电子技术第4章 负反馈放大电路ppt课件.ppt

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第4章反馈放大电路4.1反馈的基本概念4.2反馈类型4.4负反馈对放大器性能的影响4.5负反馈放大器电压放大倍数的估算4.3负反馈方框图和一般表达式 一、从一个例子说起输入量：ui、ube、ib反馈——将电子系统输出回路的电量（电压或电流），以一定的方式送回到输入回路的过程。4.1反馈的基本概念输出量：uo、uce、ic正向传输——信号从输入端到输出端的传输TUBEICICUEIB稳定工作点电路：UB一定4.1.1反馈的涵义 二.几个基本概念1.开环与闭环电路中只有正向传输，没有反向传输，称为开环状态。正向传输——信号从输入端到输出端的传输反向传输——信号从输出端到输入端的传输既有正向传输，又有反馈称为闭环状态。信号的正向传输信号的正向传输反馈传输(通路)（反馈网络） 直流反馈——若电路将直流量反馈到输入回路，则称直流反馈。1.直流反馈与交流反馈该电路引入直流反馈的目的，是为了稳定静态工作点Q。交流反馈——若电路将交流量反馈到输入回路，则称交流反馈。（如去掉电容Ce）交流反馈，影响电路的交流工作性能。直流反馈交流反馈ic4.1.2反馈分类 解：根据反馈到输入端的信号是交流还是直流还是同时存在，来进行判别。例：判断下图中有哪些反馈回路，是交流反馈还是直流反馈。交、直流反馈交流反馈注意电容的“隔直通交”作用！ 例：输入回路输出回路判断电路是否存在反馈。是正反馈还是负反馈？直反馈还是交流反馈？RE介于输入输出回路，有反馈。反馈使uid减小，为负反馈。既有直流反馈，又有交流反馈。 本级反馈——反馈只存在于某一级放大器中级间反馈——反馈存在于两级以上的放大器中例2.本级反馈与级间反馈级间反馈本级反馈本级反馈 例：基本放大器，无反馈，净输入量ube=ui，电压放大倍数为：3.负反馈与正反馈负反馈——输入量不变时，引入反馈后使净输入量减小，放大倍数减小。引入反馈后，净输入量ube=ui-uf，电压放大倍数为：可见，净输入量减小，放大倍数减小，所以是负反馈。正反馈——输入量不变时，引入反馈后使净输入量增加，放大倍数增加。 用“瞬时极性法”判断反馈极性：假设某一瞬时，在放大电路的输入端加入一个正极性的输入信号，按信号传输方向依次判断相关点的瞬时极性，直至判断出反馈信号的瞬时极性。如果反馈信号的瞬时极性使净输入减小，则为负反馈；反之为正反馈。判断反馈极性的步骤:1.断开反馈支路;2.采用瞬时极性法,得到反馈信号的极性,分析对净输入产生的影响 例：判断下图电路的反馈极性。正负反馈判别方法：瞬时极性法 例：判断下图电路的反馈极性。 电压反馈—反馈信号取自输出电压的部分或全部。判别法：使uo=0(RL短路)，若反馈消失则为电压反馈。电流反馈—反馈信号取自输出电流。判别法：使io=0(RL开路)，若反馈消失则为电流反馈。或令uo=0,反馈仍然存在。AFRLuo电压反馈电流反馈iouoFARLio4.电压反馈和电流反馈 例：判断下列电路引入的是电压反馈还是电流反馈？ 例：判断下列电路引入的是电压反馈还是电流反馈？ 串联反馈：反馈信号与输入信号以电压相加减的形式在输入端出现。uid=uiuf特点：信号源内阻越小，反馈效果越明显。并联反馈：反馈信号与输入信号以电流相加减的形式在输入端出现。iid=iiif特点：信号源内阻越大，反馈效果越明显。AFiiifisiidRSRSAFuiuidufus5串联反馈和并联反馈的判断简易判法：根据信号是否从同一点进入放大器，如果是在同一点进入放大器，则必然以电流加减的形式进行，是并联反馈，否则是串联。 对于三极管电路：若反馈信号与输入信号同时加在三极管的基极或发射极，则为并联反馈。若反馈信号与输入信号一个加在基极一个加在发射极则为串联反馈。 对于运放电路：若反馈信号与输入信号同时加在同相端或反相端为并联反馈。若反馈信号与输入信号一个加在同相端一个加在反相端则为串联反馈。 例：判断下列电路引入的是串联反馈还是并联反馈？ 判断反馈类型的步骤:1)寻找反馈网络;2)判断包馈信号的交直流性质;3)根据反馈信号和输入信号的连接方式,判断串联反馈和并联反馈;4)应用短路法或开路法判断电压主反馈和电流反馈;5)应用瞬时极性法判断正反馈和负反馈.小结 基本放大电路A反馈网络F放大：迭加：1.方框图：A称为开环放大倍数+–反馈：AF称为闭环放大倍数AF=Xo/Xi输出信号输入信号反馈信号净输入信号F称为反馈系数设Xf与Xi同相4.2负反馈方框图和一般表达式负反馈放大器 2.负反馈放大器的一般关系闭环放大倍数：放大：反馈：迭加：AF=Xo/Xi=Xo/(Xd+Xf)=Xo/(+XoF)=XoA11A+F=A1+AF 3.关于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 举例：负反馈放大器的四种类型电压串联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈 一.电压串联负反馈根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压串联负反馈从输入端看，有：ud=ui-uf故为串联负反馈。反馈电压：因为反馈量与输出电压成比例，所以称电压反馈。 分立电路电压串联负反馈RLuOufud(ube)uO电压负反馈的特性——稳定输出电压稳定过程：负载变化时，输出电压稳定——输出电阻↓ui一定 二.电压并联负反馈根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压串联负反馈。id=ii-if从输入端看有：因为反馈量与输出电压成比例，所以是电压反馈。反馈电流：故为并联负反馈。 分立电路电压并联负反馈反馈量与输出电压成比例，所以是电压反馈。根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压串联负反馈id=ii-if在输入端有故为并联负反馈。因为反馈电流： 三.电流并联负反馈根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电流串联负反馈。又因为在输入端有:id=ii-if反馈电流：因为反馈量与输出电流成比例，所以是电流反馈。故为并联负反馈。 分立电路组成的电流并联负反馈引入电流负反馈的目的——稳定输出电流稳定过程：负载变化时，输出电流稳定——输出电阻↑RLio(ic2)ifid（ib）io(ic2) 四.电流串联负反馈反馈电压：uf=ioRf根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电流串联负反馈ud=ui-uf又因为在输入端有因为反馈量与输出电流成比例，所以是电流反馈。故为串联负反馈。 分立电路组成的电流串联负反馈电路ioufudio引入电流负反馈的目的——稳定输出电流稳定过程：负载变化时，输出电流稳定——输出电阻↑RL 例题5:试判断下列电路中的反馈组态。解:电压串联负反馈。 4.4负反馈对放大电路的影响提高增益的稳定性减少非线性失真扩展频带改变输入电阻和输出电阻在放大器中引入负反馈降低了放大倍数使放大器的性能得以改善： 4.4.1提高闭环放大倍数的稳定性Af的相对变化量A的相对变化量放大倍数稳定性提高 例：A=103，负反馈使放大倍数稳定性提高100倍，求F、Af、A变化10%时的Af，以及dAf/Af。解：1)1+AF=100，则F=(100–1)/A=0.0992)=103/100=103)此时的Af=负反馈以牺牲放大倍数，换取了放大倍数稳定性的提高。 4.4.2改善输入电阻和输出电阻一、对输入电阻的影响1.串联负反馈使输入电阻增大Rif深度负反馈：iiAFuiuidufRiAFuid 2.并联负反馈使输入电阻减小Rif深度负反馈：ifiidiiAFuiRiAFiid 二、对输出电阻的影响1.电压负反馈F与A并联，使输出电阻减小。AFRoRofA为负载开路时的源电压放大倍数。深度负反馈：2.电流负反馈F与A串联，使输出电阻增大AFRoRofA为负载短路时的源电压放大倍数。深度负反馈： 4.4.3展宽通频带无反馈时：fBW=fHfLfH引入反馈后，fA(f)OAm0.707AmfLfHfBWAf(f)Amf0.707AmffLffHffBWf可证明：fHf=(1+AF)fHfLf=fL/(1+AF)=(1+AF)fHfHf=(1+AF)BWfBWf=fHffLf 4.4.4减少非线性失真uf加入负反馈无负反馈FufAuiuo+–uiduo大小略大略小略小略大uiA接近正弦波改善了波形失真 4.4.5负反馈对噪声、干扰和温漂的影响负反馈对噪声、干扰和温漂的影响的原理与减少非线性失真的原理相同。 放大电路引入负反馈的一般原则（补充）一、欲稳定某个量，则引该量的负反馈稳定直流，引直流反馈；稳定交流，引交流反馈；稳定输出电压，引电压反馈；稳定输出电流，引电流反馈。二、根据对输入、输出电阻的要求选择反馈类型欲提高输入电阻，采用串联反馈；欲降低输入电阻，采用并联反馈； 要求高内阻输出，采用电流反馈；要求低内阻输出，采用电压反馈。三、为使反馈效果强，根据信号源及负载确定反馈类型信号源为恒压源，采用串联反馈；信号源为恒流源，采用并联反馈；要求负载能力强，采用电压反馈；要求恒流源输出，采用电流反馈。 举例：在下面的放大器中按要求引入适当的反馈。（1）希望加入信号后，ic3的数值基本不受R5改变的影响。 （2）希望接入负载后，输出电压UO基本稳定。 （3）希望输入端向信号源索取的电流小。 （4）希望稳定静态工作点。解：以上两种反馈都同时具有交、直流反馈，所以能够稳定静态工作点。如果要求只引入直流负反馈，去除交流反馈。怎样接？ 4.5深度负反馈放大电路电压放大倍数的估算本节重点讨论深度负反馈条件下的近似计算1.估算的依据深度负反馈：即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈系数有关。由得方法一：一.估算电压增益 方法二：根据将代入上式得即：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“虚短”、“虚断”的概念或 深度负反馈条件下：Xd=Xi-Xf≈0u+=u-（运放电路）ue=ub（三极管电路）(1)“虚短”——ud≈0(2)“虚断”——id≈0ii+=ii-=0（运放电路）ib=0（三极管电路）“虚短”与“虚断” 例.运放组成的电压串联负反馈电路解：用方法二。利用虚短和虚断的概念得知闭环电压增益则 闭环电压增益：利用虚短和虚断可知例.运放组成的电流并联负反馈放大器解：用方法二。ui=iiR1ii=if 例.运放组成的电压并联负反馈利用虚短和虚断可知u+=u-=0ii=if 例.运放组成的电流串联负反馈闭环电压增益:利用虚短和虚断可知:解：用方法二。 二.估算输入输出电阻在深度负反馈条件下：注：表中的输入、输出电阻均指反馈环中的输入、输出电阻。 一、反馈的判断方法1.有无反馈:2.正反馈和负反馈主要看信号有无反向传输通路。采用瞬时极性法，看反馈是增强还是削弱净输入信号。对于串联负反馈，反馈信号与输入信号极性相同；对于并联负反馈，反馈信号与输入信号极性相反。3.四种反馈组态电压和电流反馈：小结 规则：RL短路，反馈消失则为电压反馈，反馈存在为电流反馈。规律：电压反馈取自输出端或输出分压端；电流反馈取自非输出端。串联和并联反馈：规则：串联负反馈：uid=uiuf并联负反馈：iid=iiif反馈信号与输入信号在不同节点为串联反馈；反馈信号与输入信号在同一个节点为并联反馈。规律： 练习：电压串联交、直流负反馈电流串联直流负反馈正反馈 A2：本级交、直流电压串联负反馈R2：级间正反馈R3：电压并联交直流负反馈R7：电压串联交直流负反馈R2：电压串联交流负反馈R4：级间电压并联交流负反馈 练习： 并联负反馈使输入电阻减小二、负反馈对放大电路性能的影响1.提高增益的稳定性2.减少失真和扩展通频带3.对输入电阻和输出电阻的影响串联负反馈使输入电阻增大电压反馈使输出电阻减小(稳定了输出电压)电流反馈使输出电阻增大(稳定了输出电流) 三、负反馈放大电路的方框图和基本关系A基本放大电路F—负反馈方程四、深度负反馈的特点—深度负反馈串联负反馈：虚短并联负反馈：虚断 四、深度负反馈放大电路电压放大倍数的计算举例电压串联负反馈例1: 电压并联负反馈例2: