模电幻灯片--第六章、反馈

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1、第6章 放大电路的 反馈,6.1 电子电路中的负反馈 6.1.1 负反馈的概念 6.1.2 负反馈的类型及分析方法 6.1.3 负反馈对放大器性能的影响,2,6.1.1 负反馈的概念,凡是将放大电路输出端的信号（电压或电流）的一部分或全部引回到输入端，与输入信号迭加，就称为反馈。,若引回的信号削弱了输入信号，就称为负反馈。若引回的信号增强了输入信号，就称为正反馈。,3,反馈,取+ 加强输入信号 正反馈 用于振荡器,取 - 削弱输入信号 负反馈 用于放大器,开环,闭环,负反馈的作用：稳定静态工作点；稳定放大倍数；改变输入和输出电阻；展宽频带；减小非线性失真等。,4,放大：,迭加：,负反馈框图：,

2、AO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,差值信号,负反馈放大器,F称为反馈系数,5,负反馈放大器的一般关系,闭环放大倍数：,放大：,迭加：,6,负反馈放大器的闭环放大倍数,当Ao很大时,AoF1,结论:当Ao很大时,负反馈放大器的闭环放大倍数与晶体管无关,只与反馈网络有关。即负反馈可以稳定放大倍数。,7,负反馈放大器的四种连接方式,串联,并联,四种连接方式: (1)电流串联负反馈 (2)电压串联负反馈 (3)电流并联负反馈 (4)电压并联负反馈,8,6.1.2 负反馈的类型及分析方法,负反馈的类型,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

3、,作用：稳定静态工作点,9,(1) 接有发射极交流负反馈电阻的放大器,(电流串联负反馈),ui = ube + uf,负反馈电阻RF,符合公式：,10,性能比较,结论: (1)放大倍数减小了,但稳定了,即受晶体管的影响减小。 (2) 输入电阻提高了.,RB1=100k RB2=33k RE=2.4k RF=100 RC=5k RL=5k =60 EC=15V rbe=1.62 k,11,放大倍数稳定性的比较,12,放大倍数的近似计算,uf = RF ie,=-19,13,(2) 射极跟随器(电压串联负反馈),ui = ube + uf,其中uf = uo,符合公式：,14,性能：,（1）放大倍

4、数 1 （2）输入电阻大 （3）输出电阻小,15,放大倍数的近似计算：,16,(3) 在集电极与基极间接有反馈电阻的放大器(电压并联负反馈),Rf的作用： 1.提供静态工作点 2.直流负反馈,稳定静态工作点 3. .交流负反馈,稳定放大倍数,ii = ib + if,其中if =-(uo-ui)/Rf, 即if是由uo形成的,符合公式：,17,(4)在两级放大器之间接有负反馈电阻的放大器(电压串联负反馈),ui = ube + uf,符合公式：,18,放大倍数的近似计算：,19,6.1.3 负反馈对放大电路的影响,20,负反馈使放大倍数下降。,引入负反馈使电路的稳定性提高。,1. 对放大倍数的

5、影响,21,若:,称为深度负反馈，此时：,在深度负反馈的情况下，放大倍数只与反馈网络有关。,22,2. 交流负反馈能改善波形的失真,加反馈前,加反馈后,失真,改善,23,3. 对输入、输出电阻的影响,1、串联反馈使电路的输入电阻增加：,2、并联反馈使电路的输入电阻减小：,3、电压反馈使电路的输出电阻减小：,例如:射极输出器,例如:射极输出器,4、电流反馈使电路的输出电阻增加,24,4. 对通频带的影响,引入负反馈使电路的通频带宽度增加：,25,负反馈放大器的分析方法,1.分析以下各电路，哪些电阻起直流负反馈 作用? 1. 是否是负反馈放大器？哪些电阻起交流负 反馈作用? (级间反馈用“瞬时极性

6、法”判断是正反馈还是负反馈） 3. 由给定的参数估算放大器的电压放大倍数,26,瞬时极性判断法,（1）C点电位与B电位变化极性相反,（3）若B点电位固定，则C点电位与E点电位变化极性相同,（2）E点电位与B电位变化极性相同,27,反馈极性判断,若某种原因（温度升高）使uo上升,反馈效果使uo下降,28,例1,忽略,电压串联负反馈,瞬时极性判断法,反馈系数：,放大倍数：,已知： Re1 、Rf ，求电压放大倍数,29,例2,已知： RS 、Rf，求电压放大倍数,Rf ：直流负反馈， 交流负反馈,忽略ib，,忽略ube ，,30,例3,已知： RS 、RF 、Re2 ，求电压放大倍数,RF：建立第

7、一级静态工作点；级间直流负反馈，电流反馈， 稳定各级的静态工作点,RE 、 Re2 ：局部直流负反馈，电流反馈，稳定各级的静态 工作点,31,例3（续）,RF 、Re2 ：级间直流负反馈作用，提供并稳定静态工作点； 级间交流电流并联负反馈作用,瞬时极性判断法：,32,例3（续）,电压放大倍数的估算：,33,例3（续）,电压放大倍数的估算：,34,例4,+EC,直流负反馈： RE1 、 Re2 、R1、R2 ： 局部直流负反馈 RF1 、 RF2 ：级间直流负反馈,级间交流电压串联负反馈： RF1,局部交流电流串联负反馈： Re2,35,例4（续）,+EC,36,例5,反馈类型判断：设uE2,

8、uE1 uC1 uB2 uE2,此放大器是交流正反馈放大器,37,例6,此放大器是交流正反馈放大器,38,例7,交流电压串联负反馈放大器,39,正反馈和负反馈的判断,在放大电路的输入端，假设一个输入信号对地的极性，用“+”、“-”表示。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。,反馈信号和输入信号加于输入回路一点时，瞬时极性相同的为正反馈，瞬时极性相反的是负反馈。,反馈信号和输入信号加于输入回路两点时，瞬时极性相同的为负反馈，瞬时极性相反的是正反馈。,以上输入信号和反馈信号的瞬时极性都是指对地而言，这样才

9、有可比性。,瞬时极性法,对三极管来说这两点是基极和发射极，对运算放大器来说是同相输入端和反相 输入端。,40,电压串联负反馈,瞬时极性法,当vi一定时：,若 RL,vo,vf,vid,vo,电压串联负反馈,电压负反馈,串联负反馈,输出回路,输入回路,A,F,vi,vid,vf,vo,反馈信号和输入信号 加于输入回路两点时， 瞬时极性相同为负反馈。,电压负反馈稳定输出电压,反馈信号与电压成比例，是电压反馈。,反馈电压Vf与输入电压Vid是串联关系， 故为串联负反馈。,41,例1：,试分析该电路存在的反馈，并判断其反馈组态。,解: 根据瞬时极性法,电路是负反馈。,反馈信号vf和输入信号vi加在运放

10、A1的两个输入端，故为串联反馈。,反馈信号与输出电压成比例，故为电压反馈。,反馈信号和输入信号 加于输入回路两点时， 瞬时极性相同为负反馈。,交直流串联电压负反馈,42,电压并联负反馈,vo,反馈信号和输入信号 加于输入回路同一点时， 瞬时极性相反为负反馈。,电压负反馈,输出端的取样是电压,并联负反馈,输入端Ii和If以并联的方式进行比较,43,电流并联负反馈,反馈信号和输入信号 加于输入回路同一点时， 瞬时极性相反为负反馈。,当ii一定时：,若 RL,io,if,iid,io,电流负反馈稳定输出电流,电流负反馈,输出端的取样是电流,并联负反馈,输入端Ii和If以并联的方式进行比较,44,例2

11、：,反馈信号和输入信号加于 输入回路同一点时，瞬时 极性相反是负反馈。,试分析该电路存在的反馈，并判断其反馈组态。,电流并联负反馈,输入信号与反馈信号是并联的形式， 所以是并联负反馈。,反馈信号取自与输出电流，所以是电流负反馈。,解： 根据瞬时极性法判断,45,电流串联负反馈,vi,vid,vf,反馈信号和输入信号 加于输入回路两点时， 瞬时极性相同为负反馈。,输出端的取样是电流，所以是电流负反馈。,输入端Vid和Vf以串联的方式进行比较，所以是串联负反馈。,46,小结,电压反馈和电流反馈,将输出电压短路，若反馈信号为零，则为电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。,电压反馈：反馈信号的大

12、小与输出电压成比 例的反馈称为电压反馈；,电压反馈与电流反馈的判断：,电流反馈：反馈信号的大小与输出电流成比 例的反馈称为电流反馈。,47,串联反馈和并联反馈,反馈信号与输入信号加在输入回路的同一个电极上，则为并联反馈；反之，加在放大电路输入回路的两个电极，则为串联反馈。,对于三极管来说，反馈信号与输入信号同时加在三极管的基极或发射极，为并联反馈；一个加在基极一个加在发射极则为串联反馈。,对于运算放大器来说，反馈信号与输入信号同时加在同相输入端或反相输入端，则为并联反馈；一个加在同相输入端一个加在反相输入端则为串联反馈。,此时反馈信号与输入信号是电压相加减的关系。,此时反馈信号与输入信号是电流

13、相加减的关系。,小结,小结,48,反馈深度,称为反馈深度,相当与引入负反馈。,相当与引入正反馈。,相当于输入为零时仍有输出，故称为“自激状态”。,49,说明,在深度负反馈条件下，闭环放大倍数近似等于反馈系数的倒数，与有源器件的参数基本无关。一般反馈网络是无源元件构成的，其稳定性优于有源器件，因此深度负反馈时的放大倍数比较稳定。,在此还要注意的是 、 和 可以是 电压信号，也可以是电流信号。,1.当它们都是电压信号时， 、 、 无量纲， 和 是电压放大倍数。,2.当它们都是电流信号时， 、 、 无量纲， 和 是电流放大倍数。,3.当它们既有电压信号也有电流信号时， 、 、 有量纲， 和 也有专门

14、的放大倍数 称谓。,50,解:在求电压放大倍数表达式时，可以把A1和A2看成一个运算放大器，见图中棕色线框。 因A1和A2 都是反相输入的，因此可确定输入信号,和输出信号之间的极性。该电路相当同相比例运算电路，所以,例3:求图电路的电压 放大倍数。,51,反馈系数：,对于图 (a) ：,对于图 (b)：,闭环放大倍数 对于串联电压负反馈，在输入端是输入电压和反馈电压相减，所以,52,电压并联负反馈,电压并联负反馈的电路如图所示。因反馈信号与输入信号在一点相加，为并联反馈。根据瞬时极性法判断，为负反馈，且为电压负反馈。因为并联反馈在输入端采用电流相加减。即,电压并联负反馈,53,具有电阻的量纲

15、具有电阻的量纲 具有电导的量纲,而电压增益为:,称为互阻增益， 称为互导反馈系数, 相乘无量纲。对于深度负反馈，互阻增益为,54,电流串联负反馈,电流串联负反馈电路如图所示。图(a)是基本放大电路将Ce去掉而构成，图(b)是由集成运放(见下页)构成。,对图(a)，反馈电压从Re1上取出，根据瞬时极性和反馈电压接入方式，可判断为串联负反馈。因输出电压短路，反馈电压仍然存在，故为串联电流负反馈。,电流串联负反馈,55,对图(b)的电路求其互导增益,图 (b),56,于是 1/R ，这里忽略了Rf的分流作用。电压增益为:,57,电流放大倍数：,电流反馈系数是 ，以图09.08(b) 为例,显然，电流放大倍数基本上只与外电路的参数有关，与运放内部参数无关。电压放大倍数为：,58,例5:回答下列问题。,求图 09.09 在静态时运放的共模输入电压; 若要实现串联电压反馈, Rf 应接向何处? 要实现串联电压负反馈,运放的输入端极性如何确定？ 求引入电压串联负反馈后的闭环电压放大倍数。,59,解：静态时运放的共模输入电压，即静态时 T1和T2的集电极 电位。,Ic1 = Ic2 = Ic3 /2,60,解 :可以把差动放大电路看成运放A的