第4章负反馈放大电路.ppt

書式設定,書式設定,第 2,第 3,第 4,第 5,*,模拟电子技术,主讲：王彦,武汉铁路职业技术学院,二00七年四月,第4章 负反馈放大电路,本章主要内容：,4.1,反馈的基本概念,4.2,反馈类型及反馈极性的判别,4.3,负反馈对放大电路性能的影响,4.4,深度负反馈放大电路的估算,4.5,本章小结,4.1 反馈的基本概念,4.1.1 反馈的定义,4.1.2 负反馈方框图及基本关系式,4.1.3 负反馈的4种基本组态,反馈：将放大电路输出量（电压或电流）的部分或全部，通过一定的方式送回到放大电路的输入端,从而影响输入信号的过程。,回送到输入端的信号称为,反馈信号,.,反馈的极性：,反馈信号使放大电路的净输入信号减弱,，则称之为,负反馈,；反之则是,正反馈,。,4.1,.1,反馈的定义,4.1,.2,负反馈系统方框图 和一般关系式,一、系统方框图,:,Xi,：净输入信号,X,i,：,原输入信号,X,o,：,输出信号,X,f,：,反馈信号,4.1,.2,负反馈系统方框图 和一般关系式,负反馈放大电路的,一般关系式,：,其中：（,1+AF,）称为反馈深度，当（,1+AF,）,1,时，称为深度负反馈，此时有：,一,.,取样方式,取样方式：反馈网络与放大电路,输出,回路的连接方式,.,据取样方式不同分为,电压反馈,和,电流反馈,4.1,.3,负反馈的,4,种基本组态,电压反馈,：对交流信号而言，此时基本放大器、反馈网络、负载三者是,并联,的。,反馈信号,x,f,取样于,输出电压,u,o,的部分或全部，即,x,f,与,u,o,成正比。,4.1,.3,负反馈的,4,种基本组态,电流反馈,：对交流信号而言，此时基本放大器、反馈网络、负载三者是,串联,的,.,反馈信号：,x,f,取样于,输出电流,i,o,的部分或全部，即,x,f,与,i,o,成正比。,二,.,比较方式,比较方式：反馈网络与放大电路,输入,回路的连接方式,.,据比较方式不同分为,串联反馈,和,并联反馈,4.1,.3,负反馈的,4,种基本组态,串联反馈,：对交流信号而言，反馈网络、信号源、基本放大器三者是,串联,的。,在串联反馈中反馈信号是,电压,要求信号源是恒定的电压源。,4.1,.3,负反馈的,4,种基本组态,并联反馈,：对交流信号而言，反馈网络、信号源、基本放大器三者是,并联,的。,在并联反馈中反馈信号是,电流,要求信号源是恒定的电流源。,三,.,负反馈的,4,种组态,按照取样和比较方式的不同，反馈放大器就有四种不同的类型，分别是,:,电压串联反馈,、,电压并联反馈,、,电流串联反馈,、,电流并联反馈,。,4.1,.3,负反馈的,4,种基本组态,4.2 反馈的判别,4.2.1 反馈极性的判别,4.2.2 反馈类型的判断,4.2.3 举例分析,4.2.1 反馈极性的判别,一、反馈及反馈元件的识别,判断放大电路有无反馈的方法是：观察电路中是否存在连接在输出回路和输入回路之间的元件，即是否存在反馈。,在确定存在反馈的前提下，再找出反馈元件，并确认反馈通路,。,反馈电路举例,4.2.1 反馈极性的判别,4.2.1 反馈极性的判别,二、直流反馈和交流反馈的判别,（,1,）直流反馈：,若反馈环内，直流分量可以流通，则该反馈环可以产生直流反馈。,（,2,）交流反馈：,若反馈环内，交流分量可以流通，则该反馈环可以产生交流反馈。,4.2.1 反馈极性的判别,三、反馈极性的判别,反馈极性的判定通常用“瞬时极性法”：,（,1,）在基本放大器输入端，假定输入信号为某一瞬时极性。,（,2,）根据各级放大电路输出与输入信号之间的相位关系，判断出反馈信号的极性。,（,3,）判定在反馈信号的影响下，净输入信号的变化趋势。,一、电压反馈和电流反馈判别,判定方法之一：,假设输出（或负载）短路法。将反馈放大电路的输出端对地短路，若反馈信号随之消失，则判断为电压反馈；否则为电流反馈。,判定方法之二：,按电路连接的结构特点来判定。在输出通路中，若放大电路的输出端与反馈网络的取样端处于同一个放大器件的相同电极，则为电压反馈；否则为电流反馈。,4.2.,2,反馈类型的判别,四、串联反馈和并联反馈的判别,判定方法之一：,“观察法”。若信号输入端和反馈网络的比较端接在同一个放大器件的相同电极上，则为并联反馈；否则，为串联反馈。,判定方法之二：,是采用输入假设短路法来判别，即将放大电路输入端的输入端短接法。若反馈信号能加到基本放大器的输入端，为串联反馈；否则，为并联反馈。,4.2.,2,反馈类型的判别,分析步骤：,（,1,）找出反馈元件，确认反馈通路，辨别是本级反馈还是越级反馈；,（,2,）判别是交流反馈还是直流反馈；,（,3,）根据瞬时极性法，判别是正反馈还是负反馈；,（,4,）根据输出回路的取样方式，判别是电压反馈还是电流反馈；,（,5,）根据输入回路的比较方式，判别是串联反馈还是并联反馈。,4.2.,3,举例分析,几种反馈电路（一）,4.2.,3,举例分析,几种反馈电路（二）,4.2.,3,举例分析,4.3 负反馈对放大电路性能的影响,4.3.1 提高放大倍数的稳定性,4.3.2 减小非线性失真和抑制噪声,及干扰,4.3.3 扩展通频带,4.3.4 负反馈对输入电阻的影响,4.3.5 负反馈对输出电阻的影响,引入负反馈以后，放大电路放大倍数稳定性的提高通常用相对变化量来衡量。,因为,，,所以求导得：,即：,4.,3.1,提高放大倍数的稳定性,由于电路中存在非线性器件，会导致输出波形产生一定的非线性失真。如果在放大电路中引入负反馈后，其非线性失真就可以减小。,需要指出的是，负反馈只能减小放大电路自身产生的非线性失真，而对输入信号的非线性失真，负反馈是无能为力的。,4.,3.2,减小非线性失真和 抑制噪声及干扰,放大电路的噪声是由放大电路中各元器件内部载流子不规则的热运动引起的。而干扰来自于外界因素的影响，如高压电网、雷电等的影响。负反馈的引入可以减小噪声和干扰，但输出端的信号也将按同样规律减小，结果输出端的信号与噪声的比值（称为信噪比）并没有提高。,4.,3.2,减小非线性失真和 抑制噪声及干扰,由于负反馈可以提高放大倍数的稳定性，所以引入负反馈后，在低频区和高频区放大倍数的下降程度将减小，从而使通频带展宽。,引入负反馈后，可使通频带展宽约（,1+AF,）倍。,4.,3.3,扩展通频带,4.,3.4,负反馈对输入电阻的 影响,一、串联负反馈使输入电阻提高,引入串联负反馈后，输入电阻可以提高（,1+,AF,）倍。即：,式中：,r,i,为开环输入电阻,r,if,为闭环输入电阻,4.,3.4,负反馈对输入电阻的 影响,二、并联负反馈使输入电阻减小,引入并联负反馈后，输入电阻减小为开环输入电阻的,1/(1+,AF,),倍。,即：,4.,3.4,负反馈对输入电阻的 影响,一、电压负反馈使输出电阻减小,放大电路引入电压负反馈后，输出电压的稳定性提高了，即电路具有恒压特性。,引入电压负反馈后，输出电阻,r,of,减小到原来的1/（,1+,AF,）倍。,4.,3.5,负反馈对输出电阻的 影响,二、电流负反馈使输出电阻增大,放大电路引入电流负反馈后，输出电流的稳定性提高了，即电路具有恒流特性。,引入电流负反馈后，使输出电阻,r,of,增大到原来的（,1+,AF,）倍。,4.,3.5,负反馈对输出电阻的 影响,三、负反馈选取的原则,（,1,）要稳定静态工作点,应引入直流负反馈。,（,2,）要改善交流性能，应引入交流负反馈。,（,3,）要稳定输出电压，应引入电压负反馈；,要稳定输出电流，应引入电流负反馈。,（,4,）要提高输入电阻，应引入串联负反馈；,要减小输入电阻，应引入并联负反馈。,4.,3.5,负反馈对输出电阻的 影响,4.4 深度负反馈放大电 路的估算,4.4.1 深度负反馈的特点,4.4.2 深度负反馈放大倍数的估算,一、串联负反馈的估算条件,反馈深度（,1+,AF,）,1,的负反馈，称为深度负反馈。通常，只要是多级负反馈放大电路，都可以认为是深度负反馈,.,此时有：,故：,x,i,x,f,4.,4.1,深度负反馈的特点,一、串联负反馈的估算条件,因为深度负反馈有：,x,i,x,f,所以对于深度串联负反馈有：,u,i,u,f,（,称之为“虚短”）,由于串联负反馈的闭环输入电阻增,大，在深度负反馈条件下,:,i,i,0,（,称之为“虚断”）,4.,4.1,深度负反馈的特点,二、并联负反馈的估算条件,因为深度负反馈有：,x,i,x,f,对于深度并联负反馈有：,i,i,i,f,（,或称之为“虚断”）,并联负反馈的闭环输入电阻减,小,，,在 深度负反馈条件下,:,u,i,0,（称之为“虚短”）,4.,4.1,深度负反馈的特点,例4-2 估算图4-8所示反馈放大电路的电压放大倍数,A,uf,。,4.,4.2,深度负反馈放大倍数的估算,解：（1）图中,所示放大电路，,R,f,构成越级电压串联负反馈，因而可认为是深度负反馈，即有,u,i,u,f,。,因而其反馈系数为：,4.,4.2,深度负反馈放大倍数的估算,（2）在图4-8（,b）,所示放大电路中，可以判断 构成电流串联负反馈在深度负反馈条件下，有,u,i,u,f,。,因为,u,f,=,i,e,u,o,=,i,o,R,c,i,e,R,c,，,所以有：,4.,4.2,深度负反馈放大倍数的估算,4.5 本章小结,一反馈的类型,（,1,）按反馈的极性划分为正反馈和负反馈两种。,（,2,）按交、直流性质可分为直流反馈和交流反馈。,（,3,）按负反馈的连接方式可分为,4,种。按输出端的取样方式分为：电压反馈和电流反馈，按输入端的连接方式分为：串联反馈和并联反馈。,4.5 本章小结,二负反馈对放大电路性能的影响,负反馈的重要特性是能稳定输出端的取样对象，从而使放大电路的性能得到改善，包括静态和动态性能。改善动态性能是以牺牲放大倍数为代价的，从而提高了放大电路放大倍数的稳定性、减小了非线性失真和噪声，以及根据要求可改变输入、输出电阻。,4.5 本章小结,三闭环放大倍数的估算,一般情况下，,1+,AF,10,，也认为是深度负反馈情况。当电路为深度负反馈时，反馈信号近似等于外加的输入信号,。,