第四章负反馈放大器.pptx

CHAP.4Negative Feedback AmplifiersCHECKPOINT 判断反馈的类型。负反馈对放大器性能的影响。四种负反馈放大电路的特点，及深度负反馈 时的电压(源电压)增益。根据需要正确地选用负反馈。放大器放大器A输入信号输入信号Xi输出信号输出信号Xo反馈信号反馈信号Xf反馈网络反馈网络F净输入信号净输入信号净输入信号净输入信号X Xidid无内反馈无内反馈无直通效应无直通效应基本放大器基本放大器A 4.1 Basic Feedback Concept正反馈正反馈 XidXi负反馈负反馈 XidXi输出端输出端信号信号直流反馈直流反馈交流反馈交流反馈电压反馈：反馈信号取自输出电压电压反馈：反馈信号取自输出电压电流反馈：反馈信号取自输出电流电流反馈：反馈信号取自输出电流并联反馈：反馈网络与基本放大器并联反馈：反馈网络与基本放大器 输入端并联相接输入端并联相接串联反馈：反馈网络与基本放大器串联反馈：反馈网络与基本放大器 输入端串联相接输入端串联相接输入端输入端极性极性一一.Feedback Types二二.Distinguish Feedback TypesRsUs+UiRL+Uo+UccC1C2Rb1 Rb2Rc+Re+-Uf-+-+UidUid=Ui-UfRsUs+UiRL+Uo+UccC1C2Rb1 Rb2Re+Uid=Ui-Uf负反馈负反馈电压电流串联串联RsUs+UiRL+Uo+UccC1C2RfRc+IiIfIidIid=Ii-If负反馈+-RsUs+UiRLC1C2R1 R2R3+Uo+UccR4CfRf+-+Uf-Uid+-Uid=Ui+Uf正反馈电压电压串联并联+-+-Summary输输入入信信号号通通道道集电极不可集电极不可 输入信号输入信号反反馈馈信信号号通通道道基极不可基极不可 输出信号输出信号基极不能取基极不能取 出反馈信号出反馈信号集电极不能集电极不能 加反馈信号加反馈信号 判断正、负反馈判断正、负反馈判断正、负反馈判断正、负反馈 瞬时极性法瞬时极性法瞬时极性法瞬时极性法输入信号与反馈信号分别加输入信号与反馈信号分别加输入信号与反馈信号分别加输入信号与反馈信号分别加在器件不同的两个输入端，在器件不同的两个输入端，在器件不同的两个输入端，在器件不同的两个输入端，当两信号同相时为负反馈；当两信号同相时为负反馈；当两信号同相时为负反馈；当两信号同相时为负反馈；当两信号反相时为正反馈。当两信号反相时为正反馈。当两信号反相时为正反馈。当两信号反相时为正反馈。负反馈正反馈输输入入信信号号反反馈馈信信号号s sg gd d 判断电压、电流反馈判断电压、电流反馈判断电压、电流反馈判断电压、电流反馈 输出端输出端输出端输出端 电压反馈电压反馈电压反馈电压反馈X X X Xf f f f正比于正比于正比于正比于UoUoUoUo 电流反馈电流反馈电流反馈电流反馈X X X Xf f f f正比于正比于正比于正比于IoIoIoIo负载对地连接负载对地连接负载对地连接负载对地连接 输出信号与反馈信号同一极输出信号与反馈信号同一极输出信号与反馈信号同一极输出信号与反馈信号同一极 电压反馈电压反馈电压反馈电压反馈 输出信号与反馈信号不同极输出信号与反馈信号不同极输出信号与反馈信号不同极输出信号与反馈信号不同极 电流反馈电流反馈电流反馈电流反馈 判断并联、串联反馈判断并联、串联反馈 输入端输入端 串联反馈串联反馈串联反馈串联反馈电压信号叠加电压信号叠加电压信号叠加电压信号叠加 并联反馈并联反馈并联反馈并联反馈电流信号叠加电流信号叠加电流信号叠加电流信号叠加 输入信号与反馈信号同一极输入信号与反馈信号同一极输入信号与反馈信号同一极输入信号与反馈信号同一极 并联并联并联并联反馈反馈反馈反馈 输入信号与反馈信号不同极输入信号与反馈信号不同极输入信号与反馈信号不同极输入信号与反馈信号不同极 串联反馈串联反馈串联反馈串联反馈Example 1 Distinguish Feedback Type负反馈串联电压Example 2 Distinguish Feedback Type负反馈负反馈并联并联电流电流4.2 Effect of Negative Feedback on Amplifier Properties一、一、Gain and Stability输入信号输入信号Xi反馈信号反馈信号Xf净输入信号净输入信号净输入信号净输入信号X Xidid基本放大器基本放大器A A反馈网络反馈网络 F输出信号输出信号Xo反馈放大电路的增益反馈放大电路的增益反馈放大电路的增益反馈放大电路的增益引入负反馈使增益下降了引入负反馈使增益下降了(1+AF)(1+AF)倍倍。闭环增益闭环增益开环增益开环增益反馈深度反馈深度DiscussionD=(1+AF)=1D=(1+AF)=1，A Af f=A=A，无反馈。，无反馈。D1D1，深度负反馈。深度负反馈。输入Ui 输入Ii 输出Uo 输出Io Auf Au Fu Agf Ag Fr 输出Uo 输出Io Arf Ar FgAif Ai Fi 环路增益环路增益已知：已知：Au=100Au=100，Fu=4%Fu=4%，U Uo o o o=1V=1V，求，求U Uf f f f、U Ui i i i和和UiUid d d d。Example解：解：或先求出再计算Stability式中稳定度是指相对变化量，即 为开环增益稳定度，为闭环增益稳定度。引入负反馈，闭环增益相对变引入负反馈，闭环增益相对变化率只有开环增益相对变化率化率只有开环增益相对变化率的的(1+AF)(1+AF)(1+AF)(1+AF)分之一，即闭环增益分之一，即闭环增益的稳定性优于开环增益。的稳定性优于开环增益。式中Discussion反馈很强，反馈很强，Af=1/FAf=1/F，增益的稳定性取决于反馈网，增益的稳定性取决于反馈网 络，通常络，通常F F是常数，则放大器增益很稳定。是常数，则放大器增益很稳定。不同类型的负反馈不同类型的负反馈放大器，能够稳定的增益量稳定的增益量是 不同的。不同的。串联电压负反馈只能稳定电压增益串联电压负反馈只能稳定电压增益 串联电流负反馈只能稳定互导增益串联电流负反馈只能稳定互导增益 并联电压负反馈只能稳定互阻增益并联电压负反馈只能稳定互阻增益 并联电流负反馈只能稳定电流增益并联电流负反馈只能稳定电流增益如如 电压反馈只能稳定输出电压式中相对变化率 增益稳定性提高，使放大器的频带展宽。增益稳定性提高，使放大器的频带展宽。增益稳定性提高，使放大器的非线性失真减小。增益稳定性提高，使放大器的非线性失真减小。输入电阻只于反馈网络与输入端的连结方法及反馈的 极性有关，与输出端无关。输出电阻只于反馈网络与输出端的连结方法及反馈的 极性有关，与输入端无关。三、三、Output Resistor 串联负反馈使输入电阻增加串联负反馈使输入电阻增加 并联负反馈使输入电阻减小并联负反馈使输入电阻减小二、二、Input Resistor 电压负反馈使输出电阻减小电压负反馈使输出电阻减小 电流负反馈使输出电阻电流负反馈使输出电阻增加增加Summary 论反馈论反馈 分正负分正负放大器，负反馈，增益小，性能好；放大器，负反馈，增益小，性能好；输入端，二信号，同一极，并联型，入阻小；输入端，二信号，同一极，并联型，入阻小；输出端，二信号，同一极，电压型，出阻小；输出端，二信号，同一极，电压型，出阻小；基本式基本式 ，深度是，深度是，1+AF1+AF。加何种反馈，能实现如下要求：加何种反馈，能实现如下要求：1.1.提高输入电阻提高输入电阻 Examplee3e1 接接R Rf f、C Cf f，组成串联电流负反馈。，组成串联电流负反馈。RfCfRfCfc3b1 接接R Rf f、C Cf f，组成并联电压负反馈。，组成并联电压负反馈。RfCf2.2.减小输出电阻（提高带负载能力）减小输出电阻（提高带负载能力）e3e1 接接RfRf、CfCf，组成串联电流负反馈组成串联电流负反馈 3.3.保持保持I I I IC3C3C3C3基本不变（稳定输出电流）基本不变（稳定输出电流）RfCf4.3 Analysis of Typical Negative Feedback Amplifier一、一、Current-Series FeedbackRsUs+UiRL+Uo+UccC1C2Rb1 ReRb2RcRifRofFEATURESFEATURES 稳定输出电流，适用于小电阻负载。适用于RS小的电压信号源。增益Agf、Agfs 减小，但稳定，深度负反 馈时 输入电阻Rif 增加，输出电阻二、二、Voltage-Shunt FeedbackRsUs+UiRL+Uo+UccC1C2RcRifRofRfIfIiFEATURESFEATURES 稳定输出电压，适用于大电阻负载。输入电阻Rif 减小，输出电阻Rof of 减小。适用于RS大的电流信号源。增益Arf、Arfs 减小，但稳定，深度负反 馈时三、三、Voltage-Series FeedbackRofRsUs+UiC1R1 R4R2R3RifRL+Uo+UccC2R6R5RfCf+UfFEATURESFEATURES 稳定输出电压，适用于大电阻负载。输入电阻Rif 增加，输出电阻Rof of 减小。适用于RS小的电压信号源。增益Auf、Aufs 减小，但稳定，深度负反 馈时 。四、四、Current-Shunt FeedbackRofRsUs+UiC1R1 R3RifRL+Uo+UccC2R3RfIfIiFEATURESFEATURES 稳定输出电流，适用于小电阻负载。增益Aif、Aifs 减小，但稳定，深度负反 馈时 适用于RS大的电流信号源。输入电阻Rif 减小，输出电阻4.3 Stability of Typical Negative Feedback Amplifiers振荡条件振荡条件n=0,1,2稳定条件稳定条件环路增益环路增益-1800T()dB0T()0-1800T()0T()dB0系统不稳定系统稳定Stability CriterionStability Margin-1800T()0T()dB0Gmmg当当=g g时，时，T(T(g)=1g)=1相位裕量相位裕量m=180m=1800 0-|T T(g)|g)|当当=时，时，|T T(g)|=180g)|=1800 0增益裕量增益裕量G G=-20lg=-20lg T(T()