模电课件第七章

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1、7.1 反馈的基本概念与分类,7.2 负反馈放大电路的方框图及增 益的一般表达式,7.3 负反馈对放大电路性能的改善,7.4 负反馈放大电路的分析方法,7 反馈放大电路,7.5 负反馈放大电路的稳定问题,7.1 反馈的基本概念与分类, 反馈, 电路中的反馈形式, 类型, 四种阻态的判断方法,7.1.1 基本概念,7.1.2 四种类型的反馈阻态, 各种反馈类型的特点, 信号源对反馈效果的影响,7.1.1 基本概念,1. 反馈,将电子系统输出回路的电量（电压或电流），送回到输入回路的过程。,内部反馈,外部反馈,7.1.1 基本概念,1. 反馈,反馈通路信号反向传输的渠道,开环 无反馈通路,闭环 有

2、反馈通路,反馈通路 （反馈网络）,信号的正向传输,7.1.1 基本概念,2. 电路中的反馈形式,（1）正反馈与负反馈,正反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变大了。,负反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变小了。,另一角度,正反馈：引入反馈后，使净输入量变大了。,负反馈：引入反馈后，使净输入量变小了。,判别方法：瞬时极性法。即在电路中，从输入端开始，沿着 信号流向，标出某一时刻有关节点电压变化的斜率 （正斜率或负斜率，用“+”、“-”号表示）。,例,(+),(+),(-),(-),(-),净输入量,(+),(+),(-),(-),净输入量,负反馈,正反馈,反馈通路,反馈通路,级间反馈通路,(+

3、),(+),(+),(+),(-),(-),净输入量,级间负反馈,7.1.1 基本概念,2. 电路中的反馈形式,（2）交流反馈与直流反馈,根据反馈到输入端的信号是交流，还是直流，或同时存在，来进行判别。,取决于反馈通路。,例,(+),(+),(+),(+),交、直流负反馈,(+),7.1.2 四种类型的反馈阻态,1. 类型,由此可组成四种阻态：,输入端：反馈信号在输入端的联接分为串联和并联两种方式。,输出端：反馈信号在输出端分为取电压和取电流两种方式。,电压串联,电压并联,电流串联,电流并联,2. 四种阻态的判断方法,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。,例,7.

4、1.2 四种类型的反馈阻态,例,7.1.2 四种类型的反馈阻态,例,7.1.2 四种类型的反馈阻态,例,7.1.2 四种类型的反馈阻态,电流并联负反馈,例,7.1.2 四种类型的反馈阻态,例,7.1.2 四种类型的反馈阻态,电压并联负反馈,例,7.1.2 四种类型的反馈阻态,例,7.1.2 四种类型的反馈阻态,电流串联负反馈,7.1.2 四种类型的反馈阻态,A. 电压串联,RL,电压负反馈：稳定输出电压,串联反馈：输入端电压求和（KVL）,3. 各种反馈类型的特点,7.1.2 四种类型的反馈阻态,3. 各种反馈类型的特点,B. 电流并联,RL ,电流负反馈：稳定输出电流,并联反馈：输入端电流求

5、和（KCL）,其他两种阻态有类似的结论,7.1.2 四种类型的反馈阻态,串联反馈,4. 信号源对反馈效果的影响,vID = vI -vF,则vI最好为恒压源，即信号源内阻RS越小越好。,要想反馈效果明显，就要求vF变化能有效引起vID的变化。,7.1.2 四种类型的反馈阻态,并联反馈,4. 信号源对反馈效果的影响,iID = iI -iF,则iI最好为恒流源，即信号源内阻RS越大越好。,要想反馈效果明显，就要求iF变化能有效引起iID的变化。,end,7.2 负反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式,7.2.1 负反馈放大电路的方框图,7.2.2 负反馈放大电路增益的一般表达式,环路增益,反馈

6、深度的讨论,表达式推导,构成,信号的单向化传输,开环时反馈网络的负载效应,7.2.1 负反馈放大电路的方框图,1. 构成,信号源,输出信号,反馈放大电路的输入信号,反馈信号,基本放大电路的输入信号（净输入信号）,2. 信号的单向化传输,信号的正向传输,信号的反向传输,信号在反馈网络中的正向传输,信号在基本放大电路中的反向传输,7.2.1 负反馈放大电路的方框图,2. 信号的单向化传输,信号的正向传输,信号的反向传输,7.2.1 负反馈放大电路的方框图,单向化,7.2.1 负反馈放大电路的方框图,3. 开环时反馈网络的负载效应,对输入口的影响,对输出口的影响,7.2.2 负反馈放大电路增益的一般

7、表达式,1. 表达式推导,开环增益（考虑反馈网络的负载效应）,反馈系数,闭环增益,因为,所以,已知,即,闭环增益的一般表达式,又因为,所以,对信号源的增益,7.2.2 负反馈放大电路增益的一般表达式,1. 表达式推导,信号 在四种反馈阻态中的具体形式,电压串联,电压并联,电流串联,电流并联,2. 反馈深度的讨论,一般负反馈,7.2.2 负反馈放大电路增益的一般表达式,称为反馈深度,深度负反馈,正反馈,自激振荡,3. 环路增益,7.2.2 负反馈放大电路增益的一般表达式,end,7.3 负反馈对放大电路性能的改善,提高增益的稳定性,减少非线性失真,扩展频带,对输入电阻和输出电阻的影响,为改善性能

8、引入负反馈的一般原则,分析负反馈放大电路的一般步骤,7.3.1 提高增益的稳定性,闭环时,则,只考虑幅值有,即闭环增益相对变化量比开环减小了1+AF倍,另一方面,在深度负反馈条件下,即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。,7.3.2 减少非线性失真,闭环时增益减小，线性度变好。,开环幅频响应,7.3.4 扩展频带,上限频率扩展1+AF倍,下限频率降低1+AF倍,闭环幅频响应,7.3.5 对输入电阻和输出电阻的影响,串联负反馈 ,并联负反馈 ,电压负反馈 ,电流负反馈 ,表7.3.2,（自看）,增大输入电阻,减小输入电阻,减小输出电阻，稳定输出电

9、压,增大输出电阻，稳定输出电流,为改善性能引入负反馈的一般原则,要稳定直流量,引直流负反馈,要稳定交流量,引交流负反馈,要稳定输出电压,引电压负反馈,要稳定输出电流,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,分析负反馈放大电路的一般步骤,(1) 找出信号放大通路和反馈通路,(2) 用瞬时极性法判断正、负反馈,(3) 判断交、直流反馈,(4) 判断反馈阻态,(5) 标出输入量、输出量及反馈量,(6) 估算深度负反馈条件下电路的,end,7.4 负反馈放大电路的分析方法, 深度负反馈的特点, 各种反馈阻态的近似计算,7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算,*7.4.

10、2 小信号模型分析法, 举例,7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算,1. 深度负反馈的特点,即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关,由于,则,又因为,代入上式,得,输入量近似等于反馈量,净输入量近似等于零,由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路“两虚”的概念,7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算,1. 深度负反馈的特点,串联负反馈，输入端电压求和。,深度负反馈条件下,虚短,虚断,虚短,虚断,并联负反馈，输入端电流求和。,7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算,2. 各种反馈阻态的近似计算,（1）电压串联负反馈,利用虚短和虚断的概念得知,则反馈系数为,闭环电压增益,7.4.1 深度负

11、反馈条件下的近似计算,2. 各种反馈阻态的近似计算,（1）电压串联负反馈,*闭环输入电阻,当负载开路，且忽略反馈网络的负载效应时,比无反馈时增加了,7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算,2. 各种反馈阻态的近似计算,（1）电压串联负反馈,*闭环输出电阻,比无反馈时减小了,7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算,2. 各种反馈阻态的近似计算,（2）电流并联负反馈,利用虚短和虚断可知,反馈系数为,闭环增益,闭环电压增益,则,7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算,2. 各种反馈阻态的近似计算,（3）电压并联负反馈,则反馈系数为,闭环增益,闭环电压增益,利用虚短和虚断可知,7.4.1 深度负反馈条

12、件下的近似计算,2. 各种反馈阻态的近似计算,（4）电流串联负反馈,则反馈系数为,闭环增益,闭环电压增益,利用虚短和虚断可知,例,电路如图所示，近似计算它的电压增益。,闭环增益,闭环电压增益,解：,忽略基极直流偏置电路后的交流通路如下图所示。,电路为电流串联负反馈,则反馈系数为,注：电路必须满足深度负反馈条件才有此结论,在深度负反馈条件下，利用虚短和虚断可知,例,求：(1)大环阻态； (2)二、三级局部阻态；,闭环增益,闭环电压增益,在深度负反馈条件下，利用虚短和虚断可知,解：,(1)电压并联负反馈,则反馈系数为,(3)深度负反馈下大环的闭环电压增益 。,(2),T2 电流串联负反馈,T3 电

13、流串联负反馈,T2和T3级间电流串联正反馈,(3),例,求：(1)判断反馈阻态；,在深度负反馈条件下，利用虚短和虚断可知,解：,(1)电压串联负反馈,(2)深度负反馈下大环的闭环电压增益 。,(2),例,求：(1)判断反馈阻态；,闭环电压增益,在深度负反馈条件下，利用虚短和虚断可知,解：,(1)电压串联负反馈,则反馈系数为,(2)深度负反馈下大环的闭环电压增益 。,(2),end,7.5 负反馈放大电路的稳定问题,7.5.1 自激及稳定工作条件,*7.5.2 频率补偿技术,7.5.1 自激及稳定工作条件,1. 自激振荡现象,在不加任何输入信号的情况下，放大电路仍会产生一定频率的信号输出。,2.

14、 产生原因,在高频区或低频区产生的附加相移达到180，使中频区的负反馈在高频区或低频区变成了正反馈，当满足了一定的幅值条件时，便产生自激振荡。,7.5.1 自激及稳定工作条件,3. 自激振荡条件,自激振荡,反馈深度,即,又,得自激振荡条件,幅值条件,相位条件（附加相移）,注：输入端求和的相位（-1）不包含在内,闭环增益,7.5.1 自激及稳定工作条件,4. 稳定工作条件,破坏自激振荡条件,或写为,其中,Gm幅值裕度，一般要求Gm -10dB,m相位裕度，一般要求m 45,保证可靠稳定，留有余地。,7.5.1 自激及稳定工作条件,5. 负反馈放大电路稳定性分析,环路增益的幅频响应写为,利用波特图分析,即该点满足,7.5.1 自激及稳定工作条件,5. 负反馈放大电路稳定性分析,判断稳定性方法,若P点在 水平线之下，稳定；否则不稳定。,或,7.5.1 自激及稳定工作条件,5. 负反馈放大电路稳定性分析,基本放大电,基本放大,反馈深度越深，越容易自激。,end,7.5.1 自激及稳定工作条件,思考,如果 在0dB线以上只有一个转折频率，则无论反馈深度如何，电路都能稳定工作，对吗？（假设 为无源网络）,最大为 1，即,无论反馈深度如何，P点都交在 的-20dB/十倍频程处，放大电路是稳定的。,