，集成運(yùn) 放的輸入端電位為“+”，集電極電流 如圖所示。iO通過R3和R2所在支路分 流，在R1上獲得反饋電壓uF， uF的極 性為上“+”下“-”，使集成運(yùn)放的凈輸 入電壓uD減少，故電路中引入的是負(fù)反饋。 根據(jù)uI、 uF和uD的關(guān)系，說明電路引入的是串聯(lián)反饋。令輸 入電壓uO=0，因iO僅受iB控制而依然存在， uF和uD的關(guān)系不 變，故電路中引入的是電流反饋。 電流串聯(lián)負(fù)反饋。,+VCC,iO,圖6.2.8 例6.2.1電路圖,6.2 負(fù)反饋放大電路的四種基本組態(tài),+VCC,T1,T2,R1,R2,R4,uI

7、,uO,T3,R3,R5,-VCC,+,+,+,uF,-,-,-,+,I,例6.2.2 試分析圖示電路中引入那種組態(tài)的交流負(fù)反饋。,在假設(shè)輸入電壓uI對(duì)地 為“+”的情況下,電路中 各點(diǎn)上得電位如圖中所 標(biāo)注，在電阻R2上獲得 反饋電壓uF 。 uF使差分 放大電路的凈輸入電壓 （即T1管和T2管的基極 電位之差）變小，故電 路中引入了串聯(lián)負(fù)反饋。,令輸出電壓uO=0， 即將T3管的集電極接地， 將使uF為0，故電路中引入了電壓負(fù)反饋。 可見，該電路中引入了電壓串聯(lián)負(fù)反饋。,圖6.2.9 例6.2.2電路圖,6.2 負(fù)反饋放大電路的四種基本組態(tài),6.4.1 深度負(fù)反饋的實(shí)質(zhì),1、深度負(fù)反饋時(shí)，

8、 即求出F，就可求出Af，但四種量綱需轉(zhuǎn)換成Auf或Ausf,.,.,.,.,2、深度負(fù)反饋時(shí)，,于是我們可得反饋量=輸入量，凈輸入量約為0，但不為0。,對(duì)串聯(lián)反饋：,并聯(lián)反饋：,6.4 深度負(fù)反饋放大電路放大倍數(shù)的估算6.4.1實(shí)質(zhì),一、 電壓串聯(lián)負(fù)反饋,（與負(fù)載電阻無(wú)關(guān) 穩(wěn)定輸出電壓）,6.4.2 深度負(fù)反饋放大電路放大倍數(shù)的估算,A,R1,R2,RL,+,圖6.4.1(a) 電壓串聯(lián)負(fù)反饋,+,+,+,方法一：,方法二：串聯(lián)負(fù)反饋,6.4 深度負(fù)反饋放大電路放大倍數(shù)的估算6.4.2估算,二、電流串聯(lián)負(fù)反饋,A,R,RL,圖6.4.1(b) 電流串聯(lián)負(fù)反饋,+,+,+,方法一：,方法二：串

9、聯(lián)負(fù)反饋,+,(與負(fù)載電阻有關(guān)， 穩(wěn)定輸出電流）,6.4 深度負(fù)反饋放大電路放大倍數(shù)的估算6.4.2估算,三、電壓并聯(lián)負(fù)反饋,A,R,RL,圖6.4.1(c) 電壓并聯(lián)負(fù)反饋,+,方法一：,方法二：并聯(lián)負(fù)反饋,（與負(fù)載電阻無(wú)關(guān) 穩(wěn)定輸出電壓）,RS,+,6.4 深度負(fù)反饋放大電路放大倍數(shù)的估算6.4.2估算,四、電流并聯(lián)負(fù)反饋,A,R1,RL,圖6.4.1(d) 電流并聯(lián)負(fù)反饋,+,R2,方法一：,方法二：并聯(lián)負(fù)反饋,(與負(fù)載電阻有關(guān)， 穩(wěn)定輸出電流）,RS,6.4 深度負(fù)反饋放大電路放大倍數(shù)的估算6.4.2估算,例6.4.1 在圖示電路中，已知R1=10K, R2=100K, R3=2K,

10、RL= 5K。求解在深度負(fù)反饋條件下的Auf 。,A,R1,RL,uI,uO,+,uD,+,+,uF,R2,R3,+VCC,iO,該電路為電流串聯(lián)負(fù)反饋,方法一：,方法二：,圖6.2.8,6.4 深度負(fù)反饋放大電路放大倍數(shù)的估算6.4.2估算,例6.4.2 在圖示電路中，已知R2=10K, R4=100K。求解深度 負(fù)反饋條件下的電壓放大倍數(shù)。,+VCC,T1,T2,R1,R2,R4,uI,T3,R3,R5,-VCC,+,+,+,uF,-,-,-,+,I,該電路為電壓串聯(lián)負(fù)反饋,方法一：,方法二：,uO,圖6.2.9,6.4 深度負(fù)反饋放大電路放大倍數(shù)的估算6.4.2估算,例6.4.4 圖示電

11、路 （1）判斷電路中引入了哪中組態(tài)的交流負(fù)反饋？ （2）求出在深度負(fù)反饋條件下的Af和Ausf。,+VCC,Rf,Rc1,T1,Re2,T2,uo,+,-,C3,C1,C2,Re1,Rc2,If,.,RL,-,+,Rs,us,+,-,uI,+,-,1、設(shè)輸入電壓方向?yàn)?上“+”下“-”，各相關(guān)點(diǎn) 的電位和反饋電流的流 向如圖中所標(biāo)注，說明 電路引入了負(fù)反饋，且 Rf和Re2構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)。 輸入量、反饋量和凈輸 入量以電流的方式相疊 加，且當(dāng)負(fù)載電阻短路 時(shí)反饋電流依然存在， 因而電路引入了電流并聯(lián)負(fù)反饋。,-,圖6.4.4 例6.4.4 電路圖,6.4 深度負(fù)反饋放大電路放大倍數(shù)的估算6.4.

12、2估算,2、,方法一：,方法二：,6.4 深度負(fù)反饋放大電路放大倍數(shù)的估算6.4.2估算,6.5.1 穩(wěn)定放大倍數(shù),Af 的穩(wěn)定性是A的（1+AF）倍,中頻段,6.5 負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響6.5.1穩(wěn)定放大倍數(shù),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)反饋提高輸入電阻 Rif =(1+AF)Ri,2、并聯(lián)負(fù)反饋降低輸入電阻 Rif = Ri,6.5 負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響6.5.2改變輸入輸出電阻,二、對(duì)輸出電阻的影響,2、電流負(fù)反饋提高輸出電阻 Rof =(1+AF) Ro,1、電壓負(fù)反饋降低輸出電阻 Rof = Ro,因?yàn)椋弘妷贺?fù)反饋穩(wěn)定了輸出電壓。,

13、因?yàn)椋弘娏髫?fù)反饋穩(wěn)定了輸出電流。,表6.5.1 交流負(fù)反饋對(duì)輸入電阻輸出電阻的影響,反饋組態(tài),電壓串聯(lián),電流串聯(lián),電壓并聯(lián),電流并聯(lián),增大（）,減?。?）,增大（）,增大（）,增大（）,減?。?）,減小（0）,減?。?）,引入負(fù)反饋后，減小了放大倍數(shù)的變化，包括因信號(hào)頻率變化而引起的，因此展寬了通頻帶。,6.5.3 展寬頻帶,6.5 負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響6.5.3展寬頻帶,A,ud,負(fù)反饋減小了波形失真,6.5.4 減小非線性失真（定性分析）,F,加入 負(fù)反饋,無(wú)負(fù)反饋,+,-,6.5 負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響6.5.4減小非線性失真,1 .為穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，應(yīng)引入直流負(fù)反饋；為改善

14、電路的動(dòng)態(tài)性能，應(yīng)引入交流負(fù)反饋。,2. 根據(jù)信號(hào)源性質(zhì)決定引入串聯(lián)或并聯(lián)負(fù)反饋。 信號(hào)源為恒壓源或內(nèi)阻較小的電壓源，為增大輸入電阻，減小信號(hào)源的輸出電流和內(nèi)阻上的壓降，應(yīng)引入串聯(lián)負(fù)反饋； 信號(hào)源為恒流源或內(nèi)阻較大的電壓源時(shí)，為減小放大電路的輸入電阻，電路獲得更大的輸入電流，應(yīng)引入并聯(lián)負(fù)反饋。,3.根據(jù)負(fù)載對(duì)放大電路的要求，決定引入電壓或電流負(fù)反饋。負(fù)載要求穩(wěn)定輸出電壓，應(yīng)引入電壓負(fù)反饋；需要穩(wěn)定輸出電流，應(yīng)引入電流負(fù)反饋。,6.5.5 合理引入負(fù)反饋,4.根據(jù)四種組態(tài)的反饋電路的功能，在需要進(jìn)行信號(hào)變換時(shí)，決定引入負(fù)反饋的類型。若將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓，應(yīng)引入電壓并聯(lián)負(fù)反饋；若將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為

15、電流，應(yīng)引入電流串聯(lián)負(fù)反饋。等等。,一、引入負(fù)反饋的一般原則,6.5 負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響6.5.5合理引入負(fù)反饋,例6.5.1：圖示電路分別說明應(yīng)引入何種反饋及電路如何連接？,(1)減小電路從信 號(hào)源索取的電流 并提高帶載能力。,(3)將輸入電流 轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的 輸出電壓。,(2)將輸入電流 轉(zhuǎn)換成與之成穩(wěn) 定線性關(guān)系的 輸出電流。,二、舉例,圖6.5.8 例6.5.1電路圖,6.5 負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響6.5.5合理引入負(fù)反饋,(1)減小電路從信號(hào)源索取的電流并提高帶載能力。,應(yīng)增大輸入電阻，減小輸出電阻（電壓串聯(lián)負(fù)反饋）,6.5 負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響6.5.5合理引入負(fù)反

16、饋,(2)將輸入電流轉(zhuǎn)換成與之成穩(wěn)定線性關(guān)系的輸出電流。,電流并聯(lián)負(fù)反饋,6.5 負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響6.5.5合理引入負(fù)反饋,(3)將輸入電流轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的輸出電壓。,電壓并聯(lián)負(fù)反饋,6.5 負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響6.5.5合理引入負(fù)反饋,6.6.1 負(fù)反饋放大電路自激振蕩產(chǎn)生的原因和條件,幅值平衡條件,相位平衡條件,6.6.2 負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性的定性分析,一級(jí)放大，最大附加相位移為-90； 二級(jí)放大，最大附加相位移為-180；但當(dāng)f=f0時(shí)， 三級(jí)放大，最大附加相位移為-270。但當(dāng)f=f0時(shí)，,此外，(1+AF)愈大，即反饋愈深，愈易滿足幅值條件，愈易振蕩。,6.6 負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性,6.6.4 負(fù)反饋