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1、第4章 电子电路中的反馈,4.1 反馈的基本概念,4.2 放大电路中的负反馈,4.1 反馈的基本概念,4.1.1 负反馈和正反馈,1.反馈的概念：凡是将电子电路输出端的信号的一部分和全部通过反馈电路引回到输入端就称为反馈。,带有反馈,不带反馈,电子电路方框图,2.负反馈和正反馈,负反馈：若引回的反馈信号与输入信号比较使净输入信号减小，因而输出信号也减少的，则称这种反馈为负反馈。,正反馈：若引回的反馈信号与输入信号比较使净输入信号增大，因而输出信号也增大的，则称这种反馈为正反馈。,3.负反馈放大电路的基本方程,反馈系数,净输入信号,闭环 放大倍数,开环 放大倍数,4.1.2 负反馈和正反馈的判别
2、方法,瞬时极性法是判别电路中的负反馈和正反馈的基本方法。,1.负反馈的判别：,Ud=ui-uf,2.正反馈的判别：,Ud=ui+uf,运算放大器电路反馈类型的判别方法：,1. 反馈电路直接从输出端引出的，是电压反馈； 从负载电阻RL的靠近“地”端引出的，是电流反馈； 2. 输入信号和反馈信号分别加在两个输入端（同相和反相）上的，是串联反馈；加在同一个输入端（同相或反相）上的，是并联反馈；,4.2 放大电路中的负反馈,4.2.1 负反馈的类型,1. 串联电压负反馈,设输入电压 ui 为正，,差值电压 ud =ui uf,各电压的实际方向如图,uf 削弱了净输入电压(差值电压) 负反馈,反馈电压,
3、取自输出电压电压反馈,反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式比较 串联反馈,4.2 放大电路中的负反馈,4.2.1 负反馈的类型,2. 并联电压负反馈,设输入电压 ui 为正，,差值电流 id = i1 if,各电流的实际方向如图,if 削弱了净输入电流(差值电流) 负反馈,反馈电流,取自输出电压电压反馈,反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式比较并联反馈,3. 串联电流负反馈,设输入电压 ui 为正，,差值电压 ud =ui uf,各电压的实际方向如图,uf 削弱了净输入电压(差值电压) 负反馈,反馈电压,取自输出电流 电流反馈,反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式比较 串联反馈,uf =
4、Rio,4. 并联电流负反馈,设输入电压 ui 为正，,差值电流 id = i1 if,各电流的实际方向如图,if 削弱了净输入电流(差值电流) 负反馈,反馈电流,取自输出电流电流反馈,反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式比较 并联反馈,4.2.2 负反馈对放大电路工作性能的影响,1.降低放大倍数,2.提高放大倍数的稳定性,3.改善波形失真,4.展宽通频带,5.对放大电路输入电阻的影响,6.对放大电路输出电阻的影响,正弦波振荡电路用来产生一定频率和幅值的正弦交流信号。它的频率范围很广，可以从一赫以下到几百兆以上；输出功率可以从几毫瓦到几十千瓦；输出的交流电能是从电源的直流电能转换而来的。,4
5、.3.1 自激振荡,常用的正弦波振荡器,石英晶体振荡电路：频率稳定度高。,应用：无线电通讯、广播电视，工业上的高频感应炉、超声波发生器、正弦波信号发生器、半导体接近开关等。,4.3振荡电路中的正反馈,1. 自激振荡,放大电路在无输入信号的情况下，就能输出一定频率和幅值的交流信号的现象。,开关合在“1”为无反馈放大电路。,开关合在“2”为有反馈放大电路，,开关合在“2”时,，去掉ui 仍有稳定的输出。反馈信号代替了放大电路的输入信号。,自激振荡状态,2. 自激振荡的条件,(1)幅度条件：,(2)相位条件：,n 是整数,即振荡电路必须是正反馈； 幅度条件表明反馈放大器要产生自激振荡，还必须有足够的
6、反馈量(可以通过调整放大倍数A 或反馈系数F 达到) 。,自激振荡的条件,相位条件意味着反馈电压和输入电压同相,3. 起振及稳幅振荡的过程,设：Uo 是振荡电路输出电压的幅度， B 是要求达到的输出电压幅度。 起振时Uo 0，达到稳定振荡时Uo =B。,起振过程中 Uo 1，,稳定振荡时 Uo = B，要求AuF = 1，,从AuF 1 到AuF = 1，就是自激振荡建立的过程。,可使输出电压的幅度不断增大。,使输出电压的幅度得以稳定。,起始信号的产生：在电源接通时，会在电路中激起一个微小的扰动信号，它是个非正弦信号，含有一系列频率不同的正弦分量。,4. 正弦波振荡电路的组成,(1) 放大电路
7、: 放大信号,(2) 反馈网络: 必须是正反馈，反馈信号即是 放大电路的输入信号,(3) 选频网络: 保证输出为单一频率的正弦波 即使电路只在某一特定频率下满 足自激振荡条件,(4) 稳幅环节: 使电路能从AuF 1 ，过渡到 AuF =1，从而达到稳幅振荡。,1. RC 振荡电路,RC选频网络 正反馈网络,同相比例电路,放大信号,用正反馈信号uf 作为输入信号,选出单一频率的信号,1. 电路结构,4.3.2 正弦波振荡电路,2. RC串并联选频网络的选频特性,RC串并联电路,欲使,和,同相，则须,同相比例运算电路的电压放大倍数为：,启振时， AuF 1 ，即Au 3 ，随着振荡幅度的 增大，
8、 Au能自动减小，直到满足Au 3 或 AuF = 1时 ，振荡振幅达到稳定，以后并能自动稳幅。 从AuF 1 到AuF = 1，就是自激振荡建立的过程。,3. 工作原理,输出电压 uo 经正反馈（兼选频）网络分压后，取uf 作为同相比例电路的输入信号 ui 。,(1) 起振过程,(2) 稳定振荡,振荡频率 f 0= 1 2RC。,改变R、C可改变振荡频率,RC振荡电路的振荡频率一般在200KHz以下。,(3) 振荡频率 振荡频率由相位平衡条件决定。,振荡频率的调整,改变开关S的位置可改变选频网络的电阻，实现频率粗调； 改变电容C 的大小可实现频率的细调。,振荡频率,（4）起振及稳定振荡的条件
9、,稳定振荡条件AuF = 1 ，| F |= 1/ 3，则,起振条件AuF 1 ，因为 | F |=1/ 3，则,考虑到起振条件AuF 1, 一般应选取 RF 略大2R1。如果这个比值取得过大，会引起振荡波形严重失真。,由运放构成的RC串并联正弦波振荡电路不是靠运放内部的晶体管进入非线性区稳幅，而是通过在外部引入负反馈来达到稳幅的目的。,带稳幅环节的电路(1),热敏电阻具有负温度系 数，利用它的非线性可以 自动稳幅。,在起振时，由于 uO 很 小，流过RF的电流也很小， 于是发热少，阻值高，使 RF 2R1；即AuF1。 随着振荡幅度的不断加强， uO增大，流过RF 的电流也 增大，RF受热而
10、降低其阻 值，使得Au下降，直到RF=2 R1时，稳定于AuF=1， 振荡稳定。,半导体 热敏电阻,带稳幅环节的电路(1),热敏电阻具有负温度系数，利用它的非线性可以自动稳幅。,半导体 热敏电阻,稳幅过程：,带稳幅环节的电路(2),振荡幅度较小时 正向电阻大,振荡幅度较大时 正向电阻小,利用二极管的正向伏安特性的非线性自动稳幅。,稳幅环节,带稳幅环节的电路（2）,图示电路中，RF 分为两部分。在RF1上正反并联两个二极管，它们在输出电压uO 的正负半周内分别导通。在起振之初，由 于 uo 幅值很小，尚不足以使二极管导通， 正向二极管近于开路 此时， RF 2 R1。而,后，随着振荡幅度的增大，正向二极管导通，其正向 电阻逐渐减小，直到RF=2 R1，振荡稳定。,2. LC 振荡电路,LC 振荡电路的选频电路由电感和电容构成，可以产生高频振荡(几百千赫以上)。由于高频运放价格较高，所以一般用分离元件组成放大电路。本节只对 LC振荡电路的结构和工作原理作简单介绍。,变压器反馈式LC 振荡电路,1. 电路结构,正反馈,2.振荡频率 即LC并联电路的谐振频率,放大电路,选频电路,反馈网络,
