第17章 电子电路中的反馈.pdf

第77#电弓电路中的女债17.1 反馈的基本概念17.2 放大电路中的负反馈17.3 振荡电路中的正反馈第77章电各电路中的反核本章要求1.理解反馈的概念，掌握反馈的判别方法，能判别 电子电路中的直流反馈和交流反馈、正反馈和负 反馈以及负反馈的四种类型。2.了解负反馈对放大电路性能的影响。3.了解正弦波振荡电路自激振荡的条件，振荡电 路中正反馈的作用。217.1 反馈的基本概念17.1.1 负反馈与正反馈 反馈：将放大电路输出端的信号（电压或电流）的将输出电流I反馈到输J部分或全部通过某种电路引回到输入端O通过餐 将输出电压 但馈到输AJ3反馈放大电路的方框图输入信号输出信号+反馈信号我J基本放大一 电路A有反馈 反馈 电路F反馈系数反馈放大电路的三个环节：X基本放大电路 4=1 反馈电路F=J0X比较环节Xd=X.-Xf闭环放大倍数4=T X,反馈放大电路的方框图工+基本放大2L*WAJI反馈 电路F净输入信号XX.-X,若超=X-%XdX，反馈信号起了削弱净输 入信号的作用负反馈。及及，反馈信号起了加强净输 入信号的作用正反馈。5负反馈：反馈削弱净输入信号，使放大倍数降低。正反馈：反馈增强净输入信号，使放大倍数提高。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，故只能引入负反馈。在振荡电路中引入正反馈，用以产生波形。17.1.2 负反馈与正反馈的判别方法瞬时极性法是判别负反馈与正反馈的基本方法。设接“地”参考点的电位为零，某点在某瞬时的电位高于零电位者，则该点电位的瞬时极性为正（用表示），反之为负（用表示）。6差值电压设输入电压为正，各电压的实际方向如图%削弱了净输入电压-负反馈i工RF设输入电压i为正，各电压的实际方向如图 差值电压d=i+f加强了净输入电压 正反馈7RB=RB1 RB2 RL=RL Rc正半周时，各电压的实际方向如图，净输入信号：反馈电压f削弱了净输入电压 负反馈17.2 放大也路中的负反馈17.2.1 负反馈的类型1.反馈的分类按照反馈的作用，分正反馈和负反馈。按照反馈的信号，分直流反馈和交流反馈。直流反馈：反馈只对直流 分量起作用，反馈元件只 能传递直流信号。交流反馈：反馈只对交流 分量起作用，反馈元件只 能传递交流信号。引入直流 负反馈的 目的：稳 定静态工 作点引入交流 负反馈的 目的：改 善放大电 路的性能9当有输入信号时，be=叫静态时，温度升高一/c t-%t-UBE I 一/B I f 电阻E上既有交流负反馈，又有直流负反馈。若上接旁路电容，只有直流负反馈，无交流负反馈。102.交流负反馈的类型1 根据反馈所采样的信号不同，可以分为电压反馈 和电流反馈。如果反馈信号取自输出电压，叫电压反馈。如果反馈信号取自输出电流，叫电流反馈。电压负反馈具有稳定输出电压、减小输出电阻的作用。电流负反馈具有稳定输出电流、增大输出电阻的作用。112 根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的 不同，可以分为串联反馈和并联反馈。反馈信号与输入信号串联，即反馈信号与输入 信号以电压形式作比较，称为串联反馈。反馈信号与输入信号并联，即反馈信号与输入 信号以电流形式作比较，称为并联反馈。串联反馈使电路的输入电阻增大，并联反馈使电路的输入电阻减小。负反馈的类型电压串联负反馈电压并联负反馈交流反馈Y负反馈直流反馈电流串联负反馈电流并联负反馈稳定静态工作点133.负反馈类型的判别步骤(1)找反馈网络(一般为电阻、电容)。连接在输入与输出之间的元件。为输入回路和输出回路所共有的元件。(2)判别是否为负反馈？瞬时极性法。判别是交流反馈还是直流反馈？传输的信号形式(有无电容隔直通交作用)。(4)何种类型的交流负反馈？V、交、直流口雁一壬口 负反馈J反馈过程：k-Jwbe=ui-uv j 和 f以电压形式作比较串联反馈f正比于输出电流电流反馈串联电流负反馈葭个be1一）一电流负反馈具有稳定 输出电流的作用。151 判断有无反馈电阻&连接在输入 与输出之间，所以 RF是反馈元件。2 判断反馈类型 净输入信号：九二%一%m流%削弱了净输入电流 负反馈3 判断是交流反馈还是直流反馈交、直流分量的信号均可通过公,所以公引入的是交、直流反馈。164 判断交流负反馈类型 并联电压负反馈)ifJ-牛一b=4一%，4 与 if以电流形式作比较并联反馈 bc 二 be ce=be 必r r rRF日正比于输出电压电压反馈电压负反馈具有稳定输。个 00+J%&反馈电压=工_反馈元件RF 设输入电压,为正，各电压的实际方向如图d=u-uf劭削弱了净输入电压。取自输出电压负反馈 电压反馈_ f+用+O2+招 为+4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特点：输入电阻高、输出电阻低28(2)并联电压负反馈反馈元件KF 设输入电压附为正，各电流的实际方向如图%削弱了净输入电流负反馈反馈电流 2 取自输出电压电压反馈舄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特点：输入电阻低、输出电阻低29(3)串联电流负反馈*+01=1%&1*工 R+uf反馈元件RL 设输入电压,为正，各电压的实际方向如图 wd=u-ufUf削弱了净输入电压反馈电压%=Ri。取自输出电流负反馈 电流反馈_ 00+反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式比较。一万一万串联反馈特点：输出电流，。与负载电阻区无关同相输入恒流源电路或电压-电流变换电路30(4)并联电流负反馈_-1反馈电流，;=-三。-v+-色 8+woi+-Ao“iHZZl+A1 Ia+A2 0解：先在图中标出各点的瞬时极性及反馈信号；因输入信号和反馈信号分别加在运放的两个输入端上，且极性相反，所以是串联正反馈；因反馈电路直接从运算放大器A2的输出端引出，所 以是电压反馈。3817.2.3 负反馈对放大电路工作性能的影响 开环放大倍数与闭环放大倍数的关系丫 f_ 反馈L_开环放大倍数A=餐 净输入信号冗=*-*闭环放大倍数4=当电路F反馈系数方二学 X。_ A A+益 A-I+AF391.降低放大倍数在Af=A1+AF中,X。丫 d负反馈时，Xf、Xd同相，所以4F是正实数则有：Af A 负反馈使放大倍数下降。|1+AF|称为反馈深度，其值愈大，负反馈作用愈强，Af也就愈小。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负反馈。402.提高放大倍数的稳定性,A d|Af|1 d|A|d AAf=-n-n=-1,称为深度负反馈，此时；Af -f F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。41负反馈是利用失真的波形来改善波形的失真，因此只能减小失真，而不能完全消除失真。424.展宽通频带引入负反馈使放大电路的通频带宽度增加OBWi435.对输入电阻的影响1 串联负反馈 使电路的输入电阻提高9=1+4尸）”J无负反馈时：蜴=3=2的+A 有负反馈时：*_ 叫 r=%=be+在同样的%下，i=be+fbe，所以Of提高。442 并联负反馈使电路的输入电阻降低lf 1+AF无负反馈时:有负反馈时:在同样的 be下，所以，if降低。456.对输出电阻的影响1 电压负反馈使电路的输出电阻降低of-1+AFXf(xd(xrxf)f电压负反馈具有稳定输出电压的作用,即有恒压输出特性，其输出电阻很低。462 电流负反馈 使电路的输出电阻提高 f=（1+AF”温度 t f，o t f t f Xd|一电流负反馈具有稳定输出电流的作用,即有恒流输出特性，其输出电阻很高。四种负反馈对。和r0的影响串联电压串联电流并联电压并联电流八增大增大减小减小减小增大减小增大4717.3振荡也路中的正反馈在放大电路中，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，故只能引入负反馈。在振荡电路中引入正反馈，用以产生波形。17.3.1.自激振荡在振荡电路中，在无输入信号的情况下，输出端 仍有一定频率和幅值的信号输出的现象。48必2仇开关合在“1”为 无反馈放大电路。U=AU 0 U 14。开关合在“2”为F5=FU.有反馈放大电路。如果：开关合在“2”时,，去掉仍有稳定的输出。反馈信 号代替了放大电路的输入信号，即产生了自激振荡。491.自激振荡的条件：由：Uo=AnUt 1 自激振荡的条件ut=FU0 r，AF=1J 即：|闻/以因/0F=I(i)幅度条件：1%司=i反馈放大电路要产生自激振荡，反馈信号与输入 信号的大小相等，即：应有足够强的反馈量。(2)相位条件：辰+%；=2乃 n是整数反馈信号与输入信号同相，必须引入正反馈;502.起振及稳幅振荡的过程：设：U。是振荡电路输出电压的幅度，%是要求达到的输出电压幅度。起振时U/0,达到稳定振荡时起振过程中Uo1,、可使输出电压的幅度不断增大。I稳定振荡时U=UB，要求|=1,.使输出电压的幅度得以稳定。从J|1到I=1,就是自激振荡建立的过程（起振）。起始信号的产生：在电源接通时，会在电路中激起一个微小 的扰动信号，它是个非正弦信号，含有一系列频率不同的正 弦分量。513.正弦波振荡电路的组成(1)放大电路:放大信号(2)反馈网络:必须是正反馈，反馈信号即是 放大电路的输入信号(3)选频网络:保证输出为单一频率的正弦波 即：使电路只在某一特定频率下满足自激振荡条件(4)稳幅环节：使电路能从|尸I 1，过渡到|AUF I=i,从而达到稳幅振荡。5217.3.2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 交流信号。常用的正弦波振荡器KC振荡电路：输出功率小、频率低。LC振荡电路：输出功率大、频率高。石英晶体振荡电路：频率稳定度高。应用：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、半导体接近开关 等。531.KC正弦波振荡也路(1)电路结构选出单一频 率的信号RC选频兼；JE反馈网纥 用正反馈信号人 作为输入信号同相比例电路、-放大信号54(2)串并联选频网络的选频特性传输系数:力R II1 1K+-+R-ja)C ja)C+qnnHT_K cA片3+j(oRC-RC)13+j(e_/)4/CORC55同相，6=0，即网络具有选频特性，人决定于AC o 0(3)工作原理输出电压。经正反馈(兼选频)网络分压后，取f 作为同相比例电路的输入信号叫 o也 K C-CZHTA OO+,RF=1+o+F=F=IWo Uo 3f/o=124RCA=0OF=0为了满足|A万|=1,则|43起振是应满足:AF1 则国3,即：&241+3 4=2招Ri 尸 157振荡频率的调整振荡频率/。=二方 改变、。可改变振荡频率Z7T KCRC振荡电路的振荡频率改变开关S的位 置可改变选频网络 的电阻，实现频率.o+粗调；。改变电容。的大1 小可实现频率的细 调。一般在200KHz以下。58稳幅措施二极管稳幅电路利用二极管的正向伏安 特性的非线性自动稳幅。%分为品1和七2两部分，&F1的阻值较小，使(KFI+KF2)略大于2&,在上正、反 向并联两只二极管。D1和D2分别在输出电压。的正负半周内导通。59起振之初，。幅度很小，二 极管尚未导通，正向电阻大，近似开路，此时&2&,以便起振。R随着。的增加，正向二极管0 导通，正向电阻逐渐减小，直到时，振荡稳定。7 勺半-0+or0ot-A I AF=1UD缺点口输出波形失真较大60热敏电阻稳幅电路热敏电阻具有负温度系数，利 用它的非线性可以自动稳幅。在起振时，由于0很小，流过公的电流也很小，于是发 热少，阻值高，使了导体热敏电|5A OOLT。4R本F+即 AF1O随着振荡幅度的不断加强,-O+“O。增大，流过公的电流也增大,1L%受热而降低其阻值，使得4下降，直到%=2&时,稳定于振荡稳定。o j t|1?F|4|AF=161课前练习1.如图所示，下列电路引入了何种反馈？交、直流?正、负？交、直流正反馈直流负反馈622.判断电阻&引入的是何种反馈?并联电压负反馈633.如图所示电路，试问对运放电路，RF引入何种反 馈？对于晶体管电路，RE引入何种反馈？串联电流负反馈64习题讲解1.判断下面两级放大电路中引入了何种类型的交流反馈。并联电流负反馈并联电压负反馈652.要实现下述要求，在下图中应引入何种类型的负反馈？反馈 电阻仆应从何处引至何处？减小输入电阻，增大输出电阻；并联电流负反馈稳定输出电压，增大输入电阻；串联电压负反馈稳定输出电流，减小输入电阻。并联电流负反馈663.如图所示同相比例器，已知4。=1000,F=+0.049o如果输出 电压o=2V,试计算输入电压北反馈电压力及净输入电压d。Aif4。1+4/10001+1000 x0.049=201R,。%=uoF=2x 0.049V=0.098V4=%-%=0.002V674.如图所示电路，（1&大致调到多少才能起振？（2 勺为双联 电位器，可从0调至!14.4kQ,试求振荡频率的调节范围。14.4 kCL6kCK:职H3.3 kQ产生振荡的最小电压放大倍数R4=1+=3起振时：&N2用R、工&=1.5左。1?F-O+/1振荡频率f=-4-ITTRC%当公=0 时，/omalKHz当Kp=14.4kQ时，/olOOHz1685.试用相位条件判别下图中电路能否产生自激振荡。负反馈，不能正反馈，能69