模电课件--反馈放大电路

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1、第六章 反馈放大电路,6.1 反馈的基本概念,6.2 负反馈放大器的四种类型,6.3 负反馈对放大器性能的影响,6.4 负反馈放大器的计算,6.5 负反馈放大器的自激振荡及消除方法,6.1 反馈的基本概念,一、从一个例子说起,输入量：ui、ube、ib,输出量：uo、uce、ic,正向传输信号从输入端到输出端的传输,稳定工作点电路：,反馈将电子系统输出回路的电量（电压或电流），以一定的方式送回到输入回路的过程。,二. 几个基本概念,1. 开环与闭环,电路中只有正向传输，没有反向传输，称为开环状态。,正向传输信号从输入端到输出端的传输,反向传输信号从输出端到输入端的传输,既有正向传输，又有反馈称

2、为闭环状态。,信号的正向传输,信号的正向传输,反向传输 （反馈）,直流反馈若电路将直流量反馈到输入回路，则称直流反馈。,2.直流反馈与交流反馈,该电路引入直流反馈的目的，是为了稳定静态工作点Q。,交流反馈若电路将交流量反馈到输入回路，则称交流反馈。,交流反馈，影响电路的交流工作性能。,直流反馈,交流反馈,（如去掉电容Ce）,例：判断下图中有哪些反馈回路，是交流反馈还是直流反馈。,交、直流反馈,在阻容耦合放大器中注意电容的“隔直通交”作用！,交流反馈,反馈放大电路的组成（方框图）,反馈放大电路Af,净输入信号,输入信号,反馈信号,输出信号,例：基本放大器，,3.反馈极性：负反馈与正反馈,负反馈输

3、入量一定时，引入反馈后使净输入量减小，放大倍数减小。,引入反馈后，净输入量ube =ui- uf ， 电压放大倍数为：,可见，净输入量减小，放大倍数减小，所以是负反馈。,正反馈输入量一定时，引入反馈后使净输入量增加，放大倍数增加。,无反馈，净输入量ube=ui。 电压放大倍数为：,假设某一瞬时，在输入端加入一个正极性的信号，按信号传输方向依次判断相关点的瞬时极性，直至判断出反馈信号的瞬时极性。如果反馈信号使净输入减小，则为负反馈；反之为正反馈。,判定反馈极性的方法“瞬时极性法”,Re引入的反馈为负反馈！,+ Uf ,动画演示,例：用“瞬时极性法”判定Rf的反馈极性,所以Rf引入的反馈为负反馈！

4、,本级反馈反馈只存在于某一级放大器中,级间反馈反馈存在于两级以上的放大器中,例,4.本级反馈与级间反馈,级间反馈,本级反馈,本级反馈,5.串联反馈和并联反馈,输入端进行电压比较，反馈信号与输入信号是电压相加减的关系。,串联反馈： 反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的两个电极,反馈网络与基本放大器串接，反馈信号以电压 uf的形式出现，并在输入端进行电压比较：,在输入端，反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。,并联反馈：在输入端反馈网络与基本放大器并接，反馈信号以电流if的形式出现，并在输入端进行电流比较：,6.取样方式电压反馈与电流反馈,电压反馈：在输出端，反馈网络与基本放大器并接，反馈信号

5、取自负载上的电压，反馈信号的大小与输出电压uo成比 例。,电流反馈：在输出端，反馈网络与基本放大器串接，反馈信号 取自负载中的输出电流，反馈信号的大小与输出电流成比 例。,假设输出端交流短路（RL=0），即uo=0，若反馈信号消失了，则为电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。,取样方式判断方法输出短路法：,6.2 负反馈放大器的四种类型,负反馈类型有四种组态: 电压串联负反馈 电压并联负反馈 电流串联负反馈 电流并联负反馈,一. 电压串联负反馈,根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压串联负反馈,故为串联反馈。,用“瞬时极性法”判断反馈极性： 假设某一瞬时，在放大电路的输入端加入一个正

6、极性的输入信号，按信号传输方向依次判断相关点的瞬时极性，直至判断出反馈信号的瞬时极性。如果反馈信号的瞬时极性使净输入减小，则为负反馈；反之为正反馈。,反馈电压：,因为反馈量与输出电压成比例，所以称电压反馈。,分立电路电压串联负反馈,RL,电压负反馈的特性稳定输出电压,稳定过程：,负载变化时，输出电压稳定输出电阻,ui一定,二.电压并联负反馈,根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压并联负反馈。,因为反馈量与输出电压成比例，所以是电压反馈。,反馈电流：,故为并联反馈。,反馈元件Rf,分立电路电压并联负反馈,反馈量与输出电压成比例， 所以是电压反馈。,根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压并

7、联负反馈,id = ii -if,在输入端有,故为并联反馈。,因为反馈电流：,电压并联负反馈稳定输出电压,三.电流并联负反馈,根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电流并联负反馈。,因为在输入端有:,反馈电流：,因为反馈量与输出电流成比例，所以是电流反馈。,故为并联反馈。,分立电路组成的电流并联负反馈,引入电流负反馈的目的稳定输出电流,稳定过程：,负载变化时，输出电流稳定输出电阻,RL ,注意：稳定ic2，不能稳定iL,四.电流串联负反馈,反馈电压：uf=ioRf,根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电流串联负反馈,因为反馈量与输出电流成比例，所以是电流反馈。,故为串联反馈。,引入电流负反馈

8、的目的稳定输出电流,稳定过程：,负载变化时，输出电流稳定输出电阻,RL,五.反馈类型及判别方法总结,1.直流反馈与交流反馈注意电容的“隔直通交”作用,例题1:试判断下图电路中有哪些反馈支路，各是直流反馈还是交流反馈？,2. 比较方式串联反馈和并联反馈,*当反馈网络直接与输入端相并时，为并联反馈；否则为串联反馈。,串联反馈：输入量 、反馈量 、净输入量 三者均为电压。 (基本放大器和反馈网络串联） 并联反馈：输入量、反馈量、净输入量三者均为电流。 (基本放大器和反馈网络并联）,判别方法：观察法,对于三极管电路：,若反馈信号与输入信号同时加在三极管的基极或发射极，则为并联反馈。,若反馈信号与输入信

9、号一个加在基极一个加在发射极则为串联反馈。,对于运放电路：,若反馈信号与输入信号同时加在同相端或反相端为并联反馈,若反馈信号与输入信号一个加在同相端一个加在反相端则为串联反馈。,例题2:试判断下列电路中引入的反馈是串联反馈还是并联反馈。,3. 取样方式 电压反馈与电流反馈,电压反馈：反馈信号的大小与输出电压成比 例。,电流反馈：反馈信号的大小与输出电流成比 例。,判别方法：输出短路法,假设输出端交流短路（RL=0），即uo=0，若反馈信号消失了，则为电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。,观察法：如果反馈元件的一端接在uo端，一般为电压反馈。否则为电流反馈。,例题3:试判断下列电路中引入

10、的反馈是电压反馈还是电流反馈。,4. 正反馈与负反馈,判定方法“瞬时极性法”,负反馈输入量不变时，引入反馈后使净输入量减小，放大倍数减小。,正反馈输入量不变时，引入反馈后使净输入量增加，放大倍数增加。,注意： 1、若为串联反馈，则进行电压比较；若为并联反馈，则进行电流比较。 2、若放大器是由各种组态的分立电路构成，则要注意各种组态放大器的相位关系（共射：输入与输出反相，共基：输入与输出同相，共集：输入与输出同相）； 若放大器是由集成运放构成，则要注意运放的相位关系（反相输入端与输出反相，同相输入端与输出同相）,例题4:试判断下列电路中反馈支路的反馈极性,+V,+,_,-,+,1,R,5,R,6

11、,R,cc,R,O,2,u,4,u,R,i,3,R,7,R,3,C,C,1,C,2,(+),(-),(+),(+),(-),(+),(+),(+),(+),(-),(-),(+),(-),(-),(+),(-),(+),(+),例题5:试判断下列电路中的反馈类型。,电压串联负反馈,综合练习,1,(+),(-),(+),(+),电压并联负反馈,例题6:试判断下列电路中的反馈类型。,(+),(+),(-),（1）串联反馈,5. 信号源对反馈效果的影响,ud = ui -uf,所以us应为恒压源，即信号源内阻RS越小越好。,要想反馈效果明显，就要求ui一定。,（2）并联反馈,id = ii -if,

12、所以is应为恒流源，即信号源内阻RS越大越好。,要想反馈效果明显，就要求ii变化一定。,放大：,迭加：,1.方框图：,A称为开环放大倍数,AF称为闭环放大倍数,输出信号,输入信号,反馈信号,净输入信号,F称为反馈系数,六. 负反馈放大电路的方框图,2. 反馈放大器的一般关系,闭环放大倍数：,反馈放大器的一般表达式,3. 关于反馈深度的讨论,负反馈,称为反馈深度,深度负反馈,正反馈,自激振荡,6.3 负反馈对放大电路性能的影响,提高增益的稳定性,减少非线性失真,扩展频带,改变输入电阻和输出电阻,在放大器中引入负反馈,降低了放大倍数,电压负反馈的特性稳定输出电压,一. 提高放大倍数的稳定性,定性：

13、,电流负反馈的特性稳定输出电流,对于深度负反馈：,有,闭环时,只考虑幅值有,即闭环增益相对变化量是开环的1/(1+AF) ， 稳定性提高了1+AF倍。,定量：,二. 改善放大器的非线性失真,加反馈前,加负反馈后,由半导体器件的非线性引起的失真，改善的程度与反馈深度有关。,只有反馈环之内的失真可以得到改善。,因加入负反馈，放大电路的输出幅度下降，不好对比，因此必须要加大输入信号，使引入反馈前后的输出信号同样大的情况下，才可真正体现出负反馈的改善效果。,可抑制放大器内部的干扰、噪声和温漂。,动画演示,三. 扩展放大器的通频带,无反馈时放大器的通频带： fbw= f HfL f H,可以证明：fbw

14、f = (1+AF) fbw,有反馈时放大器的通频带： fbwf= f HffLf f Hf,四. 负反馈对输入电阻的影响,无反馈时：,有反馈时：,(1) 串联负反馈使输入电阻增加,但是，对于下图所示电路则有：,无反馈时：,有反馈时：,(2)并联负反馈使输入电阻减小,五. 负反馈对输出电阻的影响,(1) 电压负反馈使输出电阻减小,电流负反馈稳定输出电流（当负载变化时）恒流源输出电阻大。,(2) 电流负反馈使输出电阻提高,电压负反馈稳定输出电压（当负载变化时）恒压源输出电阻小。,这与电压负反馈可以使输出 电压稳定是相一致的。输出 电阻小，带负载能力强，输出电压的降落就小，稳定性好。当1+AF 趋

15、于无穷大时，输出电阻近似为0。因此，电压负反馈的输出可近似看作是恒压源。,当1+AF 趋于无穷大时，输出电阻近似为无穷大。因此，电流负反馈的输出可近似看作是恒流源。,为改善性能引入负反馈的一般原则,要稳定直流工作点,引直流负反馈,要改善动态性能,引交流负反馈,要稳定输出电压，减小输出电阻,引电压负反馈,要稳定输出电流，增大输出电阻,引电流负反馈,要增大输入电阻,引串联负反馈,要减小输入电阻,引并联负反馈,要求向信号源索取的电流较小 ,引串联负反馈,要求扩展放大电路的频带 ,引交流负反馈,信号源能提供电压信号（电压源），或为了提高输入电阻，应引入串联负反馈 ；信号源能提供电流信号（电流源），或为了减小输入电阻，应引入并联负反馈,若将电流信号转换成电压信号，应引入电压并联负反 馈；若将电压信号转换成电流信号，应引入电流串联负反馈。,举例：在下面的放大器中按要求引入适当的反馈。 （1）希望加入信号后，ic3的电流稳定。,(+),(-),(+),(-),引交流电流负反馈,(+),（2）希望接入负载后，输出电压uO基本稳定。,(+),(-),(+),(+),引交流电压负反馈,（3）希望输入端向信号源索取的电流小。,(+),(-),