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第6章负反馈.ppt

1、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,*,第,1,章晶体二极管与三极管,第,6,章放大电路中的反馈,6.1,基本概念及判断方法,6.2,负反馈放大电路的四种基本组态,6.3,负反馈放大电路方块图,6.4,深度负反馈放大电路的分析,6.5,负反馈对放大电路性能的影响,6.6,负反馈放大电路的稳定性,6.7,放大电路中其它的反馈形式,第,6,章放大电路中的反馈,第,6,章放大电路中的反馈,6.1,反馈的基本概念及判断方法,6.1.1,基本概念,1.,反馈及其判断,电子系统将输出回路的电量（电压或电流）,的一部分或全部通过一定的电路,送回到输入回

2、路,，影响输入量,的过程,。,第,6,章放大电路中的反馈,反馈通路,信号反向传输的渠道,开环,无反馈通路,闭环,有反馈通路,反馈通路（反馈网络）,信号的正向传输,第,6,章放大电路中的反馈,R,的引入没有引入反馈,第,6,章放大电路中的反馈,2.,电路中的反馈形式,（,1,）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。,负反馈：,输入量不变时，引入反馈后输出量变小了。,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。,第,6,章放大电路中的反馈,正反馈与负反馈判别方法：,瞬时极性法,:,即在电路中，从输入端开始，沿着信号流向，标出某

3、一时刻有关节点电压变化的,趋势,（正,趋势,用,“,+,”,、负,趋势用,“,-,”,表示）。,反馈信号与输入信号在同一点叠加，输入与反馈同号为正反馈，反号为负反馈；,反馈信号与输入信号不在同一点叠加，输入与反馈同号为负反馈，反号为正反馈。,第,6,章放大电路中的反馈,负反馈,注意反馈信号,第,6,章放大电路中的反馈,正反馈,第,6,章放大电路中的反馈,负反馈,注意反馈信号,第,6,章放大电路中的反馈,级间负反馈,u,O,-,+,R,4,R,5,R,3,-,+,u,I,R,1,R,2,(+),(+),(+),(+),(-),(-),(-),(-),反馈通路,本级反馈通路,净输入量,级间

4、反馈通路,第,6,章放大电路中的反馈,第,6,章放大电路中的反馈,（,2,）交流反馈与直流反馈,根据反馈到输入端的信号是交流，还是直流，或同时存在，来进行判别。,(+),(+),(+),(+),交、直流负反馈,(+),交流正反馈,取决于反馈通路。,第,6,章放大电路中的反馈,图,6.1.5,直流反馈与交流反馈的判断（一）,直流负反馈,第,6,章放大电路中的反馈,图,6.1.6,直流反馈与交流反馈的判断（二）,图,6.1.7,例,6.1.1,电路图,P264,第,6,章放大电路中的反馈,图,6.2.1,负反馈放大电路,6.2,负反馈放大电路的四种基本组态,6.2.1,负反馈放大电路分析

5、要点（总结出四点）,P266,第,6,章放大电路中的反馈,第,6,章放大电路中的反馈,6.2.,.,集成运放组成的四种组态负反馈放大电路,由此可组成四种阻态：,输入端：,反馈信号在输入端的联接分为,串联,和,并联,两种方式。,输出端：,反馈信号在输出端分为取,电压,和取,电流,两种方式。,电压串联,电压并联,电流串联,电流并联,图,6.2.2,电压串联,负反馈电路,第,6,章放大电路中的反馈,图,6.2.3,电流串联,负反馈电路,第,6,章放大电路中的反馈,图,6.2.4,电压并联,负反馈电路,第,6,章放大电路中的反馈,图,6.2.5,电流并联,负反馈电路,第,6,章放大电路中的

6、反馈,第,6,章放大电路中的反馈,6.2.3.,四种阻态的判断方法,p.2,8,并联：,反馈量,输入量,接于同一输入端。,串,联：,反馈量,输入量,接于,不,同一输入端。,第,6,章放大电路中的反馈,2.,四种阻态的判断方法,p.2,8,电流：,将,负载,短路，反馈量仍然存在。,电压：,将,负载,短路，反馈量为零。,注,：反馈通路直接接在输出端或,负载,电阻前端为电压,反馈,；否则为电流反馈,。,第,6,章放大电路中的反馈,3.,四种阻态的判断举例,p.2,8,第,6,章放大电路中的反馈,第,6,章放大电路中的反馈,(,电流串联负反馈,),例,第,6,章放大电路中的反馈,(,电压串

7、联负反馈,),第,6,章放大电路中的反馈,6.3,负反馈放大电路的方框图及一般表达式,6.3.1,方框图,反馈放大电路的输入信号,反馈信号,基本放大电路的输入信号（净输入信号）,p.271,输出信号源,信号源,第,6,章放大电路中的反馈,净输入信号,开环增益（考虑反馈网络的负载效应）,反馈系数,闭环增益,环路增益,(,环路放大倍数,),第,6,章放大电路中的反馈,信号在四种反馈阻态中的具体形式,电压串联,电压并联,电流串联,电流并联,第,6,章放大电路中的反馈,信号的单向化传输,信号的正向传输,信号的反向传输,信号在反馈网络中的正向传输,信号在基本放大电路中的反向传输,第,6,章放

8、大电路中的反馈,信号的单向化传输,信号的正向传输,信号的反向传输,单向化,第,6,章放大电路中的反馈,6.3.2,四种组态电路的方框图,p.272,第,6,章放大电路中的反馈,开环时反馈网络的负载效应,对输出口的影响：并联反馈,反馈通路输出端接地；,串联反馈,反馈通路输出端断路,.,对输入口的影响：电压反馈,反馈通路输入端接地；,电流反馈,反馈通路输入端断路,.,第,6,章放大电路中的反馈,6.3.2,负反馈放大电路的基本放大电路,电压串联负反馈电路的基本放大电路,第,6,章放大电路中的反馈,电流串联负反馈电路的基本放大电路,6.3.2,负反馈放大电路的基本放大电路,第,6,章放大电

9、路中的反馈,电压并联负反馈电路的基本放大电路,6.3.2,负反馈放大电路的基本放大电路,第,6,章放大电路中的反馈,6.3.2,负反馈放大电路的基本放大电路,电流并联负反馈电路的基本放大电路,第,6,章放大电路中的反馈,6.3.3,负反馈放大电路增益的一般表达式,p.273,1.,表达式推导,闭环增益的一般表达式,又因为,第,6,章放大电路中的反馈,2.,反馈深度的讨论,一般负反馈,称为反馈深度,深度负反馈,正反馈,自激振荡,6.3.3,负反馈放大电路增益的一般表达式,p.273,第,6,章放大电路中的反馈,6.4,深度负反馈放大电路的近似计算,p.274,6.4.1.,深度负反馈的特

10、点,即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关,由于,则,又因为,代入上式,得,输入量近似等于反馈量,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,“,两虚,”,的概念,第,6,章放大电路中的反馈,串联负反馈，输入端电压求和。,深度负反馈条件下,虚短,虚断,虚短,虚断,并联负反馈，输入端电流求和。,第,6,章放大电路中的反馈,6.4.2,各种反馈阻态的近似计算,p.274,利用,虚短,和,虚断,的概念得知,则反馈系数为,闭环电压增益,（,1,）电压串联负反馈,第,6,章放大电路中的反馈,（,2,）电流并联负反馈,利用,虚短,和,虚断,可知,反馈系数为,闭环增益,闭环电压

11、增益,则,第,6,章放大电路中的反馈,（,3,）电压并联负反馈,则反馈系数为,闭环增益,闭环电压增益,利用,虚短,和,虚断,可知,第,6,章放大电路中的反馈,（,4,）电流串联负反馈,则反馈系数为,闭环增益,闭环电压增益,利用,虚短,和,虚断,可知,第,6,章放大电路中的反馈,例,6.4.1,p.278,第,6,章放大电路中的反馈,例,6.4.2,p.278,第,6,章放大电路中的反馈,例,6.4.3,p.279,第,6,章放大电路中的反馈,6.5,负反馈对放大电路性能的影响,p.284,6.5.1,提高增益的稳定性,闭环时,则,只考虑幅值有,即闭环增益相对变化量比开环减小了,1+

12、AF,倍,另一方面,在深度负反馈条件下,即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。,第,6,章放大电路中的反馈,6.5.2,改变输入电阻和输出电阻,一、,负反馈对输入电阻的影响,串联,负反馈使,输入电阻增大,第,6,章放大电路中的反馈,注意,:,R,b,在反馈环之外时串联,第,6,章放大电路中的反馈,2,.,并联,负反馈使,输入电阻减小,第,6,章放大电路中的反馈,二、,负反馈对输出电阻的影响,电压,负反馈使输出电阻减小,第,6,章放大电路中的反馈,2.,电流,负反馈使输出电阻增大,第,6,章放大电路中的反馈,6.5.3,扩展频带,

13、H,m,Hf,m,m,mf,f,F,A,f,F,A,A,A,),1,(,1,&,&,&,&,&,&,+,=,+,=,第,6,章放大电路中的反馈,f,bw,=,f,H,-,f,L,f,H,f,bwf,=,f,Hf,-,f,Lf,f,Hf,第,6,章放大电路中的反馈,6.5.3,扩展频带,第,6,章放大电路中的反馈,6.5.4,减小非线性失真,1.,只有信号源有足够的潜力，使闭环后的净,输入量与开环时相等，非线性失真才减少,到基本放大电路的（）分之一,2.,非线性失真产生于电路内部，引入负反馈,后才被抑制,第,6,章放大电路中的反馈,6.5.5,放大电路中引入负反馈的一般原则,(4,点）,

14、p.292,例,6.5.1,第,6,章放大电路中的反馈,6.6.1,负反馈放大电路产生自激振荡的原因和条件,1.,自激振荡产生的原因,所以负反馈作用能正常地体现出来。,6.6,自激及稳定工作条件,p.293,在,中频段,，由于,，,和,的相角,A,+,F,=2,n,（,n,=0,，,1,，,2,，,），,与同相，因此净输入量,是两者的差值，,由前面的分析可知，负反馈放大电路的闭环放大倍数为,第,6,章放大电路中的反馈,在,低频段和高频段，,将产生附加相移,。,在,低频段,，由于耦合电容和旁路电容的作用，,将产生,超前,相移；在,高频段,，由于半导体器件存在极间电容，,将产生,滞后,相移。

15、假设在某一频率,f,0,下，,的附加相移达到,180,，即,A,+,F,=(2,n,+1),（,n,=0,，,1,，,2,，,），,则和必然会由中频时的,同相变为反相，即,上式说明净输入信号大于输入信号,，,输出量增大，所以反馈的结果,使放大倍数增大。,第,6,章放大电路中的反馈,o,X,F,A,&,&,&,如果在输入信号为零时,，由于某种含有频率,f,0,的扰动信号（如电源合闸通电），使,产生了,180,的附加相移，因此产生了输出信号经过反馈网络和比较电路后，得到净输入信号,送到基本放大电路后再放大，得到一个增强了的,将不断增大。,最终，由于半导体器件的,非线性,电路达到动态平衡

16、即,反馈信号维持着输出信号，而输出信号又维持着反馈信号，称电路产生了自激振荡。,可见，,负反馈放大电路产生自激振荡的根本原因之一是,的附加相移。,o,X,&,第,6,章放大电路中的反馈,第,6,章放大电路中的反馈,2.,产生自激振荡的条件,由图可知，在电路产生自激振荡时，由于与,相互维持,，因此,，,即,，,或,将上式写成模和相角形式,第,6,章放大电路中的反馈,6.6.2,起振条件及稳定性分析,p.295,阻容耦合的,单管放大电路,引入负反馈，在低频段和高频段所产生的,附加相移分别为,0+90,和,0 -90,，,由于不存在满足相位条件的频率，因此不会产生自激振荡。在,两级放大电路

17、中引入负反馈，可以,产生,0180,的附加相移，,虽然理论上存在满足相位条件的频率,f,0,，当,f,0,趋于无穷大或为零时，附加相移,达到,180,，但是此时,=0,，,不满足幅值条件，因此也不会产生自激振荡。,或,第,6,章放大电路中的反馈,或,不稳定性分析,第,6,章放大电路中的反馈,在,三级放大电路中,引入负反馈，当频率从零变化到无穷大时，,附加相移的变化范围为,0270,，,因此存在附加相移等于,180,的频率,f,0,，,若反馈网络为纯电阻网络，当,f,=,f,0,时，,0,，,则可能满足幅值条件，所以,电路可能产生自激振荡。,由此可见，,三级和三级以上的放大电路引入负反馈易

18、产生自激振荡，并且反馈深度越深，满足幅值条件的可能性越大，越容易产生自激振荡。,因此，,在深度负反馈条件下，必须采取措,施,破坏,自激条件，才能使放大电路稳定地工作。*,第,6,章放大电路中的反馈,6.6.3,负反馈放大电路稳定性的判断,p.296,1.,稳定工作条件,(,稳定裕度,),p.297,破坏自激振荡条件,或,或写为,其中,G,m,幅值裕度,，一般要求,G,m,-10dB,m,相位裕度,，一般要求,m,45,保证可靠稳定，留有余地。,第,6,章放大电路中的反馈,第,6,章放大电路中的反馈,2.,负反馈放大电路稳定性的判断,(,1),过,c,(20lg|AF|=0),做竖线与相频特性曲线的交点应在,135,0,以上，则有可靠稳定性，否则，没有。,(,2),过,0,(,A,+,F,=180,0,),做竖线与幅频特性曲线的交点应在,-10dB,以下，则有可靠稳定性，否则，没有。,第,6,章放大电路中的反馈,6.6.4,负反馈放大电路自激振荡的消除方法,1.,滞后补偿,简单滞后补偿,RC,滞后补偿,第,6,章放大电路中的反馈,RC,滞后补偿,第,6,章放大电路中的反馈,图,6.6.7,密勒效应补偿电路,第,6,章放大电路中的反馈,2,超前补偿,

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