模擬電子電路第六章反饋.ppt

1、2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),1,第六章 反饋,6-1 反饋的基本概念及基本方程,6-1-1 什么是反饋,6-1-2反饋放大器的基本框圖,6-1-3反饋放大器的基本方程,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),2,6-2 負反饋對放大器性能的影響,6-2-1放大倍數(shù)穩(wěn)定度提高,6-2-2放大器通頻帶展寬，線性失真減小,6-2-3非線性失真減小，輸入動態(tài)范圍展寬,6-2-4 減小放大器內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲與干擾的影響,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),3,6-3 反饋放大器的分類及對輸入、輸出阻抗的影響,6-3-1 電壓反饋與電流反饋,6-3-2電壓、電流負反饋對輸出電阻的影響,

2、6-3-3串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋,6-3-4串聯(lián)、并聯(lián)負反饋對放大器輸入電阻的影響,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),4,6-4 反饋放大器的分析和近似計算,6-4-1反饋放大器增益和反饋系數(shù)的定義及近似計算,一、串聯(lián)電壓負反饋,二、串聯(lián)電流負反饋,三、并聯(lián)電壓負反饋,四、并聯(lián)電流負反饋,五、深度負反饋條件下，近似計算法的原理與步驟,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),5,6-4-2 集成運算放大器的兩種基本反饋組態(tài),一、集成運算放大器的開環(huán)傳輸特性,二、并聯(lián)電壓負反饋反相比例放大器,1. 閉環(huán)增益Auf,2.閉環(huán)輸入電阻Rif,3. 閉環(huán)輸出電阻Rof,三、串聯(lián)電壓負反饋同相比例放

3、大器,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),6,643分立元件負反饋放大器的分析計算,一、單級負反饋放大器電路,1. 單級串聯(lián)電壓負反饋電路,2. 單級串聯(lián)電流負反饋電路,3. 單級并聯(lián)電壓負反饋電路,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),7,二、多級反饋放大器電路,1. 串聯(lián)電壓負反饋電路,2. 并聯(lián)電流負反饋電路,3.串聯(lián)電流負反饋電路,4.并聯(lián)電壓負反饋電路,5. 串聯(lián)電流正反饋電路,三、反饋放大器例題分析,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),8,6-5 反饋放大器穩(wěn)定性討論,6-5-1負反饋放大器穩(wěn)定工作的條件,6-5-2 利用開環(huán)增益的波特圖來判別放大器的穩(wěn)定性,202

4、0年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),9,第六章 反饋,（1）掌握反饋的基本概念和反饋類型的判斷方法。 （2）掌握深度負反饋條件下放大電路的近似估算法。 （3）了解負反饋對放大電路性能的影響。 （4）了解負反饋放大電路產(chǎn)生自激振蕩的原因、穩(wěn)定判據(jù)和消除自激振蕩的方法。,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),10,61 反饋的基本概念及基本方程,611 什么是反饋,反饋：將放大器的輸出量（電流或電壓）通過一定的網(wǎng)絡(luò)，回送到放大器的輸入回路，并同輸入信號一起參與放大器的輸入控制作用，從而使放大器的某些性能獲得有效改善的過程。,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),11,圖61負反饋穩(wěn)定工作點

5、電路,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),12,取樣,比較,凈輸入信號,反饋信號,輸出信號,輸入信號,圖62反饋放大器基本框圖,612反饋放大器的基本框圖,注：對一個實際電路，當基本放大器的反向傳輸效應（與反饋網(wǎng)絡(luò)的反向傳輸效應對比）和反饋網(wǎng)絡(luò)的正向傳輸效應（與基本放大器的正向傳輸效應對比）均可忽略時，才可采用該模型。,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),13,基本放大器的傳輸增益(開環(huán)增益或開環(huán)放大倍數(shù)),反饋放大器的傳輸增益（閉環(huán)增益）,反饋網(wǎng)絡(luò)的傳輸系數(shù)(反饋系數(shù)),環(huán)路增益(回歸比),反饋深度,D = 1+AF,613反饋放大器的基本方程,2020年10月7日星期三,模擬電

6、子技術(shù),14,反饋放大器的基本方程,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),15,結(jié) 論,（1）負反饋使放大器的增益下降了（1+AF）倍；,（2）反饋深度D = 1+AF，表征反饋強弱；,D1或AF 1 深反饋條件,（3）深反饋條件下，,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),16,62 負反饋對放大器性能的影響,621負反饋使放大倍數(shù)穩(wěn)定度提高,A不穩(wěn)定,Af穩(wěn)定,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),17,開環(huán)放大倍數(shù)相對穩(wěn)定度為,閉環(huán)放大倍數(shù)相對穩(wěn)定度為,若近似以增量代替微分，則：,通常用放大倍數(shù)的相對變化量來衡量放大器的穩(wěn)定性。,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),18,

7、例1設(shè)計一個負反饋放大器，要求閉環(huán)放大倍數(shù)Af=100，當開環(huán)放大倍數(shù)A變化10%時，Af的相對變化量在0.5%以內(nèi)，試確定開環(huán)放大倍數(shù)A及反饋系數(shù)F值。,所以,因為,解：,因為,所以,由于,所以,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),19,6-2-2負反饋使放大器通頻帶展寬，線性失真減小,有源低通濾波器,令,則,同理,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),20,無反饋放大器的頻率響應,增益,A,I,A,I,-3 dB,f,L,f,H,無反饋放大器的帶寬,f,(頻率),圖63負反饋改善放大器頻率響應的示意圖,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),21,圖64 引起頻率失真的因素必須

8、包含在反饋環(huán)之內(nèi),2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),22,6-2-3 負反饋使非線性失真減小，輸入動態(tài)范圍展寬,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),23,i,o,0,u,be,A,X,i,.,X,o,.,x,o,0,t,0,t,x,i,基本放大器,i,o,0,u,be,A,F,t,x,o,X,o,.,t,0,x,i,X,i,.,X,f,.,0,t,x,i,x,f,0,t,X,i,.,0,圖65負反饋改善非線性失真的工作原理示意圖,(a)無反饋,(b)負反饋使非線性失真減小,輸入動態(tài)范圍展寬,負反饋對非線性失真的影響.avi,負反饋對非線性失真的影響(示波器圖).avi,2020年

9、10月7日星期三,模擬電子技術(shù),24,非線性失真系數(shù),非線性失真減小，輸入動態(tài)范圍展寬只在 非線性失真不是十分嚴重的情況下才是正確的。 （此時，輸入信號和反饋回來的諧波信號不發(fā)生相互作用，即不產(chǎn)生新的頻率分量。）,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),25,6-2-4 負反饋可以減小放大器內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲與干擾的影響,利用負反饋抑制放大器內(nèi)部噪聲及干擾的機理與減小非線性失真是一樣的。負反饋輸出噪聲下降(1+AF)倍。如果輸入信號本身不攜帶噪聲和干擾，且其幅度可以增大，輸出信號分量保持不變，那么放大器的信噪比將提高(1+AF)倍。,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),26,(1)負反饋使

10、放大器的放大倍數(shù)下降，但增益穩(wěn)定度提高，頻帶展寬，非線性失真減小，內(nèi)部噪聲干擾得到抑制，且所有性能改善的程度均與反饋深度( 1+AF )有關(guān)。,(2)被改善的對象就是被取樣的對象。例如，反饋取樣的是輸出電流，則有關(guān)輸出電流的性能得到改善；反之，取樣對象是輸出電壓，則有關(guān)輸出電壓的性能得到改善。,負反饋的特點,(3)負反饋只能改善包含在負反饋環(huán)節(jié)以內(nèi)因素引起的放大器性能下降，對反饋環(huán)以外的，與輸入信號一起進來的失真、干擾、噪聲及其它不穩(wěn)定因素是無能為力的。,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),27,6-3 反饋放大器的分類及對輸入、輸出阻抗的影響,負反饋對于輸入、輸出阻抗的影響僅限于負反饋

11、環(huán)內(nèi)。 正反饋 對于輸入、輸出阻抗的影響與負反饋相反。,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),28,6-3-1 電壓反饋與電流反饋,節(jié)點型連接形式,圖6-6電壓反饋和電流反饋,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),29,6-3-1 電壓反饋與電流反饋,.,節(jié)點型連接形式,U,CC,R,C2,u,o,R,E2,R,C1,R,E1,R,f,u,i,R,B1,R,B2,V,2,V,1,圖6-6電壓反饋和電流反饋,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),30,回路型連接形式,圖6-6電壓反饋和電流反饋,6-3-1 電壓反饋與電流反饋,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),31,回路型連接

12、形式,圖6-6電壓反饋和電流反饋,6-3-1 電壓反饋與電流反饋,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),32,6-3-2電壓反饋和電流反饋對輸出電阻的影響,圖67 電壓負反饋放大器輸出電阻的計算,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),33,電壓負反饋使輸出電阻變小。,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),34,圖68電流負反饋放大器輸出電阻的計算,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),35,電流負反饋使輸出電阻變大。,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),36,6-3-3串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋,(a)串聯(lián)反饋,若為負反饋,回路型連接形式,圖69串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋框圖,2020年

13、10月7日星期三,模擬電子技術(shù),37,圖69串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋框圖,(b)并聯(lián)反饋,節(jié)點型連接形式,若為負反饋,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),38,串聯(lián)負反饋使輸入電阻變大,6-3-4串聯(lián)和并聯(lián)負反饋對放大器輸入電阻的影響,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),39,并聯(lián)負反饋使輸入電阻變小,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),40,圖612四種典型的負反饋組態(tài)電路,(a)串聯(lián)電壓負反饋,(b)串聯(lián)電流負反饋,(c)并聯(lián)電壓負反饋,(d)并聯(lián)電流負反饋,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),41,反饋組態(tài)的判斷.avi,瞬時極性法.avi,反饋類型匯總,本級,級間,直

14、流,交流,正,反,壓串,壓并,流串,流并,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),42,6-4 反饋放大器的分析和近似計算,6-4-1四種組態(tài)反饋放大器特征增益和特征反饋系數(shù)的定義及近似計算,Ui Ui Uf,Ii Ii If,Uo,Io,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),43,一、串聯(lián)電壓負反饋,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),44,二、串聯(lián)電流負反饋,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),45,三、并聯(lián)電壓負反饋,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),46,四、并聯(lián)電流負反饋,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),47,五、深度負反饋條件下，近似計算法的原理

15、與步驟,1.原理,串聯(lián)反饋,并聯(lián)反饋,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),48,求Xf的方法：,串聯(lián)斷路；并聯(lián)短路；,2.步驟,（1）判斷反饋類型；,（2）求Xi、 Xf的表達式 ；,（3）依據(jù)Xi Xf求Auf的表達式 ；,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),49,圖613集成運算放大器開環(huán)傳輸特性,6-4-2 集成運算放大器的兩種基本反饋阻態(tài),一、集成運算放大器的開環(huán)傳輸特性,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),50,二、并聯(lián)電壓負反饋反相比例放大器,(a)電路,(b)閉環(huán)傳輸特性,1. 閉環(huán)增益Auf,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),51,2.閉環(huán)輸入電阻Ri

16、f,3. 閉環(huán)輸出電阻Rof,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),52,三、串聯(lián)電壓負反饋同相比例放大器,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),53,圖617 運放構(gòu)成的電壓跟隨器,_,+,A,u,U,o,U,i,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),54,643分立元件負反饋放大器的分析計算,一、單級負反饋放大器電路,串聯(lián)反饋， 輸入支路斷路,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),55,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),56,并聯(lián)反饋， 反饋點對地短路,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),57,二、多級反饋放大器電路,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),

17、58,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),59,(,a,),(,b,),U,f,.,R,3,R,3,R,4,U,o,F,U,o,.,.,圖620等效到第一級射極的反饋電壓 (a)輸入回路等效 ；(b)戴維南等效電路,本級反饋,直通效應,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),60,2. 并聯(lián)電流負反饋電路,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),61,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),62,3.串聯(lián)電流負反饋電路,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),63,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),64,4.并聯(lián)電壓負反饋電路,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),6

18、5,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),66,三、反饋放大器例題分析,例2電路如圖627所示。這是一個兩級放大器，第一級為場效應管差分放大器，第二級為運放構(gòu)成的反相比例放大器。 (1)為進一步提高輸出電壓穩(wěn)定度，試正確引入反饋。 (2)計算沒有引入反饋時放大倍數(shù)。 (3)計算引入反饋后的閉環(huán)放大倍數(shù)Auf=? (4)若一定要求引入并聯(lián)電壓負反饋，電路應如何改接?,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),67,圖627 例2電路,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),68,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),69,65 反饋放大器穩(wěn)定性討論,651負反饋放大器穩(wěn)定工作的條件,若

19、A、F 都是常數(shù)，則,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),70,-產(chǎn)生自激振蕩,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),71,-振蕩的振幅條件,-振蕩的相位條件,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),72,幅度裕度,相位裕度,180,A,B,圖628用環(huán)路增益來判斷穩(wěn)定性,增益交界頻率 f0,相位交界頻率 f,自激,穩(wěn)定,判斷方法,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),73,6-5-2 利用開環(huán)增益的波特圖來判別放大器的穩(wěn)定性,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),74,-45,-135,-225,穩(wěn)定,不穩(wěn)定,（閉環(huán)）,(不穩(wěn)定),圖629用開環(huán)特性波特圖來判斷放大器的穩(wěn)

20、定性,若閉環(huán)增益線交于 開環(huán)增益線,穩(wěn)定,若閉環(huán)增益線交于 及以下開環(huán)增益線,自激,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),75,在低頻和中頻 區(qū)：,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),76,作 業(yè),6-1,6-8,6-11,6-15,6-17,6-18 (1)、(2),2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),77,負反饋放大器的定量計算方法,1.等效電路法 2.拆環(huán)分析法 3.深度負反饋條件下的近似計算,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),78,正向傳輸效應,負載效應,電壓并聯(lián)負反饋放大器中反饋網(wǎng)絡(luò)的等效電路,反饋效應,并聯(lián)短路,求Xf的方法,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),79,正向傳輸效應,負載效應,電流串聯(lián)負反饋放大器中反饋網(wǎng)絡(luò)的等效電路,電流串聯(lián)負反饋示意圖,反饋效應,串聯(lián)斷路,求Xf的方法,2020年10月7日星期三