《反馈放大电路》PPT课件.ppt

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1、第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路7.2 7.2 负反馈对放大器性能的影响负反馈对放大器性能的影响7.4 7.4 深度负反馈深度负反馈7.3 7.3 负反馈放大器的性能分析负反馈放大器的性能分析7.1 7.1 反馈放大器的基本概念反馈放大器的基本概念第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路7.5 7.5 负反馈放大器的稳定性负反馈放大器的稳定性 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路7.1 7.1 反馈放大器的基本概念反馈放大器的基本概念7.1.1 7.1.1 反馈放大器的组成反馈放大器的组成 将将放放大大器器输输出出信信号号的的一一部部分分或或全全部部，通通过过反反馈馈网网络络回回送送

2、到到电电路路输输入入端端，并并对对输输入入信信号号进进行行调调整整，所所形形成成的的闭闭合合回回路即反馈放大器。路即反馈放大器。q 反馈放大器组成框图反馈放大器组成框图基本放大器基本放大器A反馈网络反馈网络kfxoxix ixf净输入信号净输入信号 输入信号输入信号反馈信号反馈信号输出信号输出信号 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路q 反馈放大器增益一般表达式反馈放大器增益一般表达式基本放大器基本放大器A反馈网络反馈网络kfxoxix ixf开环增益开环增益反馈系数反馈系数闭环增益闭环增益反馈深度反馈深度环路增益环路增益 反反馈馈深深度度F（或或环环路路增增益益T）是是衡衡量量反反馈馈

3、强强弱弱的的一一项项重重要要指标。其值直接影响电路性能。指标。其值直接影响电路性能。 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路q 反馈极性反馈极性由于净输入信号由于净输入信号 若若 xf 削弱削弱了了xi，使使 x i xi正反馈正反馈说明说明负反馈具有自动调整作用，可改善放大器性能。负反馈具有自动调整作用，可改善放大器性能。 例：某原因例：某原因正反馈使放大器工作不稳定，多用于振荡器中。正反馈使放大器工作不稳定，多用于振荡器中。 负反馈的自动调整作用是以牺牲增益为代价的。负反馈的自动调整作用是以牺牲增益为代价的。 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路7.1.2 7.1.2 四种类型负

4、反馈放大器四种类型负反馈放大器 q 根据输出端连接方式根据输出端连接方式 电压反馈电压反馈 AkfRL+-voxixfx i 在输出端，凡反馈网络与基本放大器在输出端，凡反馈网络与基本放大器并接并接，反馈信号取，反馈信号取自负载上输出电压的反馈称为电压反馈。自负载上输出电压的反馈称为电压反馈。输出量输出量 xo = voxixfx iAkfRLio 在输出端，凡反馈网络与基本放大器在输出端，凡反馈网络与基本放大器串接串接，反馈信号取，反馈信号取自负载中输出电流的反馈称为电流反馈。自负载中输出电流的反馈称为电流反馈。 电流反馈电流反馈 输出量输出量 xo = io 退出第七章第七章 反馈放大电路

5、反馈放大电路q 根据输入端连接方式根据输入端连接方式 串联反馈串联反馈 在在输入入端端，反反馈网网络与与基基本本放放大大器器串串接接，反反馈信信号号以以电压vf 的的形式出形式出现，并在，并在输入端入端进行行电压比比较，即，即v i= vi- - vf 。在在输入入端端，反反馈网网络与与基基本本放放大大器器并并接接，反反馈信信号号以以电流流if 的形式出的形式出现，并在，并在输入端入端进行行电流比流比较，即，即ii = ii- - if 。 并联反馈并联反馈 AkfRS+-vs+-vivfv i+-+-xoAkfRSiSiiifii xo 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路q 四种类型

6、负反馈放大器增益表达式四种类型负反馈放大器增益表达式AvkfvRS+-vs+-vivfv i+-+-RL+-voArkfgRL+-voRSiSiiifii 电压串联负反馈电压串联负反馈 开环开环电压增益电压增益电压反馈系数电压反馈系数闭环电压增益闭环电压增益 电压并联负反馈电压并联负反馈 开环开环互阻增益互阻增益互导反馈系数互导反馈系数闭环互阻增益闭环互阻增益 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路AgkfrRLioRS+-vs+-vivfv i+-+-RSiSiiifii AikfiRLio 电流串联负反馈电流串联负反馈 开环开环互导增益互导增益互阻反馈系数互阻反馈系数闭环互导增益闭环互

7、导增益 电流并联负反馈电流并联负反馈 开环开环电流增益电流增益电流反馈系数电流反馈系数闭环互阻增益闭环互阻增益注意：不同反馈类型对应不同输入、输出电量，因此不同类注意：不同反馈类型对应不同输入、输出电量，因此不同类 型反馈电路的型反馈电路的A、kf 、Af含义不同含义不同。 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路四种类型四种类型的的反馈阻态反馈阻态1. 类型类型由此可组成四种阻态：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输入端：反馈信号在输入端的联接分为串联串联和和并联并联两种方式。两种方式。输出端：反馈信号在输出端分为取输出端：反馈信号在输出端分为取电压电压和取和取电流电流

8、两种方式。两种方式。电压串联电压串联电压并联电压并联电流串联电流串联电流并联电流并联2. 四种阻态的判断方法四种阻态的判断方法并联：反馈量并联：反馈量输入量输入量接于同一输入端。接于同一输入端。接于不同的输入端。接于不同的输入端。串联：反馈量串联：反馈量输入量输入量电流：将电流：将负载负载短路，反馈量仍然存在。短路，反馈量仍然存在。电压：将电压：将负载负载短路，反馈量为零。短路，反馈量为零。 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路例例四种类型四种类型的的反馈阻态反馈阻态 退出电压串联负反馈电压串联负反馈第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路例例四种类型四种类型的的反馈阻态反馈阻态 退出第七

9、章第七章 反馈放大电路反馈放大电路例例四种类型四种类型的的反馈阻态反馈阻态 退出电流并联负反馈电流并联负反馈第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路例例四种类型四种类型的的反馈阻态反馈阻态电流并联负反馈电流并联负反馈 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路例例7.1.2 四种类型四种类型的的反馈阻态反馈阻态 退出电压并联负反馈电压并联负反馈第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路例例四种类型四种类型的的反馈阻态反馈阻态电压并联负反馈电压并联负反馈 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路例例7.1.2 四种类型四种类型的的反馈阻态反馈阻态 退出电流串联负反馈电流串联负反馈第七章第七章 反馈放

10、大电路反馈放大电路例例四种类型四种类型的的反馈阻态反馈阻态电流串联负反馈电流串联负反馈 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路Akfxoxixfx i7.1.2 7.1.2 反馈极性与类型的判别反馈极性与类型的判别 q 判断是否为反馈电路判断是否为反馈电路 看看电电路路输输出出与与输输入入之之间间是是否否接接有有元元件件，若若有有则则为为反反馈馈电电路路，该该元件即为反馈元件。元件即为反馈元件。viVCCRCvo+-+-RERB1RB2viVCCRCRfvo例例1Rf为反馈元件为反馈元件。例例2RE为为反馈元件反馈元件。 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路q 判断反馈类型判断反馈类

11、型 采用短路法采用短路法 假假设设输输出出端端交交流流短短路路，若若反反馈馈信信号号消消失失，则则为为电电压压反反馈；反之为电流反馈。馈；反之为电流反馈。 判断电压与电流反馈判断电压与电流反馈 判断串联与并联反馈判断串联与并联反馈 假设输入端交流短路，若反馈作用消失，则为并联反假设输入端交流短路，若反馈作用消失，则为并联反馈；反之为串联反馈。馈；反之为串联反馈。AvkfvRS+-vs+-vivfv i+-+-RL+-voRSiSiiifii AikfiRLio 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路q 判断反馈极性判断反馈极性 采用瞬时极性法采用瞬时极性法 Akfxoxixfxi 设设vi

12、 瞬时极性为瞬时极性为 用正负号表示电路中各点电压的瞬时极性，或用箭头表示用正负号表示电路中各点电压的瞬时极性，或用箭头表示各节点电流瞬时流向的方法称瞬时极性法。各节点电流瞬时流向的方法称瞬时极性法。 比较比较xf 与与xi 的的极性极性 （ xi = xi- - xf ）若若xf 与与xi同同相，使相，使xi 减小的，为负反馈；减小的，为负反馈；若若xf 与与xi反反相，使相，使xi 增大的，为正反馈。增大的，为正反馈。经经A判断判断vo？经经kf判断判断xf？ 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路说明说明 用瞬时极性法比较用瞬时极性法比较xf 与与xi 极性时：极性时：若是并若是并联

13、反反馈：则需根据需根据电压的瞬的瞬时极性，极性，标出出相相关支路关支路 的的电流流向，然后用流流向，然后用电流流进行比行比较（ii = ii- - if ）。）。若是串若是串联反反馈：则直接直接用用电压进行比行比较（vi = vi- - vf ）。）。 按交、直流性质分：按交、直流性质分： 直流反馈：直流反馈：交流反馈：交流反馈：反馈信号为直流量，用于稳定电路静态工作点。反馈信号为直流量，用于稳定电路静态工作点。反馈信号为交流量，用于改善放大器动态性能。反馈信号为交流量，用于改善放大器动态性能。 多级放大器中的反馈：多级放大器中的反馈： 局部反馈：局部反馈：越级反馈：越级反馈：反馈由本级输出信

14、号产生，可忽略。反馈由本级输出信号产生，可忽略。 输出信号跨越一个以上放大级向输入端传送输出信号跨越一个以上放大级向输入端传送的称为级间（或越级）反馈。的称为级间（或越级）反馈。 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路例例1 判断电路的反馈极性和反馈类型。判断电路的反馈极性和反馈类型。 假设输出端交流短路，假设输出端交流短路， Rf引入的反馈消失引入的反馈消失电压反馈。电压反馈。 假设输入端交流短路，假设输入端交流短路， Rf 的的反馈作用消失反馈作用消失并联反馈。并联反馈。 分析：分析：viVCCRCRfvo+- -+- -RfRf则vc为 - - 假假设vi瞬瞬时极性极性为 + + +

15、 + - -形成的形成的if 方向如图示。方向如图示。iiifib因净输入电流因净输入电流 ib= ii- - if ii负反馈。负反馈。 结论：结论： Rf引入电压并联负反馈引入电压并联负反馈viRCvo+- -+- - 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路viVCCRCvo+-+-RERB1RB2例例2 判断图示电路的反馈极性和反馈类型。判断图示电路的反馈极性和反馈类型。 假设输出端交流短路，假设输出端交流短路， RE上的反馈依然存在上的反馈依然存在 电流反馈。电流反馈。 假设输入端交流短路，假设输入端交流短路， RE上的反馈没有消失上的反馈没有消失串联反馈。串联反馈。 分析：分析：

16、 假假设vi瞬瞬时极性极性为 + +因净输入电压因净输入电压 vbe= vi- - vf vi负反馈。负反馈。 结论：结论： RE引入电流串联负反馈引入电流串联负反馈viRCvo+-+-RERB1RB2 + +则ve（即（即vf ）极性极性为 + + + + 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路例例3 判断下列电路的反馈极性和反馈类型。判断下列电路的反馈极性和反馈类型。 viVCCRC1vo+-+-RE1RBRC2RE2RfviVCCRC1vo+-+-RE1RBRC2RE2Rf-+AR1Rf+-vsvo-+AR1Rf+-vsvo + + - - - -电流并联负反馈电流并联负反馈电流串联

17、正反馈电流串联正反馈 + + - - - - - - + + - -电压并联负反馈电压并联负反馈电压串联负反馈电压串联负反馈 + + + + + + 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路viVCCRC1voVEERfRE2R1RC2RC3RsT1T2T3例例4 判断下列电路的反馈极性和反馈类型。判断下列电路的反馈极性和反馈类型。 viVCCRC1voVEERER1RC2RC3RST1T2T3Rf + + - - - - + + + + + +电流串联负反馈电流串联负反馈 + +电流并联负反馈电流并联负反馈 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路viVCCRD1vo+-+-RS1RGR

18、D2RS2RfviVCCRD1vo+-+-RS1RGRD2RS2Rf例例4 判断下列电路的反馈极性和反馈类型。判断下列电路的反馈极性和反馈类型。 + + + + + + + + - -电压并联正反馈电压并联正反馈 - - + +电压串联负反馈电压串联负反馈 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路7.2.1 7.2.1 降低增益降低增益 7.2 7.2 负反馈对放大器性能的影响负反馈对放大器性能的影响 反馈越深，电路增益越小。反馈越深，电路增益越小。 由由得知：得知：注：当取源增益时，上式依然成立，即注：当取源增益时，上式依然成立，即7.2.2 7.2.2 减小增益灵敏度减小增益灵敏度（或提

19、高增益稳定性）（或提高增益稳定性）（或提高增益稳定性）（或提高增益稳定性） 定义定义由由得得(2) (1)得得-(1)-(2)反馈越深，增益灵敏度越小。反馈越深，增益灵敏度越小。 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路7.2.3 7.2.3 改变输入、输出电阻改变输入、输出电阻q 输入电阻输入电阻 串联反馈串联反馈+-AkfRiRsvs+-+-vfvi +-viiixo基放基放输入电阻输入电阻环路增益环路增益反馈电路输入电阻：反馈电路输入电阻：引入串联反馈，反馈越深，输入电阻越大。引入串联反馈，反馈越深，输入电阻越大。结论结论 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路 并联反馈并联反馈反

20、馈电路输入电阻：反馈电路输入电阻：引入并联反馈，反馈越深，输入电阻越小。引入并联反馈，反馈越深，输入电阻越小。结论结论AkfRiRsisifii +-viiixo基放基放输入电阻输入电阻环路增益环路增益 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路q 输出电阻输出电阻 电压反馈电压反馈 Ro ：考虑反馈网络负载考虑反馈网络负载效应后，基放输出电阻。效应后，基放输出电阻。 Ast ：负载开路时，基本负载开路时，基本放大器源增益。放大器源增益。令令xs=0i+- -v基基放放Roxfxs Ast xs 反馈反馈网络网络+-由由定义得定义得Rof电路模型：电路模型：由图由图得得引入电压反馈，反馈越深，

21、输出电阻越小，引入电压反馈，反馈越深，输出电阻越小，vo越越稳定。定。结论结论基基放放Roxfxs Ast xs 反馈反馈网络网络+-RLxsvo+- - 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路 电流反馈电流反馈 Ro ：考虑反馈网络负载考虑反馈网络负载效应后，基放输出电阻。效应后，基放输出电阻。 Asn ：负载短路时，基负载短路时，基本放大器源增益。本放大器源增益。由由定义得定义得Rof电路模型：电路模型：由图由图得得引入电流反馈，反馈越深，输出电阻越大，引入电流反馈，反馈越深，输出电阻越大，io越越稳定。定。结论结论基放基放Roxsxfxs ioAsn xs RL反馈反馈网络网络令令x

22、s=0i+- -v基放基放Roxfxs Asn xs 反馈反馈网络网络 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路7.2.4 7.2.4 减小频率失真减小频率失真（或扩展通频带）（或扩展通频带）（或扩展通频带）（或扩展通频带） 由由于于负负反反馈馈降降低低了了电电路路增增益益灵灵敏敏度度，因因此此放放大大器器可可在在更更宽的通频带范围内维持增益不变。宽的通频带范围内维持增益不变。 单单极极点点系系统统引引入入负负反反馈馈后后，反反馈馈越越深深，上上限限角角频频率率越越大大、增益越小，但其增益带宽积维持不变。增益越小，但其增益带宽积维持不变。设基放为单设基放为单极点系统：极点系统：则则若若反馈网

23、络反馈系数为：反馈网络反馈系数为：则闭环系统：则闭环系统：其中：其中：注意：通频带的扩展是以降低增益为代价的。注意：通频带的扩展是以降低增益为代价的。 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路7.2.5 7.2.5 减小非线性失真减小非线性失真 基本放大器基本放大器vovivfv i例如：一基本放大器，例如：一基本放大器，引入负反馈引入负反馈反馈网络反馈网络注意：负反馈只能减小反馈环内的失真，若输入注意：负反馈只能减小反馈环内的失真，若输入 信号本身产生失真，反馈电路无能为力。信号本身产生失真，反馈电路无能为力。输入正弦信号时，输出产生失真。输入正弦信号时，输出产生失真。vo失真减小。失真减

24、小。 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路7.2.6 7.2.6 噪声性能不变噪声性能不变同减小非线性失真一样，引入负反馈可减小噪声。同减小非线性失真一样，引入负反馈可减小噪声。注意：注意：负反馈在减小噪声的同时，有用信号以同样的倍数负反馈在减小噪声的同时，有用信号以同样的倍数 在减小，其信噪比不变。在减小，其信噪比不变。因此，引入负反馈放大器噪声性能不变。因此，引入负反馈放大器噪声性能不变。综上所述，综上所述，负反馈对放大器性能影响主要表现为：负反馈对放大器性能影响主要表现为： 降低增益降低增益 减小增益灵敏度（或提高增益稳定性）减小增益灵敏度（或提高增益稳定性）改变电路输入、输出电阻

25、改变电路输入、输出电阻减小频率失真（或扩展通频带）减小频率失真（或扩展通频带）减小非线性失真减小非线性失真噪声性能不变噪声性能不变 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路在电路输出端在电路输出端 基本放大器引入负反馈的原则基本放大器引入负反馈的原则 若要求电路若要求电路vo稳定或稳定或Ro小小应引入电压负反馈。应引入电压负反馈。若要求电路若要求电路io稳定或稳定或Ro大大应引入电流负反馈。应引入电流负反馈。在电路输入端在电路输入端若要求若要求Ri大大或从信号源索取的电流小或从信号源索取的电流小引入串联负反馈。引入串联负反馈。若要求若要求Ri小或从信号源索取的电流大小或从信号源索取的电流大引

26、入并联负反馈。引入并联负反馈。反馈效果与信号源内阻反馈效果与信号源内阻RS的关系的关系若电路采用若电路采用RS较小的电压源激励较小的电压源激励应引入串联负反馈应引入串联负反馈若电路采用若电路采用RS较大的电流源激励较大的电流源激励应引入并联负反馈应引入并联负反馈 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路反馈效果与反馈效果与RS关系的说明：关系的说明： 串联负反馈串联负反馈采用电压源激励时，若采用电压源激励时，若RS0 0则则 由于由于vS恒定，则恒定，则vf 的的变化变化量全部转化为量全部转化为vi 的变化量，的变化量，此时反馈效果最强。此时反馈效果最强。 采用电流源激励时，若采用电流源激励

27、时，若RS 由于由于iS恒定，恒定，vi 固定不变，固定不变，结果导致反馈作用消失。结果导致反馈作用消失。 +-AkfRiRsvs+-+-vfvi +-vixo（电压源激励）（电压源激励）is+-AkfRiRs+-vfvi +-vixo（电流源激励）（电流源激励）则则恒定恒定 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路ifii iiAkfRixoRsvs+-vi +-（电压源激励）（电压源激励）ifii iiAkfRixoisRs（电流源激励）（电流源激励） 并联负反馈并联负反馈采用电压源激励时，若采用电压源激励时，若RS0 0则则 由于由于iS恒定，则恒定，则if 的的变化量变化量全部转化为

28、全部转化为ii 的变化量，此时的变化量，此时反馈效果最强。反馈效果最强。 采用电流源激励时，若采用电流源激励时，若RS 由于由于vi 固定不变，结果导致固定不变，结果导致反馈作用消失。反馈作用消失。 则则恒定恒定 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路按要求判断出电路所需的反馈组别，并在图中分别接成所需按要求判断出电路所需的反馈组别，并在图中分别接成所需的两级反馈放大电路（的两级反馈放大电路（1）具有稳定的源电压增益，（）具有稳定的源电压增益，（2）具）具有高的输入电阻和输出电阻。有高的输入电阻和输出电阻。 （3）具有稳定的输出电流和低）具有稳定的输出电流和低的输入电阻，（的输入电阻，（4

29、）具有高的输入电阻和低的输出电阻）具有高的输入电阻和低的输出电阻 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路q 深度负反馈条件深度负反馈条件 7.3 7.3 深度负反馈深度负反馈 当电路满足深度负反馈条件当电路满足深度负反馈条件时：时：或或称称深度负反馈条件深度负反馈条件 将将串联反馈电路输入电阻：串联反馈电路输入电阻：并联反馈电路输入电阻：并联反馈电路输入电阻：电压反馈电路输出电阻：电压反馈电路输出电阻：电流反馈电路输出电阻：电流反馈电路输出电阻：增益：增益：或或 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路q 深度负反馈条件下深度负反馈条件下Avf 的的估算估算 根据反馈类型确定根据反馈类型

30、确定kf含义，并计算含义，并计算kf分析步骤分析步骤: : 若并联反馈：将输入端交流短路若并联反馈：将输入端交流短路若串联反馈：将输入端交流开路若串联反馈：将输入端交流开路则反馈系数则反馈系数 确定确定Afs(= xo / xs)含义，并计算含义，并计算Afs = 1 / kf 将将Afs转换成成 Avfs= vo / vskf = xf / xo计算此时计算此时xo产生的产生的xf 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路vsRC1vo+-+-RE1RLRC2RfRST1T2+-vf例例1 图示电路，试图示电路，试在深度负反馈条件下估算在深度负反馈条件下估算Avfs 该电路为电压串联负反馈

31、放大器。该电路为电压串联负反馈放大器。解：解：将输入端交流开路，即将将输入端交流开路，即将T1管射极断开：管射极断开：则则因此因此 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路例例2 图示电路，试图示电路，试在深度负反馈条件下估算在深度负反馈条件下估算Avfs 该电路为电流并联负反馈放大器。该电路为电流并联负反馈放大器。解：解：将输入端交流短路，即将将输入端交流短路，即将T1管基极交流接地：管基极交流接地：则则因此因此isRC1vo+-RLRC2RfRST1T2ifRE2io 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路viVCCRC1voVEERfRE2R1RC2RC3RsT1T2T3例例3 图

32、示电路，试图示电路，试在深度负反馈条件下估算在深度负反馈条件下估算Avfs 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路例例4 图示电路，试图示电路，试在深度负反馈条件下估算在深度负反馈条件下估算Avfs 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路例例电电路路如如图图所所示示，近近似似计计算算它它的的电电压增益。压增益。闭环增益闭环增益闭环电压增益闭环电压增益解：解：忽忽略略基基极极直直流流偏偏置置电电路路后后的的交交流流通路如下图所示。通路如下图所示。电路为电路为电流串联负反馈电流串联负反馈则反馈系数为则反馈系数为注：电路必须满足深度负反馈条件才有此结论注：电路必须满足深度负反馈条件才有此结论

33、注：电路必须满足深度负反馈条件才有此结论注：电路必须满足深度负反馈条件才有此结论 在在深深度度负负反反馈馈条条件件下下，利利用用虚虚短短和和虚断虚断可知可知第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路例例求：求：(1)大环阻态；大环阻态；(2)二、三级局部阻态；二、三级局部阻态；闭环增益闭环增益闭环电压增益闭环电压增益在深度负反馈条件下，利用在深度负反馈条件下，利用虚短虚短和和虚断虚断可知可知解：解：(1)电压并联负反馈电压并联负反馈则反馈系数为则反馈系数为(3)深深度度负负反反馈馈下下大大环环的的闭闭环电压增益环电压增益 。(2) T2 电流串联负反馈电流串联负反馈T3 电流串联负反馈电流串联负反

34、馈T2和和T3级间电流串联正反馈级间电流串联正反馈(3)第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路例例3 3 图示电路，试在深度负反馈条件下估算图示电路，试在深度负反馈条件下估算Avfs 该电路为电压并联负反馈。该电路为电压并联负反馈。(1)解：解：将将反相输入端交流接地：反相输入端交流接地：则则因此因此该电路为电压串联负反馈。该电路为电压串联负反馈。(2)解：解：将将反相输入端交流开路：反相输入端交流开路：则则因此因此-+AR1Rf+-vsvoif（图图1）-+AR1Rf+-vsvo- - +vf（图图2） 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路例例求：求：(1)判断反馈阻态；判断反馈阻态；

35、闭环电压增益闭环电压增益在在深深度度负负反反馈馈条条件件下下，利用利用虚短虚短和和虚断虚断可知可知解：解：(1)电压串联负反馈电压串联负反馈则反馈系数为则反馈系数为 (2)深深度度负负反反馈馈下下大大环环的闭环电压增益的闭环电压增益 。(2)第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路7.47.4负反馈放大器的稳定性负反馈放大器的稳定性实实际际上上，放放大大器器在在中中频频区区施施加加负负反反馈馈时时，有有可可能能因因Akf在在高高频区的附加相移使负反馈变为正反馈，引起电路自激。频区的附加相移使负反馈变为正反馈，引起电路自激。7.4.1 7.4.1 判别稳定性的准则判别稳定性的准则反馈放大器频率特性

36、：反馈放大器频率特性：若在某一频率上若在某一频率上放大器自激放大器自激自激振幅条件自激振幅条件 自激相位条件自激相位条件 说明说明 自激时，即使自激时，即使xi=0，但由于但由于xi = xf ，因此反馈因此反馈电路在无输入时，仍有信号输出。电路在无输入时，仍有信号输出。 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路q 不自激条件不自激条件 当当或或时，时，或当或当时，时，或或注意：只要设法破坏自激的振幅条件或相位条件之一，注意：只要设法破坏自激的振幅条件或相位条件之一， 放大器就不会产生自激。放大器就不会产生自激。 q 稳定裕量稳定裕量 要要保保证负反反馈放放大大器器稳定定工工作作，还需需使使

37、它它远离离自自激激状状态，远离程度可用离程度可用稳定裕量表示。定裕量表示。当当时，相位裕量时，相位裕量当当时，增益裕量时，增益裕量 g g增益交界角频率；增益交界角频率； 相位交界角频率。相位交界角频率。 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路q 相位裕量图解分析法相位裕量图解分析法 假假设放大器施加的是电阻性反馈，放大器施加的是电阻性反馈，kf为实数：数：得得由由 在在A( )或或T( )波特图上波特图上找找 g在在A( )波特图上，作波特图上，作1/1/kf (dB)的水平线，交点即的水平线，交点即 g g在在T( )波特图上，与水平轴波特图上，与水平轴 T( )=0=0dB 的交点，

38、即的交点，即 g g根据根据 g在相频曲线上在相频曲线上找找 T( g)判断相位裕量判断相位裕量 若若放大器稳定工作放大器稳定工作若若放大器工作不稳定放大器工作不稳定注：注：1/1/kf (dB)的水平线称增益线。的水平线称增益线。 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路例例1 已知已知A(j )波特图，判断电路是否自激。波特图，判断电路是否自激。(1/(1/kf )dB g g T( g)（1 1）在）在A( )波特图上作波特图上作1/1/kf (dB)的水平线。的水平线。分析：分析：（2 2）找出交点，即）找出交点，即 g g（3 3）在在 T( )波特图上，找出波特图上，找出 T(

39、g g)（4 4）因此电路稳定工作，不自激。因此电路稳定工作，不自激。由于由于A( )/dB o T( ) o- -180o- -90o 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路例例2 已知已知T(j )波特图，判断电路是否自激。波特图，判断电路是否自激。 T( g)（1 1）由）由T( )波特图与横轴的交点，找出波特图与横轴的交点，找出 g g分析：分析：（2 2）由）由 g g在在 T( )波特图上，找出波特图上，找出 T( g g)（3 3），因此电路自激。，因此电路自激。由于由于T( )/dB o T( ) o- -180o g g 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路q 利用

40、幅频特性渐近波特图判别稳定性利用幅频特性渐近波特图判别稳定性 一无零三极系统波特图如下，一无零三极系统波特图如下，分析分析 g g落在何处系统稳定。落在何处系统稳定。0 p20.1 p110 p3 A( ) - - 90 p1 p3- - 180 - - 270 p2 p1A ( )/dB 2040600 0 p3- -20dB/十倍频十倍频- -40dB/十倍频十倍频- -60dB/十倍频十倍频80放大器必稳定工作。放大器必稳定工作。或或 g g落在落在 P1P1与与 P2P2之间之间只要只要 g g落在斜率为：落在斜率为：（-20dB/-20dB/十倍频）的十倍频）的下降段内，下降段内，

41、g g则则 P2P2= =10 P1P1， P3 P3 = =10 P2P2 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路0 p20.1 p110 p3 A( ) - - 90 p1 p3- - 180 - - 270 p2 p1A ( )/dB 2040600 0 p3- -20dB/十倍频十倍频- -40dB/十倍频十倍频- -60dB/十倍频十倍频80 P2P2= =10 P1P1，将将 P3 P3 靠近靠近 P2P2由于由于| | T( P2P2)| | 则则 g g落在落在 P1P1与与 P2P2之间时，放大器依然稳定工作。之间时，放大器依然稳定工作。 退出第七章第七章 反馈放大电路反

42、馈放大电路结论：结论：在多极点的低通系统中，若在多极点的低通系统中，若 P3 P3 10 P2P2，则只要则只要 g g落在斜率为（落在斜率为（-20dB/-20dB/十倍频）的下降段内，十倍频）的下降段内，或或 g g落在落在 P1P1与与 P2P2之间，放大器必稳定工作。之间，放大器必稳定工作。 将将 P2 P2 靠近靠近 P1P1由于由于| | T( P2P2)| | 上述结论不成上述结论不成立立 0 p20.1 p110 p3 A( ) - - 90 p1 p3- - 180 - - 270 p2 p1A ( )/dB 2040600 0 p3- -20dB/十倍频十倍频- -40dB

43、/十倍频十倍频- -60dB/十倍频十倍频80 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路7.5.2 7.5.2 集成运放的相位补偿技术集成运放的相位补偿技术解决方法解决方法：采用相位补偿技术。采用相位补偿技术。在中频区，反馈系数在中频区，反馈系数kf 越越大，反馈越深，电路性能越好。大，反馈越深，电路性能越好。在高频区，在高频区，kf 越越大，相位裕量越小，放大器工作越不稳定；大，相位裕量越小，放大器工作越不稳定； 在在中中频频增增益益AI基基本本不不变变的的前前提提下下，设设法法拉拉长长 P1与与 P2之之间间的的间间距距，或或加加长长斜斜率率为为“-20 -20 dB/dB/十十倍倍频频

44、”线线段段的的长长度度，使使得得kf增增大大时时，仍仍能能获获得得所需的相位裕量。所需的相位裕量。相位补偿基本思想：相位补偿基本思想： 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路q 滞后补偿技术滞后补偿技术 简单电容补偿简单电容补偿 降低降低 P1补补偿偿方方法法：将将补补偿偿电电容容C 并并接接在在集集成成运运放放产产生生第第一一个个极极点点角频率的节点上，使角频率的节点上，使 P1降低到降低到 d 。AdiRCC P1降低到降低到 d反馈增益线下移反馈增益线下移稳定工作允许的稳定工作允许的kf增大。增大。 p2 p1A ( )/dB 0 0 p3AvdI d20lg(1/kf) 退出第七章

45、第七章 反馈放大电路反馈放大电路 p2 p1A ( )/dB 0 0 p3AvdI d20lg(1/kfv) d与与kf 之间的关系：之间的关系：由图由图十倍频整理得整理得 kfv d 反馈电路稳定性反馈电路稳定性 ，但，但 H 。 kfv=1时，时，全全补偿补偿 (C 用用 CS表示表示) d0此时此时kfv无论取何值，电路均可稳定工作。无论取何值，电路均可稳定工作。 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路 例例1：一集成运放一集成运放AvdI =105 ，fP1=200Hz， fP2=2MHz， fP3=20MHz，产生产生fP1节点上等效电路节点上等效电路R1=200K ，接成同接成

46、同相放大器，采用简单电容补偿。相放大器，采用简单电容补偿。fp2fp1Avd (f )/dBf0 0fp310020406080解：解：（1）求未补偿前，同相放大器提供的最小增益）求未补偿前，同相放大器提供的最小增益 ？根据题意，可画出运放的幅频渐近波特图。根据题意，可画出运放的幅频渐近波特图。未补偿前，为保证稳定工作未补偿前，为保证稳定工作:1kfvAvfmin = 1041kfv(dB) 80dB即即 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路解：解：（2）若要求）若要求Avf =10，求所需的求所需的补偿电容补偿电容C =？由由 Avf = 10得得 kfv = 0.1则则 由由 得得

47、由由 得得 （3）若要求）若要求Avf =1， 求所需的求所需的补偿电容补偿电容CS =？解：解：由由 Avf = 1得得 kfv = 1则则 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路 密勒电容补偿密勒电容补偿 降低降低 P1、增大增大 P2补补偿偿方方法法：将将补补偿偿电电容容C 跨跨接接在在三三极极管管B极极与与C极极之之间间，利利用用密密勒勒倍倍增增效效应应，使使 P1降降低低、 P2增增大大，拉拉长长 P1与与 P2之之间间的的间间距距。这这种种补补偿偿方方法法又又称极点分离术。（分析略）称极点分离术。（分析略）简单电容补偿缺点：简单电容补偿缺点：补偿电容补偿电容C 数值较大（数值较

48、大（ F F量级），集成较困难。量级），集成较困难。 密勒电容补偿优点：密勒电容补偿优点：用较小的电容（用较小的电容（P PF F量级），即可达到补偿目的。量级），即可达到补偿目的。 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路q 超前补偿技术超前补偿技术 引入幻想零点引入幻想零点 补偿思思路路：在在 P2附附近近，引引入入一一个个具具有有超超前前相相移移的的零零点点，以以抵抵消消原原来来的的滞滞后后相相移移，使使得得在在不不降降低低 P1的的前前提提下下，拉拉长 P1与与 P2之之间的的间距。距。 在反在反馈电阻阻Rf上并接上并接补偿电容容C 。补偿方法方法：-+AR1Rf+-Vs (s)Vo

49、(s)R2则则其中其中C 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路 利利用用零零点点角角频频率率 Z将将 P2抵抵消消，可可将将斜斜率率为“- -20dB/20dB/十倍十倍频”的下降段，延的下降段，延长到到 P3。假设运放为无零三极系统，且假设运放为无零三极系统，且 P1 P2 P3选择合适的选择合适的C ，使使 p2 p1A ( )/dB 0 0 p3AvdI-20dB/-20dB/十倍十倍频 退出第七章第七章 反馈放大电路反馈放大电路相位补偿技术在宽带放大器中的应用相位补偿技术在宽带放大器中的应用密勒电密勒电容补偿容补偿超前电超前电容补偿容补偿vIVCCR1voR2T1T2T3RLRE1RE3RfCfCcT4T4T5R3R4R5T6T7T8CBMC-1553集成宽带放大器内部电路集成宽带放大器内部电路Av =100fH =45MHz 退出