模电教学负反馈放大电路市公开课金奖市赛课一等奖课件.pptx

第四章 负反馈放大电路第1页第1页4.1 反馈概念反馈概念1.反馈反馈 将将电电子子系系统统输输出出回回路路电电量量（电电压压或或电电流流），送送回回到输入回路过程。到输入回路过程。hfeibicvceIbvbehrevcehiehoe内部反馈内部反馈外部反馈外部反馈第2页第2页4.1 反馈概念反馈概念1.反馈反馈反馈通路反馈通路信号反向传播渠道信号反向传播渠道开环开环 无反馈通路无反馈通路闭环闭环 有反馈通路有反馈通路反馈通路反馈通路（反馈网络）（反馈网络）信号正向传播信号正向传播第3页第3页2.反馈放大电路方框图反馈放大电路方框图信号源信号源输出信号输出信号反馈放大电路反馈放大电路输入信号输入信号反馈信号反馈信号基本放大电路输入信基本放大电路输入信号（净输入信号）号（净输入信号）第4页第4页基本放大电路基本放大电路A反馈网络反馈网络F放大放大：迭加：迭加：信号关系：信号关系：A称为开环称为开环放大倍数放大倍数+反馈反馈：AF称为闭环放大倍数称为闭环放大倍数AF=Xo/Xi输出信号输出信号输入信号输入信号反馈信号反馈信号差值信号差值信号负反馈放大器负反馈放大器F称为反馈系数称为反馈系数设设Xf与与Xi同相同相二二.负反馈放大电路方框图负反馈放大电路方框图第5页第5页三、三、负反馈放大电路普通表示式负反馈放大电路普通表示式开开环环增增益益（考考虑虑反反馈馈网网络络负负载效应）载效应）反馈系数反馈系数闭环增益闭环增益由于由于因此因此已知已知即即闭闭环环增增益益普普通表示式通表示式又由于又由于因此因此对信号源增益对信号源增益第6页第6页三、三、负反馈放大电路普通表示式负反馈放大电路普通表示式 信号信号 在四种反馈阻态中详细形式在四种反馈阻态中详细形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第7页第7页四四.关于反馈深度讨论关于反馈深度讨论普通负反馈普通负反馈称为反馈深度称为反馈深度深度负反馈深度负反馈正反馈正反馈自激振荡自激振荡第8页第8页4.2 反馈分类与判别反馈分类与判别1.电路中反馈分类电路中反馈分类（1）正反馈与负反馈）正反馈与负反馈正反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变大了。正反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变大了。负反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变小了。负反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变小了。另一角度另一角度正反馈：引入反馈后，使净输入量变大了。正反馈：引入反馈后，使净输入量变大了。负反馈：引入反馈后，使净输入量变小了。负反馈：引入反馈后，使净输入量变小了。判别办法：判别办法：瞬时极性法瞬时极性法。即在电路中，从输入端开始，沿着。即在电路中，从输入端开始，沿着 信号流向，标出某一时刻相关节点电压改变斜率信号流向，标出某一时刻相关节点电压改变斜率 （正斜率或负斜率，用（正斜率或负斜率，用“+”、“-”号表示）。号表示）。第9页第9页例例(+)(+)(-)(-)(-)净输入量净输入量(+)(+)(-)(-)净输入量净输入量负反馈负反馈正反馈正反馈反馈通路反馈通路反馈通路反馈通路级间反馈通路级间反馈通路(+)(+)(+)(+)(-)(-)净输入量净输入量级间负反馈级间负反馈反馈通路反馈通路本级反馈通路本级反馈通路第10页第10页（2）交流反馈与直流反馈）交流反馈与直流反馈 依依据据反反馈馈到到输输入入端端信信号号是是交交流流，还还是是直直流流，或或同同时时存存在，来进行判别。在，来进行判别。取决于反馈通路。取决于反馈通路。例例(+)(+)(+)(+)交、直流负反馈交、直流负反馈(+)交流正反馈交流正反馈第11页第11页（3）电压反馈与电流反馈）电压反馈与电流反馈反馈信号是由输出电压引起，称为电压反馈；反馈信号是由输出电压引起，称为电压反馈；反馈信号是由输出电流引起，称为电流反馈。反馈信号是由输出电流引起，称为电流反馈。（4）串联反馈与并联反馈串联反馈与并联反馈反反馈馈信信号号与与输输入入信信号号以以串串联联方方式式连连接接（电电压压相相加加减减），称为称为串联反馈串联反馈；反反馈馈信信号号与与输输入入信信号号以以并并联联方方式式连连接接（电电流流相相加加减减），称为称为并联反馈并联反馈。第12页第12页2、四种类型反馈组态四种类型反馈组态1）类型类型由此可构成四种阻态：由此可构成四种阻态：输入端：反馈信号在输入端联接分为输入端：反馈信号在输入端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）四种阻态判断办法四种阻态判断办法并联：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。第13页第13页一一.电压串联负反馈电压串联负反馈由于反馈电压：由于反馈电压：从输入端看，有：从输入端看，有：依据瞬时极性判断是负反馈，因此该电路为依据瞬时极性判断是负反馈，因此该电路为电压串联负电压串联负反馈反馈vd=vi-vF故为串联负反馈。故为串联负反馈。用用“瞬时极性法瞬时极性法”判断反馈极性：判断反馈极性：假设某一瞬时，在放大电路输入端加入一个正极性输入信号，假设某一瞬时，在放大电路输入端加入一个正极性输入信号，按信号传播方向依次判断相关点瞬时极性，直至判断出反馈信号按信号传播方向依次判断相关点瞬时极性，直至判断出反馈信号瞬时极性。假如反馈信号瞬时极性使净输入减小，则为负反馈；瞬时极性。假如反馈信号瞬时极性使净输入减小，则为负反馈；反之为正反馈。反之为正反馈。反馈量与输出电压成百分比，反馈量与输出电压成百分比，因此是电压反馈。因此是电压反馈。第14页第14页分立电路电压串联负反馈分立电路电压串联负反馈RL vO vF vd(vbe)vO 电压负反馈特性电压负反馈特性稳定输出电压稳定输出电压稳定过程：稳定过程：负载改变时，负载改变时，输出电压稳定输出电压稳定输出电阻输出电阻第15页第15页二二.电压并联负反馈电压并联负反馈 由于反馈电流：由于反馈电流：依据瞬时极性判断是负反馈，因此该电路为依据瞬时极性判断是负反馈，因此该电路为电压串联负电压串联负反馈反馈id=ii-iF从输入端看有：从输入端看有：反馈量与输出电压成百分比，反馈量与输出电压成百分比，因此是电压反馈。因此是电压反馈。故为并联负反馈。故为并联负反馈。第16页第16页分立电路电压并联负反馈分立电路电压并联负反馈+UCCRCC2C1Rfuiuoibifii反馈量与输出电压成百分比，反馈量与输出电压成百分比，因此是电压反馈。因此是电压反馈。依据瞬时极性判断是负反馈，因此该电路为依据瞬时极性判断是负反馈，因此该电路为电压串联负电压串联负反馈反馈id=ii-iF在输入端有在输入端有故为并联负反馈。故为并联负反馈。由于反馈电流：由于反馈电流：第17页第17页三三.电流并联负反馈电流并联负反馈 由于反馈电流：由于反馈电流：依据瞬时极性判断是负反馈，因此该电路为依据瞬时极性判断是负反馈，因此该电路为电流串联负电流串联负反馈反馈又由于又由于在输入端有在输入端有:id=iI-iF反馈量与输出电流成百分比，反馈量与输出电流成百分比，因此是电流反馈。因此是电流反馈。故为并联负反馈。故为并联负反馈。第18页第18页分立电路构成电流并联负反馈分立电路构成电流并联负反馈引入电流负反馈目的引入电流负反馈目的稳定输出电流稳定输出电流稳定过程：稳定过程：负载改变时，负载改变时，输出电流稳定输出电流稳定输出电阻输出电阻RL iO iF id iO 第19页第19页 四四.电流串联负反馈电流串联负反馈 由于反馈电压：由于反馈电压：Uf=ioRf依据瞬时极性判断是负反馈，因此该电路为依据瞬时极性判断是负反馈，因此该电路为电流串联负电流串联负反馈反馈vd=vi-vF又由于又由于在输入端有在输入端有反馈量与输出电流成百分比，反馈量与输出电流成百分比，因此是电流反馈。因此是电流反馈。故为串联负反馈。故为串联负反馈。第20页第20页分立电路构成电流串联负反馈分立电路构成电流串联负反馈IO vF vd IO 引入电流负反馈目的引入电流负反馈目的稳定输出电流稳定输出电流稳定过程：稳定过程：负载改变时，负载改变时，输出电流稳定输出电流稳定输出电阻输出电阻RL 第21页第21页反馈类型及判别办法总结1.1.直流反馈与交流反馈直流反馈与交流反馈注意电容注意电容“隔直通交隔直通交”作用作用 例题例题1:试判断下图电路中有哪些反馈支路，各是直流反试判断下图电路中有哪些反馈支路，各是直流反馈还是交流反馈？馈还是交流反馈？第22页第22页2.2.反馈极性：正反馈与负反馈反馈极性：正反馈与负反馈鉴定办法鉴定办法“瞬时极性法瞬时极性法”例题例题2:试判断下列电路中反馈支路反馈极性。试判断下列电路中反馈支路反馈极性。对于串联反馈：输入量与反馈量作用在不同两点上，若瞬时极性相同为负反馈，瞬时极性相反为正反馈。对于并联反馈：对于并联反馈：输入量与反馈量作用在同一点上，若反馈元件两端输入量与反馈量作用在同一点上，若反馈元件两端瞬时极性相反为负反馈，瞬时极性相同为正反馈。瞬时极性相反为负反馈，瞬时极性相同为正反馈。动画演示动画演示第23页第23页第24页第24页3.取样方式取样方式电压反馈与电流反馈电压反馈与电流反馈 假设输出端交流短路（假设输出端交流短路（RL=0），即），即UO=0，若，若反馈信号消失了，则为电压反馈；若反馈信号仍反馈信号消失了，则为电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。然存在，则为电流反馈。电压反馈：反馈信号大小与输出电压成比电压反馈：反馈信号大小与输出电压成比 例。例。判断办法判断办法输出短路法：输出短路法：电流反馈：反馈信号大小与输出电流成比电流反馈：反馈信号大小与输出电流成比 例。例。第25页第25页例题例题3:试判断下列电路中引入反馈是电压试判断下列电路中引入反馈是电压反馈还是电流反馈。反馈还是电流反馈。第26页第26页第27页第27页 4.比较方式比较方式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：反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路两个电极。有：两个电极。有：此时反馈信号与输入信号是电流相加减关系。此时反馈信号与输入信号是电压相加减关系。对于运算放大器来说，反馈信号与输入信号同时加对于运算放大器来说，反馈信号与输入信号同时加在同相输入端或反相输入端，则为并联反馈；一个加在在同相输入端或反相输入端，则为并联反馈；一个加在同相输入端一个加在反相输入端则为串联反馈。同相输入端一个加在反相输入端则为串联反馈。对于三极管来说，反馈信号与输入信号同时加在三极对于三极管来说，反馈信号与输入信号同时加在三极管基极或发射极，则为并联反馈；一个加在基极一个加在管基极或发射极，则为并联反馈；一个加在基极一个加在发射极则为串联反馈。发射极则为串联反馈。并联反馈：并联反馈：反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路同一个电极。有：同一个电极。有：vd=vi-vFid=iI-iF第28页第28页例题例题4:试判断下列电路中引入反馈是串联试判断下列电路中引入反馈是串联反馈还是并联反馈。反馈还是并联反馈。第29页第29页第30页第30页4.3 负反馈对放大电路影响负反馈对放大电路影响 提升放大倍数稳定性提升放大倍数稳定性 减少非线性失真减少非线性失真 扩展通频带扩展通频带 对输入电阻和输出电阻影响对输入电阻和输出电阻影响第31页第31页1、提升增益稳定性提升增益稳定性闭环时闭环时则则只考虑幅值有只考虑幅值有即闭环增益相对改变量比开环减小了即闭环增益相对改变量比开环减小了1+AF倍倍另一方面在深度负反馈条件下在深度负反馈条件下 即即闭闭环环增增益益只只取取决决于于反反馈馈网网络络。当当反反馈馈网网络络由由稳稳定定线线性元件构成时，闭环增益将有很高稳定性。性元件构成时，闭环增益将有很高稳定性。第32页第32页开环幅频响应开环幅频响应2、扩展通频带扩展通频带上限频率扩展上限频率扩展1+AF倍倍下限频率减少下限频率减少1+AF倍倍闭环幅频响应闭环幅频响应第33页第33页3、减少非线性失真减少非线性失真 闭环时增益减小，线性度变好。闭环时增益减小，线性度变好。第34页第34页4、对输入电阻和输出电阻影响对输入电阻和输出电阻影响串联负反馈串联负反馈 增大输入电阻增大输入电阻并联负反馈并联负反馈 减小输入电阻减小输入电阻电压负反馈电压负反馈 减小输出电阻，稳定输出电压减小输出电阻，稳定输出电压电流负反馈电流负反馈 增大输出电阻，稳定输出电流增大输出电阻，稳定输出电流第35页第35页为改进性能引入负反馈普通原则为改进性能引入负反馈普通原则 要稳定直流量要稳定直流量引直流负反馈引直流负反馈 要稳定交流量要稳定交流量引交流负反馈引交流负反馈 要稳定输出电压要稳定输出电压 引电压负反馈引电压负反馈 要稳定输出电流要稳定输出电流 引电流负反馈引电流负反馈 要增大输入电阻要增大输入电阻 引串联负反馈引串联负反馈 要减小输入电阻要减小输入电阻 引并联负反馈引并联负反馈第36页第36页4.4 深度负反馈对放大倍数影响深度负反馈对放大倍数影响 4.4.1 深度负反馈特点深度负反馈特点 4.4.2 深度负反馈条件下近似计算深度负反馈条件下近似计算第37页第37页4.4.1 深度负反馈特点深度负反馈特点 深度负反馈特点深度负反馈特点虚断和虚短虚断和虚短即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络相关即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络相关由于由于则则又由于又由于代入上式代入上式得得输入量近似等于反馈量输入量近似等于反馈量净输入量近似等于零净输入量近似等于零由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路“两虚两虚”概念概念第38页第38页4.4.1 深度负反馈特点深度负反馈特点串联负反馈，输入端电压求和。串联负反馈，输入端电压求和。深度负反馈条件下深度负反馈条件下虚短虚短虚断虚断虚短虚短虚断虚断并联负反馈，输入端电流求和。并联负反馈，输入端电流求和。第39页第39页4.4.2 深度负反馈条件下近似计算深度负反馈条件下近似计算各种反馈阻态近似计算各种反馈阻态近似计算（1）电压串联负反馈）电压串联负反馈 利利用用虚虚短短和和虚虚断断概念得知概念得知则反馈系数为则反馈系数为闭环电压增益闭环电压增益第40页第40页4.4.2 深度负反馈条件下近似计算深度负反馈条件下近似计算（1）电压串联负反馈）电压串联负反馈*闭环输入电阻闭环输入电阻当当负负载载开开路路，且且忽忽略略反反馈网络负载效应时馈网络负载效应时比无反馈时增长了比无反馈时增长了Rif第41页第41页4.4.2 深度负反馈条件下近似计算深度负反馈条件下近似计算（1）电压串联负反馈）电压串联负反馈*闭环输出电阻闭环输出电阻比无反馈时减小了比无反馈时减小了Rof第42页第42页4.4.2 深度负反馈条件下近似计算深度负反馈条件下近似计算（2）电流并联负反馈）电流并联负反馈利用利用虚短虚短和和虚断虚断可知可知反馈系数为反馈系数为闭环增益闭环增益闭环电压增益闭环电压增益则则第43页第43页4.4.2 深度负反馈条件下近似计算深度负反馈条件下近似计算（3）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闭环增益闭环增益闭环电压增益闭环电压增益利用利用虚短虚短和和虚断虚断可知可知第44页第44页4.4.2 深度负反馈条件下近似计算深度负反馈条件下近似计算（4）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闭环增益闭环增益闭环电压增益闭环电压增益利用利用虚短虚短和和虚断虚断可知可知第45页第45页例例电电路路如如图图所所表表示示，近近似似计计算算它它电电压增益。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：忽略基极直流偏置电路后交流通路以下图所表示。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46页第46页