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1、南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出第第1717章章 电子电路中的反馈电子电路中的反馈17.1 17.1 反馈的基本概念反馈的基本概念17.2 17.2 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈17.3 17.3 振荡电路中的正反馈振荡电路中的正反馈南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出本章要求：本章要求：1.1.能判别电子电路中的能判别电子电路中的直流反馈直流反馈和和交流反馈交流反馈、正反正反馈馈和和负反馈负反馈以及以及负反馈的四种类型负反馈的四种类型; ;2.2.了解负反馈对放大电路工作性能的影响；了解负反馈对放大电路工作性能的影响；3.3.了解正弦波振荡电路了解正弦波振荡电路自激振
2、荡自激振荡的条件；的条件； 4.4.了解了解RCRC振荡电路和振荡电路和LCLC振荡电路的工作原理。振荡电路的工作原理。南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出17.1.1 17.1.1 17.1.1 17.1.1 负反馈与正反馈负反馈与正反馈负反馈与正反馈负反馈与正反馈一一. .反馈反馈的概念：的概念： 凡是将电子电路（或某个系统）输出端的信号凡是将电子电路（或某个系统）输出端的信号( (电压电压或电流或电流) )的一部分或全部通过某种电路引回到输入端，的一部分或全部通过某种电路引回到输入端，就称为反馈。就称为反馈。17.1 17.1 17.1 17.1 反馈的基本概念反馈的基本概念反馈的
3、基本概念反馈的基本概念无反馈方框图无反馈方框图：A 输入信号输入信号 输出信号输出信号 放大系数放大系数南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出有反馈的方框图：有反馈的方框图：+AF反馈电路比较环节基本放大电路 净输入信号净输入信号 反馈信号反馈信号 输出信号输出信号 输入信号输入信号净输入信号：净输入信号： 上式中若三者同相上式中若三者同相, ,则则X Xd d = = X Xi i - - X Xf f , ,即即X Xd d X Xi i ，即反馈信号起了增强净输入信，即反馈信号起了增强净输入信号的作用则为号的作用则为正反馈。正反馈。南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出17.1.
4、2 17.1.2 17.1.2 17.1.2 负反馈与正反馈的判别方法负反馈与正反馈的判别方法负反馈与正反馈的判别方法负反馈与正反馈的判别方法+uf+uf+ud duoRFuiR2R1+ +uoRFuiR2R1+ +Rf 构成的是构成的是哪种反馈哪种反馈南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出瞬时极性法瞬时极性法瞬时极性法瞬时极性法判别负反馈与正反馈：判别负反馈与正反馈：2. 2. 若电路中某点的瞬时电位高于参考点若电路中某点的瞬时电位高于参考点( (对交流为电压的对交流为电压的 正半周正半周) )，则该点电位的瞬时极性为正，则该点电位的瞬时极性为正( (用用 表示表示) )；反之；反之 为
5、负为负( (用用 表示表示) )。4. 4. 若反馈信号与输入信号加在同一输入端若反馈信号与输入信号加在同一输入端( (或同一或同一 电极电极) )上，两者极性相反时，净输入电压减小上，两者极性相反时，净输入电压减小, , 为为负反馈负反馈；反之，极性相同为；反之，极性相同为正反馈正反馈。3. 3. 若反馈信号与输入信号加在不同输入端若反馈信号与输入信号加在不同输入端( (或两个电极或两个电极) )上，上， 两者极性相同时，净输入电压减小两者极性相同时，净输入电压减小, , 为为负反馈负反馈；反之，；反之， 极性相反为极性相反为正反馈正反馈。1.1.设接设接“地地”参考点的电位为零。参考点的电
6、位为零。南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出设输入电压设输入电压 u ui i 为正，各电压的实际方向如图，利用为正，各电压的实际方向如图，利用瞬时极性法分析瞬时极性法分析差值电压差值电压 ud =ui ufuf 减小了净输入电压减小了净输入电压( (差值电压差值电压) ) 负反馈负反馈例例1 1： +uf+uf+ud duoRFuiR2R1+ +uoRFuiR2R1+ + 南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出例例2 2：设输入电压设输入电压 ui 为正，各电压的实际方向如图为正，各电压的实际方向如图差值电压差值电压 ud =ui + ufuf 增大了净输入电压增大了净输入电压 正
7、反馈正反馈在振荡器中引入正反馈，用以产生波形。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，使放大器不能正常工作。生自激振荡，使放大器不能正常工作。 uoRFuiR2R1+ +uoRFuiR2R1+ +uf+uf+ud+ud南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出例例3：RB1RCC1C2RB2RERL+UCCuiuo+反馈的支路反馈的支路在哪里在哪里分析该电路构成的反馈类型分析该电路构成的反馈类型南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出RB1RCC1C2RB2RERL+UCCuiuo+交、直流分量的信号均可通交、
8、直流分量的信号均可通过过 RE，所以所以RE引入的是交、引入的是交、直流反馈。直流反馈。如果有发射极旁路电容，如果有发射极旁路电容， RE中仅有直流分量的信号通中仅有直流分量的信号通过过 ，这时这时RE引入的则是直引入的则是直流反馈。流反馈。引入交流负反馈的目的：引入交流负反馈的目的：改善放大电路的动态性能改善放大电路的动态性能引入直流负反馈的目的：引入直流负反馈的目的：稳定静态工作点稳定静态工作点南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出RB1RCC1C2RB2RERL+UCCuiuo+ RBRERLuiuo+交流通路交流通路+ + u uf f+ + u ubebeie用瞬时极性法分析正负
9、反馈情况用瞬时极性法分析正负反馈情况用瞬时极性法分析正负反馈情况用瞬时极性法分析正负反馈情况ubebe减小，为负反馈。减小，为负反馈。减小，为负反馈。减小，为负反馈。通过上面的例子，分析了在通过上面的例子，分析了在通过上面的例子，分析了在通过上面的例子，分析了在两种典型电路（运放电路、两种典型电路（运放电路、两种典型电路（运放电路、两种典型电路（运放电路、晶体管电路）晶体管电路）晶体管电路）晶体管电路）下，利用瞬时极性法分析正负反馈的过下，利用瞬时极性法分析正负反馈的过下，利用瞬时极性法分析正负反馈的过下，利用瞬时极性法分析正负反馈的过程。程。程。程。南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出
10、17.2 17.2 17.2 17.2 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈17.2.1 17.2.1 17.2.1 17.2.1 负反馈的分类负反馈的分类负反馈的分类负反馈的分类1)1) 反馈所反馈所采样的信号不同采样的信号不同采样的信号不同采样的信号不同，分为电压反馈和电流反馈。，分为电压反馈和电流反馈。如果反馈信号取自输出电压，叫如果反馈信号取自输出电压，叫电压反馈电压反馈。如果反馈信号取自输出电流，叫如果反馈信号取自输出电流，叫电流反馈电流反馈。2)2) 反馈信号在输入端与输入信号反馈信号在输入端与输入信号比较形式的不同比较形式的不同比较形式的不同比
11、较形式的不同，分为串，分为串联反馈和并联反馈联反馈和并联反馈。反馈信号与输入信号反馈信号与输入信号串联串联串联串联，即反馈信号与输入，即反馈信号与输入信号以信号以电压形式作比较电压形式作比较，称为，称为串联反馈串联反馈。反馈信号与输入信号反馈信号与输入信号并联并联并联并联，即反馈信号与输入，即反馈信号与输入信号以信号以电流形式作比较电流形式作比较，称为，称为并联反馈并联反馈。南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出1.1.1.1.串联电压负反馈串联电压负反馈串联电压负反馈串联电压负反馈设输入设输入电压电压 ui 为正，各电压的为正，各电压的实际方向如图实际方向如图差值电压：差值电压： ud
12、=ui ufu uf f 削弱了净输入电压削弱了净输入电压( (差值电压差值电压) ) 负反馈负反馈反馈电压：反馈电压：取自输出电压取自输出电压电压反馈电压反馈反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式比较反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式比较 串联反馈串联反馈 A A F F+u uf fu ud du ui iu uO O(b)(b)方框图方框图(a)(a)电路电路南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出2.2.2.2.并联电压负反馈并联电压负反馈并联电压负反馈并联电压负反馈差值电流差值电流id = i1 ifif 削弱了净输入电流削弱了净输入电流( (差值电流差值电流) ) 负反馈负反
13、馈反馈电流反馈电流取自输出电压取自输出电压电压反馈电压反馈反馈与输入信号在输入端以电流的形式比较反馈与输入信号在输入端以电流的形式比较并联反馈并联反馈A AF F+i if fi id di ii iu uO O(b)(b)方框图方框图(a)(a)电路电路南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出3.3.3.3.串联电流负反馈串联电流负反馈串联电流负反馈串联电流负反馈差值电压差值电压 ud =ui ufuf 削弱了净输入电压削弱了净输入电压(差值电压差值电压) 负反馈负反馈反馈电压反馈电压uf取自输出电流取自输出电流 电流反馈电流反馈反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式比较反馈信号与输入信号
14、在输入端以电压的形式比较 串联反馈串联反馈(a)a)电路电路 A A F F+u uf fu ud du ui ii iO O(b)(b)方框图方框图反馈电压反馈电压 u uf f = =RiRio o 特点特点: 输出电流输出电流 io与负载电阻与负载电阻RL无关无关 同相输同相输入恒流源电路或电压入恒流源电路或电压电流变换电路。电流变换电路。南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出4.4.4.4.并联电流负反馈并联电流负反馈并联电流负反馈并联电流负反馈差值电流差值电流 id = i1ifi if f 削弱了净输入电流削弱了净输入电流( (差值电差值电流流) ) 负反馈负反馈反馈电流反馈电
15、流取自输出电流取自输出电流电流反馈电流反馈反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式比较反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式比较 并联反馈并联反馈(a)(a)电路电路 A A F F+ifidiiiO(b)(b)方框图方框图南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出运算放大器电路反馈类型的判别方法运算放大器电路反馈类型的判别方法（牢记）（牢记）：1.1.反馈电路直接从输出端引出的，是反馈电路直接从输出端引出的，是电压反馈电压反馈电压反馈电压反馈；2.2. 从负载电阻从负载电阻R RL L的靠近的靠近“地地”端引出的，是端引出的，是电流反馈电流反馈电流反馈电流反馈；4.4.对并联反馈，净输入电流等
16、于输入电流和反馈对并联反馈，净输入电流等于输入电流和反馈 电流之差时，是电流之差时，是负反馈负反馈负反馈负反馈；否则是；否则是正反馈正反馈正反馈正反馈。2.2.输入信号和反馈信号分别加在两个输入端输入信号和反馈信号分别加在两个输入端( (同相和反相同相和反相) ) 上的，是上的，是串联反馈串联反馈串联反馈串联反馈； 加在同一个输入端加在同一个输入端( (同相或反相同相或反相) )上的，是上的，是并联反馈并联反馈并联反馈并联反馈；3.3.对串联反馈，输入信号和反馈信号的极性相同时，是对串联反馈，输入信号和反馈信号的极性相同时，是 负反馈负反馈负反馈负反馈；极性相反时，是；极性相反时，是正反馈正反
17、馈正反馈正反馈； 南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出例例例例1 1 1 1： 试判别下图放大电路中从运算放大器试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出端输出端引至引至A1输入端的是何种类型的反馈电路。输入端的是何种类型的反馈电路。u uf f+ + 解：解： 因反馈电路直接从运算放大器因反馈电路直接从运算放大器A2的输出端引出，的输出端引出，所以所以是电压反馈；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，所以相输入端上，所以是串联反馈。是串联反馈。 串联电压串联电压负反馈负反馈 先在图中标出各点的瞬时极性及反馈信号；先在
18、图中标出各点的瞬时极性及反馈信号；u uo1o1u ui iR R+ + + + + u uo o+ + + R RL LA A1 1A A2 2因输入信号和反馈信号的极性相同因输入信号和反馈信号的极性相同, ,所以是所以是负反馈。负反馈。南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出例例2 2： 试判别下图放大电路中从运算放大器试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出端输出端引至引至A1输入端的是何种类型的反馈电路。输入端的是何种类型的反馈电路。解：解： 因反馈电路是从运算放大器因反馈电路是从运算放大器A A2 2的负载电阻的负载电阻R RL L的靠近的靠近“地地”端引出的，所以端引出的，所以是
19、电流反馈；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，所以是并联反馈是并联反馈; ;因净输入因净输入电流电流 id 等于输入电流和反馈电流之差，是等于输入电流和反馈电流之差，是负反馈。负反馈。 并联电流并联电流负反馈负反馈 i i1 1i if fi id du uo1o1u ui iR R+ + + u uo o+ + + R RL LA A1 1A A2 2南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出晶体管电晶体管电路反馈类型的判别方法路反馈类型的判别方法（牢记）（牢记）：1.1.反馈电路直接从反馈电路直接从输出端输出端引出的，是引出的，
20、是电压反馈电压反馈电压反馈电压反馈；2.2. 反馈信号取自反馈信号取自靠近靠近“地地”端的端的，是，是电流反馈电流反馈电流反馈电流反馈；4.4.对并联反馈，净输入电流等于输入电流和反馈对并联反馈，净输入电流等于输入电流和反馈 电流之差时，是电流之差时，是负反馈负反馈负反馈负反馈；否则是；否则是正反馈正反馈正反馈正反馈。2.2.反馈信号送入放大电路反馈信号送入放大电路输入端输入端基极基极上的，是上的，是并联并联并联并联反馈反馈反馈反馈； 反馈信号送入放大电路输入端反馈信号送入放大电路输入端发射极发射极上的上的，是是串串串串联反馈联反馈联反馈联反馈；3.3.对串联反馈，输入信号和反馈信号的极性相同
21、时，对串联反馈，输入信号和反馈信号的极性相同时， 是是负反馈负反馈负反馈负反馈；极性相反时，是；极性相反时，是正反馈正反馈正反馈正反馈； 南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出例例3 3：判断图示电路中的负反馈类型。判断图示电路中的负反馈类型。解解解解: : : : R RE2E2对交流不起作用，引入的是对交流不起作用，引入的是直流反馈；直流反馈；直流反馈；直流反馈；RE1对本级引入串联电流负反馈。对本级引入串联电流负反馈。RE1、RF对交、直流均起作用，所以引入的是对交、直流均起作用，所以引入的是交、直流反馈。交、直流反馈。交、直流反馈。交、直流反馈。RB1RC1C1RB2RE1+RS+
22、RFRC2CE2C2RE2RL+UCC+T1T2e es su ui iu uo o南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出RB1RC1C1RB2RE1+RS+RFRC2CE2C2RE2RL+UCC+T1T2e es su ui iu uo oRE1、RF引入越级串联电压负反馈。引入越级串联电压负反馈。 T T2 2集电极的集电极的集电极的集电极的 反馈到反馈到反馈到反馈到T T1 1的发射极，提高了的发射极，提高了的发射极，提高了的发射极，提高了E E1 1的交流电位，的交流电位，的交流电位，的交流电位，使使使使U Ube1be1减小，故为减小，故为减小，故为减小，故为负反馈负反馈负反馈负
23、反馈； 反馈从反馈从反馈从反馈从T T2 2的集电极引出，是的集电极引出，是的集电极引出，是的集电极引出，是电压反馈电压反馈电压反馈电压反馈；反馈电压；反馈电压；反馈电压；反馈电压引入到引入到引入到引入到T T1 1的发射极，是的发射极，是的发射极，是的发射极，是串联反馈串联反馈串联反馈串联反馈。南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出17.2.2 17.2.2 17.2.2 17.2.2 负反馈对放大电路工作性能的影响负反馈对放大电路工作性能的影响负反馈对放大电路工作性能的影响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：反馈放大电路的基本方程：+AF开环放大倍数：开环放大倍数：反
24、馈系数：反馈系数：净输入信号：净输入信号：闭环放大倍数闭环放大倍数：南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出1. 1. 1. 1. 降低放大倍数降低放大倍数降低放大倍数降低放大倍数 负反馈使放大倍数下降负反馈使放大倍数下降。则有：则有： 同相，所以同相，所以 AF AF 是正实数是正实数负反馈时，负反馈时，| 1+AF|称为反馈深度，其值愈大，负反馈作用愈强，称为反馈深度，其值愈大，负反馈作用愈强，Af也就愈小也就愈小。射极输出器、不带旁路电容的共射放大电路射极输出器、不带旁路电容的共射放大电路的电压放大倍数较低就是因为电路中引入了的电压放大倍数较低就是因为电路中引入了负反馈。负反馈。南通大
25、学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出引入负反馈使放大倍数的稳定性提高。引入负反馈使放大倍数的稳定性提高。放大倍数下降至放大倍数下降至1 1/(/(1+|1+|AFAF|)|)倍倍, , 其稳定性提高其稳定性提高1+|1+|AFAF| |倍倍。若若| |AFAF| 1| 1，称为，称为深度负反馈深度负反馈, ,此时：此时：在深度负反馈的情况下，闭环放大倍数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。仅与反馈电路的参数有关。2. 2. 2. 2. 提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出例：例：| |A
26、 A|=300|=300，| |F F|=0.01|=0.01。南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出3. 3. 3. 3. 改善波形失真改善波形失真改善波形失真改善波形失真负反馈负反馈是利用失真的波形来改善波形的失真，是利用失真的波形来改善波形的失真，因此因此只能减小失真只能减小失真，而不能完全消除失真。，而不能完全消除失真。加入负反馈加入负反馈无负反馈无负反馈 F Fu uf fA Au ui iu uo o大小略小略大接近正弦波接近正弦波u uo ou ui i A A+u uidid略大略大略小略小u uf f南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出4. 4. 4. 4. 展宽通
27、频带展宽通频带展宽通频带展宽通频带引入负反馈使电路的通频带宽度增加引入负反馈使电路的通频带宽度增加无负反馈有负反馈f|A|AO O| |0.7070.707|A|Au uo o| |Of2| | A Afofo | |f2| |A Af f|,|A|,|Af f| |0.7070.707|A|Afofo| |BWBWf负反馈展宽通频带负反馈展宽通频带南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出uiubeib+5. 5. 5. 5. 对放大电路输入电阻的影响对放大电路输入电阻的影响对放大电路输入电阻的影响对放大电路输入电阻的影响在同样的在同样的 ib下，下，ui= ube + uf ube，所以所
28、以 rif 提高。提高。1)1)串联负反馈串联负反馈无负反馈时：无负反馈时：有负反馈时：有负反馈时：uf+使电路的输入电阻提高使电路的输入电阻提高使电路的输入电阻提高使电路的输入电阻提高南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出if无负反馈时：无负反馈时：有负反馈时：有负反馈时：在同样的在同样的ube下，下，ii = ib + if ib，所以所以 rif 降低。降低。2) 2) 并联负反馈并联负反馈使电路的输入电阻降低使电路的输入电阻降低使电路的输入电阻降低使电路的输入电阻降低iiibube+南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出 电压负反馈具有稳定输出电压的作用，即有恒压电压负反馈具有
29、稳定输出电压的作用，即有恒压输出特性，故输出电阻降低。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。有恒流输出特性，故输出电阻提高。1) 1) 1) 1) 电压负反馈使电路的输出电阻降低电压负反馈使电路的输出电阻降低电压负反馈使电路的输出电阻降低电压负反馈使电路的输出电阻降低2) 2) 2) 2) 电流负反馈使电路的输出电阻提高电流负反馈使电路的输出电阻提高电流负反馈使电路的输出电阻提高电流负反馈使电路的输出电阻提高6. 6. 6. 6. 对放大电路输出电阻的影响对放大电路输出电阻的影响对放大电路输出电阻的影
30、响对放大电路输出电阻的影响南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出四种负反馈对四种负反馈对四种负反馈对四种负反馈对 r ri i 和和和和 r ro o 的影响（牢记）的影响（牢记）的影响（牢记）的影响（牢记）串联电压串联电流并联电压并联电流思考题：思考题：为了分别实现为了分别实现:(1) :(1) 稳定输出电压稳定输出电压;(2) ;(2) 稳定输出电流稳定输出电流;(3) ;(3) 提高输入电阻提高输入电阻;(4) ;(4) 降低输出电阻。应引入哪种类型的负反馈？降低输出电阻。应引入哪种类型的负反馈？riro减低减低增高增高增高增高增高增高增高增高减低减低减低减低减低减低简记作：串入阻高
31、；并入阻低；流出阻高；压出阻低简记作：串入阻高；并入阻低；流出阻高；压出阻低南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出17.3 17.3 17.3 17.3 振荡电路中的正反馈振荡电路中的正反馈振荡电路中的正反馈振荡电路中的正反馈17.3.1 17.3.1 17.3.1 17.3.1 自激振荡自激振荡自激振荡自激振荡定义：定义：放大电路在无输入信号的情况下，就能输出一定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。频率和幅值的交流信号的现象。开关合在开关合在 “1 1”为无为无反馈放大电路反馈放大电路。开关合在开关合在“2 2” 为为有反馈放大电路有反馈放大电路开关合
32、在开关合在“2 2”时时, , 去掉去掉u ui i 仍有稳定的输出。仍有稳定的输出。反馈信号代替了放大电路的输入信号。反馈信号代替了放大电路的输入信号。自激振荡状态1SA2F南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出 自激振荡的条件自激振荡的条件自激振荡的条件自激振荡的条件1) 1) 幅度条件：幅度条件：2) 2) 相位条件：相位条件：n n是整数是整数相位条件相位条件意味着振荡电路必须是意味着振荡电路必须是正反馈正反馈；幅度条件幅度条件表明反馈放大器要产生自激振荡，还表明反馈放大器要产生自激振荡，还必须有足够的反馈量必须有足够的反馈量( (可以通过调整放大倍数可以通过调整放大倍数A A 或
33、反馈系数或反馈系数F F 达到达到) )。自激振荡的条件自激振荡的条件南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出17.3.2 17.3.2 17.3.2 17.3.2 正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路正弦波振荡电路用来产生一定频率和幅值的正弦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交流信号。它的频率范围很广，可以从一赫以下到几百兆以上；输出功率可以从几毫瓦到几十千瓦；输出百兆以上；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。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常用的正弦
34、波振荡器LCLC振荡电路振荡电路: :输出功率大、频率高。输出功率大、频率高。RCRC振荡电路振荡电路: :输出功率小、频率低。输出功率小、频率低。石英晶体振荡电路：频率稳定度高。石英晶体振荡电路：频率稳定度高。应用：应用：无线电通讯、广播电视，工业上的高频无线电通讯、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、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。半导体接近开关等。南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出正弦波振荡电路的组成正弦波振荡电路的组成正弦波振荡电路的组成正弦波振荡电路的组成1) 1) 放大电路放大电路: : 放大信号放大信号2) 2) 反馈网
35、络反馈网络: : 必须是必须是正反馈正反馈，反馈信号即是放大电路，反馈信号即是放大电路 的输入信号的输入信号 3) 3) 选频网络选频网络: : 保证输出为单一频率的正弦波保证输出为单一频率的正弦波, ,即使电路即使电路 只在某一特定频率下满足自激振荡条件只在某一特定频率下满足自激振荡条件 4) 4) 稳幅环节稳幅环节: : 使电路能从使电路能从 A Au uF F 1 1 ，过渡到，过渡到 A Au uF F =1 =1，从而达到稳幅振荡。，从而达到稳幅振荡。南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出1. 1. 1. 1. RCRCRCRC正弦波正弦波正弦波正弦波振荡电路振荡电路振荡电路振荡
36、电路RCRC选频网络选频网络正反馈网络正反馈网络用正反馈信号用正反馈信号u uf f作为输入信号作为输入信号功能：功能：选出单一选出单一 频率的信号频率的信号1) 1) 电路结构电路结构 R+RF2R1 C RCuO+D1D2RF1uf+稳幅环节稳幅环节放大电路放大电路南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出2) 2) RCRC串并联选频网络的选频特性串并联选频网络的选频特性传输系数传输系数 F F ：。RCRC。+。式中 ：分析分析1 1：仅当仅当 = = o o即即 时，时，U U2 2 U U1 1=1 =1 3 3达最达最大值，且大值，且 u u2 2 与与 u u1 1 同相同相,
37、 ,此时此时F=1/3F=1/3。 在特定的频率在特定的频率 时，时，u u2 2 与与 u u1 1 同相，同相，也就是也就是RCRC串并联具有正反馈和选频作用。串并联具有正反馈和选频作用。南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出在在起振时应使起振时应使 ，即，即 ，随着振幅的增，随着振幅的增大，大， 能自动减小，直至满足能自动减小，直至满足 3 3 ，或，或 时，振荡幅度达到稳定，以后并能自动稳幅。时，振荡幅度达到稳定，以后并能自动稳幅。从从 到到 ，这是自激振荡建立过程。，这是自激振荡建立过程。 图中图中利用二极管正向伏安特性的非线性来自动稳幅利用二极管正向伏安特性的非线性来自动稳幅，
38、R RF F分成分成R RF1F1和和R RF2F2两部分，在两部分，在R RF1F1上正反向并联两只二极管，上正反向并联两只二极管，在输出电压在输出电压u uO O的正负半周内分别导通，在起振初，的正负半周内分别导通，在起振初，u uO O幅幅度小，度小，D D不导通，不导通， ，随着振幅的增大，随着振幅的增大，D D导通，导通，直至直至 ，振荡稳定。，振荡稳定。由运算放大器构成的由运算放大器构成的RCRC振荡电路的振荡频率一般振荡电路的振荡频率一般不超过不超过1MHz1MHz。如要产生更高的振荡频率，可采用。如要产生更高的振荡频率，可采用LCLC振荡电路。振荡电路。分析分析2 2：南通大学
39、电气工程学院电工学课程下翻上翻退出2. 2. 2. 2. LCLCLCLC正弦波正弦波正弦波正弦波振荡电路振荡电路振荡电路振荡电路 LC 振荡电路的选频电路由电感和电容构成，可以产生高频振荡(几百千赫以上)。 由于高频运放价格较高，所以一般用分离元件组成放大电路。 本节只对 LC振荡电路的结构和工作原理作简单介绍。南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出变压器反馈式变压器反馈式变压器反馈式变压器反馈式LCLCLCLC振荡电路振荡电路振荡电路振荡电路1) 1) 电路结构电路结构正反馈2) 2) 振荡频率即振荡频率即LCLC并联电路的谐振并联电路的谐振频率频率 放大电路选频电路反馈网络uf+LC
40、+UCCRLC1RB1RB2RECE南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出分析：分析：分析：分析： 对f0来说，Au最高，当满足自激振荡条件时，就产生自激振荡，只有频率f0发生谐振，达到选频的目的，改变L,C参数，输出信号的振荡频率也改变。 在 的情况下产生自激振荡，输出电压的幅值变大，直至晶体管进入非线性区，放大倍数变大， F 变小，直到 ,振荡电路稳定在某一振幅下工作，并能自动稳幅。从 到 ，便是自激振荡的建立过程。总结：总结：总结：总结： RC振荡电路工作在运放的线性区，而LC振荡器一般工作在晶体管的非线性区，虽然ic的波形可能严重失真，但由于LC并联谐振电路有良好的选频性，因此，U
41、o的波形一般失真不大，基本上还是正弦波。南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出习题课例题参考：习题课例题参考：南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出+uf+ud设输入电压 ui 为正，各电压的实际方向如图。差值电压差值电压 u ud d = =u ui i u uf fuf 减小了净输入电压(差值电压) 负反馈负反馈uoRFuiR2R1+例例例例1 1 1 1：uoRFuiR2R1+差值电压 ud =ui + ufuf 增大了净输入电压正反馈正反馈+uf+ud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，使放大器不能正常工作。南通大学电气工程学院电
42、工学课程下翻上翻退出例例例例2 2 2 2：RB1RCC1C2RB2RERL+UCCuiuo+设输入电压 ui 为正，差值电压 ube =ui uf电压实际方向如左图uf 减小了净输入电压负反馈负反馈RBRERLuiuo+交流通路+uf+ubeie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。引入交流负反馈的目的：引入交流负反馈的目的：改善放大电路的性能改善放大电路的性能引入直流引入直流 负反馈的目的：负反馈的目的：稳定静态工作点稳定静态工作点南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出例例例例
43、3 3 3 3：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。uf+解：解：解：解：因反馈电路直接从运算放大器A2的输出端引出，是电压电压反馈反馈；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,所以是负反馈负反馈。串联电压串联电压负反馈负反馈 先在图中标出各点的瞬时极性及反馈信号；uo1uiR+uo+RLA1A2南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出例例例例4 4 4 4：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：解：解：解：因反馈电路是从运算放大器A
44、2的负载电阻RL的靠近“地”端引出的，所以是电流反馈电流反馈；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，所以是负反馈负反馈。并联电流并联电流负反馈负反馈i1ifiduo1uiR+uo+RLA1A2南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出例例例例5 5 5 5：判断图示电路中的负反馈类型。解解解解: : : : 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。RB1RC1C1RB2RE1+RS+RFRC2CE2C2RE2RL+UCC+T1T2e
45、suiuoT2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。R RF F引入级间引入级间串联电压串联电压负反馈。负反馈。南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出例例例例6:6:6:6:如果RF不接在T2 的集电极,而是接C2与RL 之间,两者 有何不同 ?解：解：解：解：RF接在T2 的集电极时， RE1引入本级交直流反馈， RE1、RF引入级间交直流反馈； RF接C2与RL 之间时， 因电容C2的隔直流作用，这时RE1、RF仅引入交流 反馈。RB1RC1C1RB2RE1+RS+RF
46、RC2CE2C2RE2RL+UCC+T1T2esuiuo南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出例例例例7 7 7 7：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：解：解：解：T2集电极的 反馈到T1的基极，提高了B1的 交流电位，使Ube1增大，故为正反馈； 这时RF引入级间正反馈。+RB1RC1C1RB2RE1+RS+RFRC2CE2C2RE2RL+UCC+T1T2esuiuo南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出RF2(R1、R2): 直流反馈 （稳定静态工作点）+UCC1)RE1+R1RF1RF2C2RC2RC1CE2RE2R2+C+RF1、RE1: 交直流电压串联负反馈+例例例例8 8 8 8：南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出+电流并联负反馈两个470k20F+470k6003.9k+20F470k3.9k50F2k47050F100F47030k3DG63DG63)+6V南通大学电气工程学院电工学课程下翻上翻退出+由瞬时极性法得：该电路引入了正反馈两个2k电阻构成交直流反馈+4)+50k2k2k8k3k3k50F50F50F+20V
