负反馈放大电路分析计算.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,6-3-1,深度负反馈放大电路的近似估算,6-3,负反馈放大电路的分析与计算,6-3-2,一般负反馈放大电路的拆环分析法（方框图法）,一、深度负反馈放大电路的特点,三、闭环输入电阻,R,if,和闭环输出电阻,R,Of,的估算,一、拆环分析法的基本思想,二、拆环分析法的分析步骤,二、基于反馈系数的闭环电压增益的估算,重点,一、深度负反馈放大电路的特点,在深度负反馈条件下：,基本放大器,A,（,s,）,反馈网络,B,（,s,）,X,i,(s),X,O,(s),X,f,(s),X,d,(s),特点,1,：,注意：,A,f,(s,),是广义增益，其含义和量纲与反馈组态有关。,6-3-1,深度负反馈放大电路的近似估算,上式说明闭环增益几乎只和反馈网络有关。,因此估算闭环增益时我们重点只研究反馈网络，这也是对深负反馈放大电路进行估算的出发点。,所以对这种放大电路的求解还是建立在反馈阻态的基础上，在估算之前还是要先分析它的组态。,一、深度负反馈放大电路的特点,在深度负反馈条件下：,基本放大器,A,（,s,）,反馈网络,B,（,s,）,X,i,(s),X,O,(s),X,f,(s),X,d,(s),6-3-1,深度负反馈放大电路的近似估算,特点,2,：,特点,1,：,净输入量,0,，可以忽略。,注意：对不同的反馈阻态，忽略的净输入量是不同的：,串联负反馈：,并联负反馈：,特点,1,：,不同组态的,A,f,(s,),和,B(s,),是不一样的。,注意两个问题,：,（,1,）反馈系数是怎么得来的？,（,2,）电压增益是怎么得来的？,为了方便研究和测试，人们往往需要求出不同组态负反馈放大电路的闭环电压增益。当反馈组态是,“电压串联”,时，,A,f,(s,),代表闭环电压增益，可直接利用该关系式估算电路的电压增益。如果反馈组态是其他的形式时，需要根据具体电路，经过适当转换才能得到电压增益。,电压串联,电压并联,电流串联,电流并联,A,f,A,uf,A,rf,A,gf,A,if,B,B,u,B,g,B,r,B,i,二、基于反馈系数的闭环电压增益的估算,R,b1,R,C1,-,u,i,u,O,+V,CC,+,-,R,e2,R,C2,R,e1,R,F,C,F,+,R,L,1,、电压串联负反馈,反馈,网络,放大,电路,+,-,u,i,u,d,u,f,+,+,-,-,+,-,u,O,-,u,f,+,+,-,u,d,二、基于反馈系数的闭环电压增益的估算,u,d,0,，,i,e,0,，发射极虚断路,并联负反馈的源总是用恒流源或是内阻比较大的电流源。在实验室测试并联负反馈放大电路时，因信号源内阻很小，所以一般要外接一个电阻去等效,R,S,，若非如此，负反馈所起的作用很小，测不出效果。,R,C1,R,C2,R,1,u,i,R,1,R,em,R,e3,+E,C,-E,E,R,F,R,C3,+,-,+,-,u,O,R,L,反馈,网络,放大,电路,+,-,u,O,i,d,i,i,i,f,R,S,u,i,+,-,i,i,i,f,i,d,2,、电压并联负反馈,i,d,0,，,u,be,0,，发射结虚短路,等效信号源内阻,3,、电流串联负反馈,反馈,网络,放大,电路,+,-,u,O,i,O,i,O,+,-,u,i,u,d,u,f,+,+,-,-,R,L,4,、电流并联负反馈,反馈,网络,放大,电路,i,d,i,i,i,f,+,-,u,O,i,O,i,O,R,L,R,S,u,i,+,-,小结：深负反馈条件下四种反馈阻态放大电路的闭环电压增益,反馈组态,反馈系数,A,uf,电压串联,电压并联,电流串联,电流并联,电压负反馈的闭环电压增益与负载无关，体现恒压特性。,电流负反馈的闭环电压增益与负载成线性关系，体现恒流特性。,小结：深度负反馈放大电路闭环电压增益的估算方法,（,1,）先判断反馈组态：,（,2,）估算反馈系数：,（,3,）估算闭环电压增益：,根据定义并利用深度负反馈的特点来估算，不同组态的反馈系数具有不同物理意义和量纲。,根据定义并利用深度负反馈的特点得到闭环电压增益与反馈系数的关系式，然后进行估算。,反馈系数,电流并联,电流串联,电压并联,电压串联,A,uf,反馈组态,图示电路的级间反馈满足深度负反馈条件，试估算电路的闭环电压增益。,讨论（一）,R,1,R,C1,u,O,-,u,i,R,e2,+,-,R,F,R,e1,R,C2,C,2,C,1,+,+E,C,(1),判别反馈组态是电流并联负反馈，,【解】：,虚,短,路,i,O,i,i,i,d,i,f,(2),求反馈系数：,i,d,0,基极与地虚短路,(3),求闭环电压增益：,i,O,R,b1,R,C1,R,e1,C,1,R,C3,R,e3,R,C2,C,3,T,1,T,2,T,3,e,3,+,V,CC,u,O,u,i,+,+,-,-,R,F,R,C2,C,2,电路满足深度负反馈条件，试估算闭环电压增益。,（,1,）反馈组态是电流串联负反馈，,【解】：,讨论（二）,+,-,u,f,+,-,u,d,i,O,i,O,(2),反馈系数：,u,d,0,，,i,e,0,，发射极虚断路,(3),闭环电压增益：,反馈组态是电压串联负反馈，,【解】：,R,b1,R,C1,R,e1,C,1,R,C3,R,e3,R,C2,C,3,T,1,T,2,T,3,e,3,+,V,CC,u,O,u,i,+,+,-,-,R,F,R,C2,C,2,+,-,u,f,+,-,u,d,虚断路,电路满足深度负反馈条件，试估算闭环电压增益。,讨论（二）,R,S,u,i,+,-,R,b1,R,C1,R,e1,C,1,R,C3,R,e3,R,C2,C,3,T,1,T,2,T,3,e,3,+,V,CC,u,O,+,-,R,F,R,C2,C,2,电路满足深度负反馈条件，试估算闭环源电压增益。,i,i,i,d,i,f,反馈组态是电压并联负反馈，,【解】：,讨论（二）,R,1,u,O,+V,CC,R,9,C,6,R,7,R,4,R,3,C,5,R,2,R,5,u,i,R,6,C,3,R,8,+,-,+,-,R,10,C,2,R,11,C,1,1,、分析电路中有几路反馈？,2,、试估算电路的总电压增益。,（,1,）,C,2,：,正反馈,（,2,）,R,11,：,电压串联负反馈,（,3,）,R,10,：,直流负反馈,（,4,）,R,4,、,R,6,、,R,8,、,R,9,（目的是提高输入电阻，称为“,自举,”）,讨论（三）,R,1,u,O,+V,CC,R,9,C,6,R,7,R,4,R,3,C,5,R,2,R,5,u,i,R,6,C,3,R,8,+,-,+,-,R,10,C,2,R,11,C,1,1,、分析电路中有几路反馈？,2,、试估算电路的总电压增益。,讨论（三）,直流负反馈，不影响动态性能,主反馈,电压串联负反馈,射随器,三、闭环输入电阻,R,if,和输出电阻,R,Of,的估算,1,、闭环输入电阻,（,1,）并联负反馈减小输入电阻，,（,2,）串联负反馈提高输入电阻，,注意：此处的,R,if,是指反馈环路内的输入电阻，若环路外还连接有其他电阻，则应予以考虑。,R,if,B,(S),A,(S),+,-,u,i,u,d,u,f,+,+,-,-,i,i,R,i,x,O,B,(S),A,(S),+,-,u,i,i,i,R,i,x,O,i,d,i,f,R,if,R,R,三、闭环输入电阻,R,if,和输出电阻,R,Of,的估算,2,、闭环输出电阻,（,1,）电压负反馈减小输出电阻，,（,2,）电流负反馈提高输出电阻，,R,of,注意：此处的,R,Of,是指反馈环路内的输入电阻，若环路外还并联有其他电阻，则应予以考虑。,x,i,B,(S),A,(S),R,o,A,X,d,x,d,x,f,A,(S),R,o,A,X,d,x,i,x,d,x,f,B,(S),R,of,R,R,R,b1,R,C1,-,u,i,u,O,+V,CC,+,-,R,e2,R,C2,R,e1,R,F,C,F,+,R,L,-,u,f,+,+,-,u,d,R,1,R,C1,u,O,-,u,i,R,e2,+,-,R,F,R,e1,R,C2,C,2,C,1,+,+E,C,i,i,i,d,i,f,i,O,i,O,R,if,R,of,电压串联负反馈,电流并联负反馈,R,if,R,of,估算电路的,R,if,和,R,Of,讨论（四）,负反馈放大器,=,基本放大器,+,负反馈网络,基本放大器,A,（,s,）,反馈网络,B,（,s,）,X,i,(s),X,O,(s),X,f,(s),X,d,(s),将基本放大器分离出来（,A,、,B,分离）；,求出基本放大器的开环电压增益,A,；,求出反馈网络的反馈系数,B,；,代入基本反馈方程求出闭环增益。,6-3-2,负反馈放大电路的方框图分析法（拆环法,),基本方法：,拆环法的关键,一、,如何将基本放大器分离出来,在实际的负反馈放大电路中，反馈网络对基本放大电路的输入口和输出口都有负载效应，如何处理负载效应是,A,、,B,分离的主要问题。,1,、,四种组态放大电路的,A,、,B,网络等效模型,(P215),反馈,网络,B,放大,电路,A,+,-,u,O,+,-,u,i,i,d,i,i,i,f,反馈,网络,B,放大,电路,A,+,-,u,i,i,d,i,i,i,f,+,-,u,O,i,O,i,O,反馈,网络,B,放大,电路,A,+,-,u,i,u,d,u,f,+,+,-,-,+,-,u,O,反馈,网络,B,放大,电路,A,+,-,u,O,i,O,i,O,+,-,u,i,u,d,u,f,+,+,-,-,电压串联,电流串联,电流并联,电压并联,串联端口：,并联端口：,等效为戴维南电路（恒压源和电阻串联）,等效为诺顿电路（恒流源和电阻并联）,根据,单向传输,特点，忽略,A,、,B,输入口的受控源,串联端口：,并联端口：,等效为戴维南电路（恒压源和电阻串联）,等效为诺顿电路（恒流源和电阻并联）,根据,单向传输,特点，忽略,A,、,B,输入口的受控源,+,-,u,i,u,iA,u,f,+,+,-,-,+,-,u,O,i,A,(1),电压串联负反馈组态放大电路的,A,、,B,网络等效模型,R,OA,A,uO,u,iA,R,iA,R,OB,B,u,u,O,R,iB,串联端口：,并联端口：,等效为戴维南电路（恒压源和电阻串联）,等效为诺顿电路（恒流源和电阻并联）,根据,单向传输,特点，忽略,A,、,B,输入口的受控源,+,-,u,i,i,A,i,i,i,f,+,-,i,O,i,O,u,O,(2),电流并联负反馈组态放大电路的,A,、,B,网络等效模型,R,OA,R,OB,B,g,i,O,R,iB,R,iA,A,iO,i,A,(3),电压并联负反馈放大电路的,A,、,B,网络等效模型,(4),电流串联负反馈放大电路的,A,、,B,网络等效模型,2,、确定基本放大器的等效输入回路：,基本放大器的等效输入回路应该,不包含反馈信号,，但要考虑到反馈网络对输入回路的影响。,消除反馈信号后，将反馈网络的输出端口电阻,R,OB,折合到放大电路的输入回路，即为基本放大器的等效输入回路。,将输出端短路，,电压反馈：,电流反馈：,i,O,=0,，,x,f,=,Bi,O,=0,将输出端开路，,u,O,=0,，,x,f,=,Bu,O,=0,实质是消除反馈信号,+,-,u,i,u,iA,u,f,+,+,-,-,+,-,u,O,i,A,R,OA,A,uO,u,iA,R,iA,R,OB,B,u,u,O,R,iB,+,-,u,i,i,A,i,i,i,f,+,-,i,O,i,O,R,OA,R,OB,B,i,i,O,R,iB,u,O,R,iA,A,iO,i,A,一、,如何将基本放大器分离出来,在实际的负反馈放大电路中，反馈网络对基本放大电路的输入口和输出口都有负载效应，如何处理负载效应是,A,、,B,分离的主要问题。,3,、确定基本放大器的等效输出回路：,+,-,u,i,u,iA,u,f,+,+,-,-,+,-,u,O,i,A,R,OA,A,uO,u,iA,R,iA,R,OB,B,u,u,O,R,iB,消除反馈信号后将反馈网络的输入电阻,R,iB,折合到放大电路的输出回路，即为基本放大器的等效输出回路。,串联反馈：,将,A,、,B,网络断开，,i,A,=0,并联反馈：,将输入端口短路，,u,i,=0,+,-,u,i,i,A,i,i,i,f,+,-,i,O,i,O,R,OA,R,OB,B,i,i,O,R,iB,u,O,R,iA,A,iO,i,A,实质是使反馈信号不起作用,判断反馈组态要正确；画输入回路看输出，画输出回路看输入；“串联开路，并联短路”。,（记住一句话：反馈量仅仅取决于输出量）,二、,如何求反馈网络的反馈系数,1,、串联反馈：,电压串联,u,f,=B,u,u,O,，,电流串联：,u,f,=B,r,i,O,，,+,-,u,O,R,OA,A,uO,u,d,+,-,u,i,u,d,u,f,+,+,-,-,i,i,R,iA,R,OB,B,u,u,O,R,iB,+,-,i,O,i,O,R,OA,R,iB,A,gO,u,d,+,-,u,i,u,d,u,f,+,+,-,-,i,i,R,iA,R,OB,B,r,i,O,令,i,i,=0,，,u,ROB,=0,，,则反馈电压取决于输出量。,（记住一句话：反馈量仅仅取决于输出量）,电流并联：,i,f,=,B,i,i,O,，,二、,如何求反馈网络的反馈系数,+,-,u,i,i,d,i,i,i,f,+,-,i,O,i,O,R,OA,R,OB,B,i,i,O,R,iB,u,O,R,iA,A,iO,i,d,+,-,u,O,R,OA,B,g,u,O,R,iB,+,-,u,i,i,d,i,i,i,f,R,OB,R,iA,A,rO,i,d,2,、并联反馈：,令,u,i,=0,，,i,ROB,=0,，,则反馈电流取决于输出量。,i,f,=,B,g,u,O,，,电压并联：,（记住一句话：反馈量仅仅取决于输出量）,二、,如何求反馈网络的反馈系数,3,、小结不同反馈组态的反馈系数：,电流并联,电压并联,电流串联,电压串联,求反馈系数看输入端的连接方式：“串联开路，并联短路”。,小结：负反馈放大器拆环分析法的一般步骤,1,、首先要正确判断反馈的组态，确定,A,、,B,的量纲；,2,、将基本放大器从反馈放大电路中分离出来；,分离方法：画输入回路看输出端，画输出回路看输入端，“串联开路，并联短路”；,3,、求出基本放大器的开环参数；（,A,u,、,R,i,、,R,f,、,B,W,）,4,、求反馈网络的反馈系数：“串联开路，并联短路”；,5,、由基本反馈方程求闭环增益；,6,、计算闭环输入、输出电阻、通频带等。,【例,6-2,】,如图所示为两级电压串联负反馈放大电路的交流通路，计算其闭环电压增益,A,uf,、输入电阻,R,if,和输出电阻,R,Of,。,1,、确定反馈组态：电压串联负反馈；,将输出端短路，画出输入回路,R,S,u,S,+,-,+,-,u,f,R,f,R,C1,R,C2,+,-,u,O,R,e1,+,-,u,d,u,i,+,-,R,L,R,S,u,S,+,-,+,-,u,f,R,f,R,C1,R,C2,+,-,u,O,R,e1,+,-,u,d,u,i,+,-,R,L,i,A,=0,R,f,R,C2,+,-,u,O,R,L,R,e1,R,S,u,S,+,-,R,e1,+,-,u,d,u,i,+,-,R,f,分离出来的基本放大电路,R,S,u,S,+,-,R,e1,u,i,+,-,R,f,R,f,R,C2,+,-,u,O,R,L,R,e1,R,C1,将输入端开路，画出输出回路,2,、将基本放大器分离出来；,分离出来的基本放大电路,R,S,u,S,+,-,R,e1,u,i,+,-,R,f,R,f,R,C2,+,-,u,O,R,L,R,e1,R,C1,3,、求出基本放大电路的开环参数,R,S,u,S,+,-,R,e1,u,i,+,-,R,f,R,f,R,C2,+,-,u,O,R,L,R,e1,R,C1,r,be1,i,b1,1,i,b1,b,1,e,1,c,1,r,be2,b,2,e,2,c,2,2,i,b2,i,b2,u,O1,+,-,4,、计算反馈系数,:,R,S,u,S,+,-,+,-,u,f,R,f,R,C1,R,C2,+,-,u,O,R,e1,+,-,u,d,u,i,+,-,R,L,i,i,反馈系数在原图上求。,5,、计算闭环参数,:,串联负反馈使输入电阻增大；电压负反馈使输出电阻减小。,A,uSO,负载开路时的计及信号源内阻的开环增益。,0,电压串联负反馈,【例,6-3,】放大电路,如图所示，计算其闭环增益、输入电阻,R,if,和输出电阻,R,Of,。,R,S,u,S,+,-,C,1,E,C,R,f,+,R,L,C,2,R,C,-,u,O,电压并联负反馈：,1,、将输出端短路，画出输入回路,2,、将输入端短路，画出输出回路,R,S,u,S,+,-,R,f,R,S,u,S,+,-,C,1,E,C,R,f,+,R,L,C,2,R,C,-,u,O,+,-,u,O,R,L,R,C,R,f,+,-,u,O,R,L,R,C,R,f,R,S,u,S,+,-,R,f,分离出来的基本放大电路,分离出来的基本放大电路,+,-,u,O,R,L,R,C,R,f,R,S,u,S,+,-,R,f,3,、画出基本放大电路的微变等效电路。,+,-,u,O,R,L,R,C,R,f,R,S,i,S,+,-,R,f,r,be,i,b,i,b,i,S,4,、计算开环参数,R,i,R,O,i,i,源跨阻增益,5,、计算反馈系数,R,S,u,S,+,-,C,1,E,C,R,f,+,R,L,C,2,R,C,-,u,O,i,f,电压并联负反馈：,6,、计算闭环参数,不计及信号源内阻的开环增益。,负载开路计及信号源内阻的开环增益。,并联负反馈使输入电阻降低；,电压负反馈使输出电阻降低；,+,-,u,O,R,L,R,C,R,f,R,S,i,S,+,-,R,f,r,be,i,b,i,b,i,S,R,i,R,O,i,i,+,-,u,O,R,L,R,C2,R,C1,R,S,i,S,R,f,R,e2,R,f,R,e2,【例,6-4,】放大电路,如图所示，计算其闭环电压增益,A,uf,、输入电阻,R,if,和输出电阻,R,Of,。,电流并联负反馈：,1,、将输出端开路，画出输入回路,2,、将输入端短路，画出输出回路,R,S,R,C1,u,O,i,S,R,C2,+,-,R,f,R,e2,R,L,i,i,i,f,i,b1,i,O,i,b2,R,S,R,C1,u,O,i,S,R,C2,+,-,R,f,R,e2,R,L,i,i,i,f,i,b1,i,O,i,b2,R,L,R,C,R,f,R,e2,分离出来的基本放大电路,R,S,i,S,R,f,R,e2,3,、画出基本放大电路的微变等效电路。,+,-,u,O,R,L,R,C2,R,C1,R,S,i,S,R,f,R,e2,R,f,R,e2,+,-,u,O,R,L,R,C2,R,S,i,S,R,f,R,e2,R,f,R,e2,r,be1,i,b1,R,C1,r,be2,i,b2,i,b1,i,b2,i,O,4,、计算开环参数,+,-,u,O,R,L,R,C2,R,S,i,S,R,f,R,e2,R,f,R,e2,r,be1,1,i,b1,R,C1,r,be2,2,i,b2,i,b1,i,b2,i,O,i,RC1,电流并联负反馈：,5,、计算反馈系数,R,S,R,C1,u,O,i,S,R,C2,+,-,R,f,R,e2,R,L,i,i,i,f,i,b1,i,O,i,b2,6,、计算闭环参数,+,-,u,O,R,L,R,C2,R,S,i,S,R,f,R,e2,R,f,R,e2,r,be1,1,i,b1,R,C1,r,be2,2,i,b2,i,b1,i,b2,i,O,不计及信号源内阻的开环增益。,负载开路计及信号源内阻的开环增益。,