童诗白版模电课件6

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1、第六章 放大电路中的反馈,6.1 反馈的基本概念及判断方法,6.2 负反馈放大电路的四种基本组态,6.4 深度负反馈放大电路放大倍数分析,6.6 负反馈放大电路的稳定性,6.3 负反馈对放大电路的方框图,6.5 负反馈对放大电路性能的影响,童诗白第三版,童诗白第三版,本章重点和考点：,1.负反馈组态的正确判断,2.深度负反馈放大电路放大倍数的计算,3.负反馈的作用,本章教学时数： 8学时,童诗白第三版,本章讨论的问题：,1.什么是反馈？什么是直流反馈和交流反馈？什么是正 反馈和负反馈？为什么要引入反馈？,2.如何判断电路中有无引入反馈？引入的是直流反馈还 是交流反馈？是正反馈还是负反馈？,3.

2、交流负反馈有哪四种组态？如何判断？,4.交流负反馈放大电路的一般表达式是什么？,童诗白第三版,本章讨论的问题：,5.放大电路中引入不同组态的负反馈后，将对性能分别 产生什么样的影响？,6.什么是深度负反馈？在深度负反馈下，如何估算反馈 系数和放大倍数？,7.为什么放大电路以三级为最常见？,8.负反馈愈深愈好吗？什么是自激振荡？什么样的负 反馈容易产生自激振荡？如何消除自激振荡？,6.1 反馈的基本概念及判断方法,6.1.1 反馈的基本概念,一、什么是反馈,在电子设备中经常采用反馈的方法来改善电路的性能，以达到预定的指标。,放大电路中的反馈，是指将放大电路输出电量(输出电压或输出电流)的一部分或

3、全部，通过一定的方式，反送回输入回路中。,图6.1.1反馈放大电路的方框图,二、正反馈和负反馈,反馈信号增强了外加净输入信号，使放大电路的放大倍数提高 ,正反馈,反馈信号削弱了外加净输入信号，使放大电路的放大倍数降低 ,负反馈,负反馈 稳定静态工作点,三、直流反馈和交流反馈,(a)直流负反馈,(b)交流负反馈,交流负反馈：反馈量只含有交流量。 用以改善放大电路的性能。,可稳定静态工作点。,6.1.2 反馈的判断,一、有无反馈的判断,是否有联系输入、输出回路的反馈通路； 是否影响放大电路的净输入。,(a)没引入反馈的放大电路,(b)引入反馈的放大电路,(c) R的接入没引入反馈,反馈极性的判断方

4、法：瞬时极性法。,先假定某一瞬间输入信号的极性，然后按信号的放大过程，逐级推出输出信号的瞬时极性，最后根据反馈回输入端的信号对原输入信号的作用，判断出反馈的极性。,二、反馈极性的判断,对分立元件而言，C与B极性相反，E与B极性相同。 对集成运放而言， uO与uN极性相反， uO与uP极性相同。,(动画avi9-2.avi),例：用瞬时极性法判断电路中的反馈极性。,因为差模输入电压等于输入电压与反馈电压之差，反馈增强了输入电压，所以为正反馈。,反馈信号削弱了输入信号，因此为负反馈。,图 6.1.3,(a)正反馈,(b)负反馈,例,(+),(+),(-),(-),净输入量减小,(+),(+),(-

5、),(-),净输入量增加,a负反馈,b正反馈,反馈通路,反馈通路,级间反馈通路,(+),(+),(+),(+),(-),净输入量减小,c级间负反馈,分立元件电路反馈极性的判断,图6.1.4分立元件放大电路反馈极性的判断,反馈通路,净输入量减小,负反馈,原则：对分立元件而言，C与B极性相反，E与B极性相同。,三、直流反馈与交流反馈的判断,直流负反馈：反馈量只含有直流量。,交流负反馈：反馈量只含有交流量。,图6.1.5直流反馈与交流反馈的判断（一）,(a)电路,(b)直流通路,(c)交流通路,直流反馈,无交流反馈,附： 7.1 概述,7.1.1 电子信息系统的组成,信号的 提取,信号的 预处理,信

6、号的 加工,信号的 执行,图7.1.1电子信息系统示意图,7.1.2 理想运放的两个工作区,一、理想运放的性能指标,开环差模电压增益 Aod = ；,输出电阻 ro = 0；,共模抑制比 KCMR = ；,差模输入电阻 rid = ；,UIO = 0、IIO = 0、 UIO = IIO = 0；,输入偏置电流 IIB = 0；,- 3 dB 带宽 fH = ，等等。,理想运放工作区：线性区和非线性区,二、理想运放在线性工作区,输出电压与其两个输入端的电压之间存在线性放 大关系，即,理想运放工作在线性区特点：,1. 理想运放的差模输入电压等于零,即,“虚短”,2. 理想运放的输入电流等于零,由

7、于 rid = ，两个输入端均没有电流，即,“虚断”,三、理想运放的非线性工作区,+UOM,-UOM,图 7.1.3 集成运放的电压传输特性,理想运放工作在非线性区特点：,当 uP uN时，uO = + UOM 当 uP uN时, uO = - UOM,1. uO 的值只有两种可能,在非线性区内，(uP - uN)可能很大，即 uP uN。 “虚地”不存在,2. 理想运放的输入电流等于零,实际运放 Aod ，当 uP 与 uN差值比较小时，仍有 Aod (uP - uN )，运放工作在线性区。,例如：F007 的 UoM = 14 V，Aod 2 105 ，线性区内输入电压范围,但线性区范围很

8、小。,6.2 负反馈放大电路的四种基本组态,6.2.1 负反馈放大电路分析要点,（3）负反馈的基本作用是将引回的反馈量与输入量相减， 从而调整电路的净输入量和输出量。,（1）交流负反馈使放大电路的输出量与输入量之间具有 稳定的比例关系，任何因素引起的输出量的变化均得 到抑制。由于输入量的变化也同样会受到抑制，因此 交流负反馈使电路的放大能力下降。,（2）反馈量实质上是对输出量的取样，其数值与输出 量成正比。,（2）从输入端看，反馈量与输入量是以电压方 式相叠加，还是以电流方式相叠加。,对于具体的负反馈放大电路，首先应研究下列问题，进而进行定量分析。,（1）从输出端看，反馈量是取自于输出电压，

9、还是取自于输出电流。,反馈信号取自输出电压，则为电压反馈,反馈信号取自输出电流，则为电流反馈,反馈量与输入量以电压形式求和，为串联反馈,反馈量与输入量以电流形式求和，为并联反馈,动画avi9-1.avi,6.2.2 四种负反馈组态,一、电压串联负反馈,图 6.2.2 电压串联负反馈电路,反馈信号与输出电压成正比，集成运放的净输入电压等于输入电压与反馈电压之差，,电压串联、电压并联、电流串联、电流并联负反馈,二、电流串联负反馈,图 6.2.3 电流串联负反馈电路,反馈信号与输出电流成正比，净输入电压等于外加输入信号与反馈信号之差,（2）串联负反馈电路的输入电流很小，适用于输入信号为 恒压源或近似

10、恒压源的情况。,（1）电压负反馈能够稳定输出电压，电流负反馈能够稳定 输出电流。,小结,三、电压并联负反馈,图 6.2.4 电压并联负反馈电路,反馈信号与输出电压成正比，净输入电流等于外加 输入电流与反馈电流之差,四、电流并联负反馈,图 6.2.5 电流并联负反馈电路,反馈信号与输出电流成正比，净输入电流等于外加输入信号与反馈信号之差：,四种负反馈组态的放大倍数,电压串联负反馈电路,电流串联负反馈电路,电压并联负反馈电路,电流并联负反馈电路,电压放大倍数,转移电阻,转移电导,电流放大倍数,6.2.3反馈阻态的判断,电流：将负载短路，反馈量仍然存在。,电压：将负载短路，反馈量为零。,一、电压负反

11、馈与电流负反馈的判断,令输出电压为零，反馈电流不存在，所以是电压负反馈,令输出电压为零，反馈电流仍存在，所以是电流负反馈,二、串联反馈与并联反馈的判断（略）,例6.2.1 判断反馈的组态。,反馈通路：T、 R2与R1,交、直流反馈,瞬时极性法判断：负反馈,输出端看：电流负反馈,输入端看：串联负反馈,电路引入交、直流电流串联负反馈,例6.2.2 判断反馈的组态。,图6.2.9 例6.2.2电路图,反馈通路： T3 、 R4与R2,交、直流反馈,瞬时极性法判断：负反馈,输出端看：电压负反馈,输入端看：串联负反馈,电路引入交、直流电压串联负反馈,6.3.1 负反馈放大电路的方框图表示法,图6.3.1

12、 反馈放大电路方框图,分别为输入信号、输出信号和反馈信号；,开环放大倍数,无反馈时放大网络的放大倍数；,因为：,6.3 负反馈放大电路的方框图及一般表达式,所以：,闭环放大倍数：,电路的环路放大倍数：,反馈系数：,6.3.2 四种组态电路的方块图,电压串联负反馈,电流串联负反馈,电压并联负反馈,电流并联负反馈,表6.3.1 四种组态负反馈放大电路的比较,电压放大倍数,转移电阻,转移电导,电流放大倍数,若,深度负反馈,结论：深度负反馈放大电路的放大倍数主要由反馈网络的反馈系数决定，能保持稳定。,若,则,自激振荡,6.3.3 负反馈放大电路的一般表达式,闭环放大倍数：,反馈网络等效到输入端,反馈网

13、络等效到输出端,考虑到输入端的负载效应时，应令输出量为0。 （电压短路：电流开路）。,考虑到输出端的负载效应时，应令输入量为0。 （串联断开：并联短路）。,6.3.4 负反馈放大电路的基本放大电路,为了使信号的传递单向化，将反馈网络作为放大电路输入端和输出端的等效电阻。,等效原则,绘制负反馈放大电路的基本放大电路的目的 -求解基本放大电路的放大倍数,1.电压串联负反馈,2.电流串联负反馈,3.电压并联负反馈,4.电流并联负反馈,利用基本放大电路求电压放大倍数方法比较麻烦。,6.4.1 深度负反馈的实质,放大电路的闭环电压放大倍数：,深度负反馈放大电路的 闭环电压放大倍数：,对于串联负反馈：,并

14、联负反馈：,结论：根据负反馈组态，选择适当的公式；再根据放大电路的实际情况，列出关系式后，直接估算闭环电压放大倍数。,6.4 深度负反馈放大电路放大倍数的分析,6.4.2 反馈网络的分析,图6.4.1 反馈网络的分析,(a)电压串联,(b)电流串联,(c)电压并联,(d)电流并联,6.4.3 放大倍数的分析,一、电压串联负反馈,放大倍数则为电压放大倍数,二、电流串联负反馈,放大倍数为转移电导,电压放大倍数,三、电压并联负反馈,放大倍数为转移电阻,源电压放大倍数,图6.4.2并联负反馈电路的信号源,对于并联负反馈电路，信号源内阻是必不可少的。,四、电流并联负反馈,放大倍数为 电流放大倍数,电压放

15、大倍数,小结：,（1）正确判断反馈组态；,（2）求解反馈系数；,复习：,1.正、负反馈的判断 (瞬时极性法),对分立元件而言，C与B极性相反，E与B极性相同。 对集成运放而言， uO与uN极性相反， uO与uP极性相同。 以电压求和或以电流求和判断净输入信号是增加或减小。,2.交、直流负反馈的判断,直流负反馈：反馈量只含有直流量。,交流负反馈：反馈量只含有交流量。,3.四种负反馈阻态的判断,电流：将负载短路，反馈量仍然存在。,电压：将负载短路，反馈量为零。,5、深度负反馈放大电路电压放大倍数的计算,4、负反馈的几个概念,若,深度负反馈,例6.4.1 如图6.2.8，已知R110K，R2100

16、K，R32 K， RL5 K。求解在深度负反馈条件下的AUf.,解： 反馈通路： T、 R3、 R2与R1 电路引入电流串联负反馈,例6.4.2 在图6.2.9所示电路中，已知R210K， R4100 K，求解在深度负反馈条件下的AUF,图6.2.9 例6.4.2电路图,反馈通路： T3 、 R4与R2,电路引入电压串联负反馈,电压放大倍数,例6.4.3a 估算深负反馈运放的闭环电压放大倍数。,解：,该电路为电压并联 负反馈，在深度负反馈条件下：,则闭环电压放大倍数为：,例 6.4.3a电路图,该电路为电压串联负反馈,在深度负反馈条件下,例 6.4.3 (b)电路图,例6.4.3b：,例 6.4.4 电路图,该电路为电流并联负反馈， 在深度负反馈条件下：,故：,闭环电压放大倍