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1、第17章 电子电路中的反馈,主要内容 反馈的基本概念 构成反馈的电路 引入反馈的实际意义,第17章 电子电路中的反馈,17.1 反馈的基本概念,17.2 放大电路中的负反馈,17.3 振荡电路中的正反馈,17.1 反馈的基本概念,17.1.1 负反馈与正反馈,反馈：将放大电路输出端的信号(电压或电流)的一部分或全部通过某种电路引回到输入端。,通过RE将输 出电流反馈 到输入端。,反馈在电子电路中得到广泛应用。,通过RE将输 出电压反馈 到输入端。,(b)有反馈放大电路,(a)无反馈放大电路,电子电路方框图,F,反馈电路,比较环节,基本放大电路,无反馈作用的放大电路，信号单向传递，即只从输入端向
2、输出端传递信息。,有反馈作用的放大电路，信号双向传递，既从输入端向输出端传递信息，又从输出端向输入端传递（反馈）信息。因此，反馈放大电路是一个闭环电路。,电子电路方框图,净输入信号,若三者同相，则Xd = Xi Xf , 即Xd Xi , 此时, 反馈信号削弱了净输入信号, 电路为负反馈。,若 Xd Xi ，即反馈信号起了增强净输入信号的作用，则为正反馈。, 净输入信号, 反馈信号, 输出信号, 输入信号,17.1.2 负反馈与正反馈的判别方法,反馈极性的判别 瞬时极性法,(4) 若反馈信号与输入信号加在同一输入端(或同一电极)上，,两者极性相反时，净输入电压减小, 为负反馈；反之，极性相同为
3、正反馈。,(3) 若反馈信号与输入信号加在不同输入端(或两个电极)上，,两者极性相同时,净输入电压减小, 为负反馈;反之，极性相反为正反馈。,(1) 设定输入信号的极性(或称瞬时极性)。,以上分析法是从设定输入信号的瞬时极性开始的,因此，称瞬时极性法。,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 减小了净输入电压(差值电压) 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 增大了净输入电压 正反馈。,在振荡器中引入正反馈，用以产生波形。,在放大电路中，出现正反馈将使放大器产生自激振荡，使放大器不能正
4、常工作。,交流通路,交、直流分量的信号均可通过 RE，所以RE引入的是交、直流反馈。,如果有发射极旁路电容, RE中仅有直流分量的信号通过 ，这时RE引入的则是直流反馈。,设输入电压 ui 为正，,差值电压 ube =ui uf,各电压的实际方向如图,uf 减小了净输入电压 负反馈,17.2 放大电路中的负反馈,17.2.1 负反馈的类型,(1)根据反馈所采样的信号不同,可以分为电压反馈和电流反馈。,如果反馈信号取自输出电压，叫电压反馈。如果反馈信号取自输出电流，叫电流反馈。,(2)根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的不同，可以分为串联反馈和并联反馈。,反馈信号与输入信号串联，即反馈信号与
5、输入信号以电压形式作比较，称为串联反馈。,反馈信号与输入信号并联，即反馈信号与输入信号以电流形式作比较，称为并联反馈。,1.串联电压负反馈,设输入电压 uI 为正，各电压的实际方向如图所示,差值电压 uD =uI uF,uF 削弱了净输入电压 ( 差值电压) 负反馈。,反馈电压,取自输出电压电压反馈。,反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式作比较 串联反馈,(b)方框图,(a)电路,2. 并联电压负反馈,设输入电压 uI为正, 各电流实际方向如图所示。,差值电流 iD = i1 iF,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,(b)方框图,(a) 电路,反馈
6、信号与输入信号在输入端以电流的形式作比较 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作比较 串联反馈,uF = RiO,(a) 电路,(b) 方框图,特点: 输出电流 iO与负载电阻RL无关 同相输入恒流源电路或电压电流变换电路。,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
7、反馈。,反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式作比较 并联反馈。,(a)电路,(b)方框图,4. 并联电流负反馈,。,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。 (3) 对串联反馈，输入信号和反馈信号的极性相同时，是负反馈；极性相反时，是正反馈。 (4) 对并联反馈，净输入电流等于输入电流和反馈电流之差时，是负反馈；否则是正反馈。,例1：试判别下图放大电路中从运算放大器 A2 输
8、出端引至A1输入端的是何种类型的反馈电路。,因反馈电路直接从运算放大器A2的输出端引出, 所以是电压反馈。,因输入信号和反馈信号分别加在反相输入端和同相 输入端上，所以是串联反馈。 因输入信号和反馈信号的极性相同, 所以是负反馈。,串联电压负反馈,解：先在图中标出各点的瞬时极性及反馈信号。,例2：,试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出端引至A1输入端的是何种类型的反馈电路。,解：因反馈电路是从运算放大器 A2 的负载电阻RL的靠近“地”端引出的，所以是电流反馈。,因输入信号和反馈信号均加在同相输入端上, 所以是并联反馈。,因净输入电流 iD 等于输入电流和反馈电流之差, 所以是负反馈。,并
9、联电流负反馈,例3：判断图示电路中的负反馈类型。,解: RE2对交流不起作用，引入的是直流反馈。,RE1对本级引入串联电流负反馈。,RE1、RF对交、直流均起作用，所以引入的是交、直流反馈。,例3：判断图示电路中的负反馈类型。,RE1、RF引入越级串联电压负反馈。,+,+,解：T2集电极的 反馈到 T1 的发射极, 提高了E1 的交流电位，使Ube1减小，故为负反馈。 反馈从T2的集电极引出，是电压反馈；反馈电压引入到T1的发射极，是串联反馈。,例4：如果RF的另一端不接在T1 的发射极，而是接在它的基极，两者有何不同，是否会变成正反馈？,解：T2集电极的 反馈到T1的基极，提高了B1的交流电
10、位，使Ube1增大，故为正反馈。 这时RE1、RF引入越级正反馈。,+,+,RF2(R1、R2): 直流反馈,（稳定静态工作点）,RF 、CF : 交流电压并联负反馈,(a),RF1、RE1: 交、直流电压串联负反馈,+,+,+,例5：,RE2: 直流反馈,+,+,电流并联负反馈,正反馈,两个 2k电阻构成交、直流反馈,17.2.2 负反馈对放大电路工作性能的影响,反馈放大电路的基本方程,反馈系数,净输入信号,开环 放大倍数,闭环 放大倍数,1. 降低放大倍数,负反馈使放大倍数下降。,| 1+AF| 称为反馈深度，其值愈大，负反馈作用愈强，Af也就愈小。,射极输出器、不带旁路电容的共射放大电路
11、的电压放大倍数较低就是因为电路中引入了负反馈。,则有 ，,2. 提高放大倍数的稳定性,引入负反馈使放大倍数的稳定性提高。,放大倍数下降至1/(1+|AF|)倍, 其稳定性提高1+|AF|倍。,若|AF| 1，称为深度负反馈，此时,在深度负反馈的情况下，闭环放大倍数仅与反馈电路的参数有关。,如 |A|=300，|F|=0.01。,3. 改善波形失真,负反馈是利用失真的波形来改善波形的失真，因此只能减小失真，而不能完全消除失真。,无负反馈,接近正弦波,加入 负反馈,4. 展宽通频带,引入负反馈使电路的通频带宽度增加,无负反馈,有负反馈,负反馈展宽通频带,uI,ube,ib,+,+,5. 对放大电路
12、输入电阻的影响,在同样的 ib下，uI= ube + uF ube，所以 rif 提高。,(1) 串联负反馈,无负反馈时,有负反馈时,使电路的输入电阻提高,无负反馈时：,有负反馈时：,在同样的ube下，iI = ib + iF ib，所以 rif 降低。,(2) 并联负反馈,使电路的输入电阻降低,电压负反馈具有稳定输出电压的作用，即有恒压输出特性，故输出电阻降低。,电流负反馈具有稳定输出电流的作用，即有恒流输出特性，故输出电阻提高。,(1) 电压负反馈使电路的输出电阻降低,(2) 电流负反馈使电路的输出电阻提高,6. 对放大电路输出电阻的影响,四种负反馈对 ri 和 ro 的影响,思考题：为了
13、分别实现： (1) 稳定输出电压； (2) 稳定输出电流； (3) 提高输入电阻； (4) 降低输出电阻。 应引入哪种类型的负反馈？,17.3 振荡电路中的正反馈,17.3.1 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,自激振荡状态,自激振荡的条件,(1) 幅度条件：,(2) 相位条件：,n是整数,相位条件意味着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,17.3.2 正弦波振荡电
14、路,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赫以上；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。,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：无线电通信、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。,正弦波振荡电路的组成,(1) 放大电路: 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
15、，过渡到 AuF =1，从而达到稳幅振荡。,1. RC正弦波振荡电路,RC选频网络 正反馈网络,放大电路,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,同相比例电路,选频网络,(2) RC串并联选频网络的选频特性,反馈系数,分析可知：仅当 = 0时, U2 U1 = 1 3达最大值，且 u2 与 u1 同相 , 即网络具有选频特性, f0 决定于RC。,(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 。, 起振过程, 稳定振荡,A = 0，仅在 f 0处 F = 0 , 满足相位平衡条件，所以振荡频率 f 0= 1 (2RC)。,改变R、C可改变振荡频率。,由运算放大器构成的RC振荡电路的振荡频率一般不超过1MHz。, 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, 起振及稳定振荡的条件,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略大于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
