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1、第六章第六章 放大电路中的反馈放大电路中的反馈 6-16-1反馈的基本概念及判断方法反馈的基本概念及判断方法 6-2 6-2负反馈放大电路的四中基本组态负反馈放大电路的四中基本组态 6-3 6-3负反馈放大电路的方块图及一般表达式负反馈放大电路的方块图及一般表达式 6-4 6-4深度负反馈放大电路放大倍数的分析深度负反馈放大电路放大倍数的分析 6-5 6-5负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响 *6-6 *6-6负反馈放大电路的稳定性负反馈放大电路的稳定性主要内容：主要内容： 1 1放大电路的反馈放大电路的反馈6-0集成运放的基本概念 集成运放是一种用于各种模拟信号的运算的器集
2、成运放是一种用于各种模拟信号的运算的器集成运放是一种用于各种模拟信号的运算的器集成运放是一种用于各种模拟信号的运算的器件，其核心是一个高增益的直接耦合式的多级放件，其核心是一个高增益的直接耦合式的多级放件，其核心是一个高增益的直接耦合式的多级放件，其核心是一个高增益的直接耦合式的多级放大电路。大电路。大电路。大电路。 它采用集成化技术将它采用集成化技术将它采用集成化技术将它采用集成化技术将“管管管管”和和和和“路路路路”紧密结合紧密结合紧密结合紧密结合在一起而具有某种特定功能。在一起而具有某种特定功能。在一起而具有某种特定功能。在一起而具有某种特定功能。 广泛用于模拟信号的发生和处理电路中，其
3、性广泛用于模拟信号的发生和处理电路中，其性广泛用于模拟信号的发生和处理电路中，其性广泛用于模拟信号的发生和处理电路中，其性能高，价格低，大多取代了分立元件电路。能高，价格低，大多取代了分立元件电路。能高，价格低，大多取代了分立元件电路。能高，价格低，大多取代了分立元件电路。2 2放大电路的反馈放大电路的反馈6-06-0集成运放的基本概念集成运放的基本概念集成运放的组成及各部分作用集成运放的组成及各部分作用集成运放的组成及各部分作用集成运放的组成及各部分作用: : : :3 3放大电路的反馈放大电路的反馈集成运放的电路符号同相输入端：同相输入端：同相输入端：同相输入端：u u u uP P P
4、P其输入电压与输出电压同相其输入电压与输出电压同相其输入电压与输出电压同相其输入电压与输出电压同相反相输入端：反相输入端：反相输入端：反相输入端：u u u uN N N N其输入电压输出电压反相其输入电压输出电压反相其输入电压输出电压反相其输入电压输出电压反相输出端：输出端：输出端：输出端：u u u uo o o o4 4放大电路的反馈放大电路的反馈同相和反相输入端的来历同相和反相输入端的来历:5 5放大电路的反馈放大电路的反馈6-1反馈的基本概念及判断方法一、什么是反馈？一、什么是反馈？ 在电子电路中，将输出量的一部分或全部通过一定的电路在电子电路中，将输出量的一部分或全部通过一定的电路
5、形式作用到输入回路，用来影响其输入量的措施称为反馈。形式作用到输入回路，用来影响其输入量的措施称为反馈。6 6放大电路的反馈放大电路的反馈 开环：开环： 从输出到输入，不存在其他的信号（除输入信号从从输出到输入，不存在其他的信号（除输入信号从输入到输出传输外）的流通路径或通路输入到输出传输外）的流通路径或通路, ,即：不存在反即：不存在反馈。馈。 7 7放大电路的反馈放大电路的反馈闭环：闭环： 从输出到输入，还存在反馈信号的流通路径或通路，从输出到输入，还存在反馈信号的流通路径或通路，也就是存在也就是存在反馈反馈。8 8放大电路的反馈放大电路的反馈6-1反馈的基本概念及判断方法E判断有无反馈判
6、断有无反馈: : 观察观察反馈通路反馈通路是否存在。是否存在。 反馈通路反馈通路：从输出到输入，除输入信号从输入到输出传输：从输出到输入，除输入信号从输入到输出传输外，还存在其他的信号的流通路径或通路外，还存在其他的信号的流通路径或通路, ,即：反馈通路。即：反馈通路。 9 9放大电路的反馈放大电路的反馈二、正反馈与负反馈二、正反馈与负反馈根据反馈极性的不同，可以分为正反馈和负反馈。根据反馈极性的不同，可以分为正反馈和负反馈。 正正反反馈馈：反反馈馈信信号号对对输输入入的的作作用用是是使使净净输输入入量量增增大大；输输出出量量的变化增大。的变化增大。 负负反反馈馈：反反馈馈信信号号对对输输入入
7、的的作作用用是是使使净净输输入入量量减减小小；输输出出量量的变化减小。的变化减小。1010放大电路的反馈放大电路的反馈 首先规定电路输入信号在某一时刻的首先规定电路输入信号在某一时刻的首先规定电路输入信号在某一时刻的首先规定电路输入信号在某一时刻的对地的极性对地的极性对地的极性对地的极性； 再以此为依据，再以此为依据，再以此为依据，再以此为依据，逐级判断电路中各相关点电流的流向和电位的极逐级判断电路中各相关点电流的流向和电位的极逐级判断电路中各相关点电流的流向和电位的极逐级判断电路中各相关点电流的流向和电位的极性，从而得到输出信号的极性；性，从而得到输出信号的极性；性，从而得到输出信号的极性；
8、性，从而得到输出信号的极性； 然后然后然后然后根据输出信号的极性判断反馈信号的极性：根据输出信号的极性判断反馈信号的极性：根据输出信号的极性判断反馈信号的极性：根据输出信号的极性判断反馈信号的极性：n n 若反馈信号使基本放大电路的净输入信号增大，则说明引入若反馈信号使基本放大电路的净输入信号增大，则说明引入若反馈信号使基本放大电路的净输入信号增大，则说明引入若反馈信号使基本放大电路的净输入信号增大，则说明引入正反正反正反正反馈馈馈馈；n n 若反馈信号使基本放大电路的净输入信号减小，则说明引入若反馈信号使基本放大电路的净输入信号减小，则说明引入若反馈信号使基本放大电路的净输入信号减小，则说明
9、引入若反馈信号使基本放大电路的净输入信号减小，则说明引入负反负反负反负反馈馈馈馈。判断：判断：判断：判断： 采用采用采用采用“ “ “ “ 瞬时极性法瞬时极性法瞬时极性法瞬时极性法 ” ” ” ”1111放大电路的反馈放大电路的反馈通过净输入电压的变化通过净输入电压的变化判断反馈的极性判断反馈的极性通过净输入电流的变化通过净输入电流的变化判断反馈的极性判断反馈的极性通过净输入电压判断通过净输入电压判断反馈为正反馈反馈为正反馈1212放大电路的反馈放大电路的反馈分立元件放大电路的反馈极性的判断：分立元件放大电路的反馈极性的判断：分立元件放大电路的反馈极性的判断：分立元件放大电路的反馈极性的判断：
10、1313放大电路的反馈放大电路的反馈三、直流反馈与交流反馈三、直流反馈与交流反馈根据反馈信号本身的交、直流性质，可以分为直流反馈和交流反馈。根据反馈信号本身的交、直流性质，可以分为直流反馈和交流反馈。 直流反馈：直流反馈：反馈量只含直流成分；反馈量只含直流成分； 交流反馈：交流反馈：反馈量只含交流成分；反馈量只含交流成分；在很多情况下，交、直流两种反馈兼而有之！在很多情况下，交、直流两种反馈兼而有之！ 判断：判断：1414放大电路的反馈放大电路的反馈1515放大电路的反馈放大电路的反馈6-2负反馈放大电路的四种基本组态负反馈放大电路：常指引入了交流负反馈的放大电路。负反馈放大电路：常指引入了交
11、流负反馈的放大电路。根据反馈信号在放大电路输出端采样方式的不同，根据反馈信号在放大电路输出端采样方式的不同，可以分为电压反馈和电流反馈。可以分为电压反馈和电流反馈。 电压反馈：反馈信号取自输出电压电压反馈：反馈信号取自输出电压 电流反馈：反馈信号取自输出电流电流反馈：反馈信号取自输出电流判断方法：判断方法：若若Uo=0, Uo=0, 反馈不存在，则为电压反馈；反馈不存在，则为电压反馈；若若Io=0, Io=0, 反馈不存在，则为电流反馈。反馈不存在，则为电流反馈。1616放大电路的反馈放大电路的反馈实例电路：实例电路：电流反馈电流反馈电压反馈电压反馈1717放大电路的反馈放大电路的反馈6-26
12、-2负反馈放大电路的四种基本组态负反馈放大电路的四种基本组态 根根据据反反馈馈信信号号与与输输入入信信号号在在放放大大电电路路输输入入回回路路中中求和形式的不同，可以分为求和形式的不同，可以分为串联反馈和并联反馈串联反馈和并联反馈。 串联反馈：串联反馈：反馈量与输入量以电压方式相叠加反馈量与输入量以电压方式相叠加 并联反馈：并联反馈：反馈量与输入量以电流方式相叠加反馈量与输入量以电流方式相叠加判断方法：判断方法：若输入量与反馈量加在同一点，则为并联反馈；若输入量与反馈量加在同一点，则为并联反馈；若输入量与反馈量加在不同点，则为串联反馈。若输入量与反馈量加在不同点，则为串联反馈。1818放大电路
13、的反馈放大电路的反馈串联反馈串联反馈并联反馈并联反馈1919放大电路的反馈放大电路的反馈6-2负反馈放大电路的四种基本组态电电压压串串联联负负反反馈馈2020放大电路的反馈放大电路的反馈6-2负反馈放大电路的四种基本组态 电流串联负反馈电流串联负反馈2121放大电路的反馈放大电路的反馈6-2负反馈放大电路的四种基本组态电电压压并并联联负负反反馈馈2222放大电路的反馈放大电路的反馈6-3负反馈放大电路的方块图及一般表达式2323放大电路的反馈放大电路的反馈6-2负反馈放大电路的四种基本组态电电流流并并联联负负反反馈馈2424放大电路的反馈放大电路的反馈一、负反馈放大电路的方块图表示法一、负反馈
14、放大电路的方块图表示法输入量输入量反馈量反馈量净输入量净输入量输出量输出量定义：开环放大倍数定义：开环放大倍数反馈系数反馈系数闭环放大倍数闭环放大倍数2525放大电路的反馈放大电路的反馈二、二、四四种种组组态态电电路路的的方方框框图图2626放大电路的反馈放大电路的反馈6-36-3负反馈放大电路的方块图及一般表达式负反馈放大电路的方块图及一般表达式2727放大电路的反馈放大电路的反馈三、负反馈放大电路的一般表达式三、负反馈放大电路的一般表达式一般表达式：一般表达式：中频中频2828放大电路的反馈放大电路的反馈l l在表达式中：在表达式中：在表达式中：在表达式中：l l当当当当AF0AF0AF0
15、AF0时，电路引入负反馈；时，电路引入负反馈；时，电路引入负反馈；时，电路引入负反馈；l l当当当当AF0AF0AF0AF11+AF 1， 则则称为深度负反馈称为深度负反馈 此时，放大倍数仅决定于反馈网络而与基本放大此时，放大倍数仅决定于反馈网络而与基本放大电路无关。电路无关。2929放大电路的反馈放大电路的反馈6-4深度负反馈放大电路放大倍数的分析一、深度负反馈的实质一、深度负反馈的实质: :深度负反馈深度负反馈3030放大电路的反馈放大电路的反馈6-46-46-46-4深度负反馈放大电路放大倍数的分析深度负反馈放大电路放大倍数的分析深度负反馈放大电路放大倍数的分析深度负反馈放大电路放大倍数
16、的分析二、分析步骤二、分析步骤: : 正确判断反馈组态；正确判断反馈组态； 求解反馈系数求解反馈系数F F（用拆环法）；（用拆环法）； 利用求解利用求解A Af f、A Aufuf、（或、（或A Ausfusf）。）。3131放大电路的反馈放大电路的反馈6-4深度负反馈放大电路放大倍数的分析三、分析实例三、分析实例1.1.电压并联电压并联2.2.电压串联电压串联3232放大电路的反馈放大电路的反馈6-4深度负反馈放大电路放大倍数的分析3.3.电流并联电流并联3333放大电路的反馈放大电路的反馈6-4深度负反馈放大电路放大倍数的分析4.4.电流串联电流串联3434放大电路的反馈放大电路的反馈6-
17、56-5负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响一、稳定放大倍数一、稳定放大倍数在中频在中频 A Af f 的的相相对对变变化化量量等等于于A A的的相相对对变变化化量量的的（1+AF1+AF）分分之之一一。即：闭环放大倍数的稳定性提高了（即：闭环放大倍数的稳定性提高了（1+AF1+AF）倍。）倍。对上式求全微分对上式求全微分将上式等号两边都除以将上式等号两边都除以A Af f ，则，则3535放大电路的反馈放大电路的反馈二、改变输入电阻和输出电阻二、改变输入电阻和输出电阻1.1.对输入电阻的影响对输入电阻的影响基本放大电路的输入电阻基本放大电路的输入电阻1 1）串联负反馈增大输入
18、电阻）串联负反馈增大输入电阻整个电路的输入电阻：整个电路的输入电阻：若存在偏置电阻若存在偏置电阻R Rb b3636放大电路的反馈放大电路的反馈6-56-5负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响则反馈环路内输入电阻则反馈环路内输入电阻若存在偏置电阻若存在偏置电阻R Rb b整个电路的输入电阻整个电路的输入电阻3737放大电路的反馈放大电路的反馈6-56-5负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响基本放大电路的输入电阻基本放大电路的输入电阻整个电路的输入电阻整个电路的输入电阻2 2）并联负反馈减小输入电阻）并联负反馈减小输入电阻3838放大电路的反馈放大电路的反馈6-5
19、6-5负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响电压负反馈减小输出电阻电压负反馈减小输出电阻2.2.对输出电阻的影响对输出电阻的影响电流负反馈增大输出电阻电流负反馈增大输出电阻（反馈环路内）（反馈环路内）负载开路时的源增益负载开路时的源增益负载短路时的源增益负载短路时的源增益3939放大电路的反馈放大电路的反馈6-56-5负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响三、展宽频带三、展宽频带可以证明：可以证明：4040放大电路的反馈放大电路的反馈6-56-5负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响四、减小非线性失真四、减小非线性失真4141放大电路的反馈放大电路的反
20、馈无反馈时无反馈时有反馈时有反馈时4242放大电路的反馈放大电路的反馈五、放大电路中引入负反馈的一般原则五、放大电路中引入负反馈的一般原则1.1.稳定稳定Q Q 引入直流负反馈；引入直流负反馈； 改善性能指标改善性能指标 引入交流负反馈引入交流负反馈2.2.信号源信号源并联或串联并联或串联 若信号源为恒压源或内阻小的电压源时串联负反若信号源为恒压源或内阻小的电压源时串联负反馈；增大馈；增大R RI I 若信号源为恒流源或内阻大的电压源时串联负反若信号源为恒流源或内阻大的电压源时串联负反馈；减小馈；减小R RI I4343放大电路的反馈放大电路的反馈3.3.3.3.负载负载负载负载电压或电流电压
21、或电流电压或电流电压或电流当负载需要稳定电压时，引入电压负反馈；当负载需要稳定电压时，引入电压负反馈；当负载需要稳定电压时，引入电压负反馈；当负载需要稳定电压时，引入电压负反馈；当负载需要稳定电流时，引入电流负反馈；当负载需要稳定电流时，引入电流负反馈；当负载需要稳定电流时，引入电流负反馈；当负载需要稳定电流时，引入电流负反馈；4.4.4.4.级联时注意配合级联时注意配合级联时注意配合级联时注意配合当电流将转换为电压时，应引入电压并联负反馈；当电流将转换为电压时，应引入电压并联负反馈；当电流将转换为电压时，应引入电压并联负反馈；当电流将转换为电压时，应引入电压并联负反馈；当电压将转换为电流时，
22、应引入电流串联负反馈；当电压将转换为电流时，应引入电流串联负反馈；当电压将转换为电流时，应引入电流串联负反馈；当电压将转换为电流时，应引入电流串联负反馈；4444放大电路的反馈放大电路的反馈6-56-5负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响举例：举例：P281P2814545放大电路的反馈放大电路的反馈6-6负反馈放大电路的稳定性4646放大电路的反馈放大电路的反馈一、负反馈放大电路自激振荡产生的原因和条件一、负反馈放大电路自激振荡产生的原因和条件自激振荡现象：输入为零时，输出产生一定频率和一定幅度的信号。自激振荡现象：输入为零时，输出产生一定频率和一定幅度的信号。1. 1. 自激振荡产生的原因自激振荡产生的原因附加相移附加相移负反馈负反馈正反馈正反馈4747放大电路的反馈放大电路的反馈2. 2. 自激振荡的平衡条件自激振荡的平衡条件即即(n(n为整数为整数) )平衡条件平衡条件起振条件起振条件4848放大电路的反馈放大电路的反馈二、负反馈放大电路稳定性的判断二、负反馈放大电路稳定性的判断1. 1. 判断方法判断方法2. 2. 稳定裕量稳定裕量4949放大电路的反馈放大电路的反馈
