放大电路中的反馈负反馈放大电路稳定性与补偿

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1、模拟电子技术基础北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院主讲：赵建辉第六章放大电路中的反馈(4.反馈放大电路稳定性分析)6.1反馈的基本概念及判断方法6.2负反馈放大电路的四种组态6.3负反馈放大电路方块图与表达式6.4深度负反馈放大电路放大倍数分析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放大电路中其它形式的反馈(了解)第6章放大电路中的反馈本节课内容6.放大电路中的反馈重点：反馈放大电路频率补偿与估算难点：1.稳定性分析与判据2.负反馈频率补偿方法(分析思路)3.正反馈在改善性能中的应用(了解)本节重点难点问题提出1.反馈放

2、大电路的自激振荡(稳定性问题)?2.自激振荡的条件？3.如改善反馈放大电路的稳定性能—频率补偿？4.负反馈放大电路中可以引入部分正反馈吗?有何好处?复习：负反馈改善放大电路性能通过牺牲放大倍数（缺点）,达到:稳定输出稳定放大倍数改善输入输出电阻(重点理解)展宽频带减小器件本身非线性改善倍数:引入负反馈的一般原则类型：稳定工作点Q：直流负反馈改善动态特性：交流负反馈极性：振荡电路：正反馈改善特性：负反馈组态：串联反馈:增大Ri，适合电压信号源输入,减小对信号源的负载并联反馈:减小Ri，适合电流信号源输入,减小对信号源的负载电压反馈:减小Ro，适合电压输

3、出,增大电压带负载(驱动)能力.电流反馈:增大Ro，适合电流输出,增大电流带负载(驱动)能力.6.6负反馈放大电路的稳定性自激振荡：负反馈改善放大电路性能,与反馈深度有关.但是:多级放大,反馈过深,可能引起电路自激振荡。现象：输入为零，输出不为零，电路不稳定。原因何在？定量分析？如何消除？6.6.1负反馈放大电路自激振荡原因及条件一、产生原因：中频段：本质：耦合/极间电容导致附加相移=180度（负反馈—>正反馈）低频段：高频段：频段：环路倍数环路附加相移净输入量结果负反馈正反馈正反馈自激振荡定性分析：振荡过程：稳定！(1)(2)(3)=-(1)二、自

4、激振荡平衡条件本质：反馈维持输入即：注意：起振条件：6.6.2负反馈放大电路稳定性定性分析假设条件：直接耦合（无低频响应问题）纯电阻反馈网络（）结果：极间电容引起的高频特性（低通滞后相移）可能引起自激振荡。一级放大：稳定（<-90o）两级放大：稳定（<-180o）两极以上：可能自激（>-180o）反馈越深(AF越大)，自激振荡可能性越大!如何消除6.6.3负反馈放大电路稳定性判据一、判断方法：反馈环路AF的频率响应f0为满足相位条件频率，fc为满足幅值条件频率1.不存在f0(不满足相位条件)，则电路稳定2.存在f0,f0fc，稳

5、定定性判断举例f0处附加相移:-180度fc处,AF=1(0dB)存在f0，f0fc，稳定二、稳定裕度：幅值裕度：相位裕度：一般要求：6.6.4负反馈放大电路自激振荡消除方法振荡原因：反馈环路AF的频率响应（1）减少放大级数(减小附加相移)（2）减小反馈深度（AF<1）（3）频率补偿（第5章类似）消除方法：改善反馈环路AF的频率响应（超前滞后补偿），破坏自激条件具体措施：一.滞后补偿（1）简单滞后补偿—牺牲带宽,减小附加相移补偿电路—图6.6.4（2）RC滞后补偿—不牺牲

6、带宽,减小附加相移补偿电路—图6.6.5零极点对消（减少1个拐点）（3）密勒效应滞后补偿—牺牲带宽,减小附加相移密勒效应：等效到输入：增加(1+A2)倍（P215)等效到输出：基本不变特点：采用小电容达到大电容补偿效果！二.超前补偿—增加带宽,减小附加相移补偿前：补偿后：滞后环节超前环节超前环补偿fH1处多级滞后带来附加相移R1超前环节补偿作用带宽：超前补偿>RC滞后补偿>简单滞后补偿例：6.6.2纯电阻负反馈网络，1.f=103Hz,增益/相移？2.反馈F=1，是否会自激？3.电路稳定的反馈系数FMax=?解：1.f=103Hz,A=60dB(10

7、3倍)，相移=45o+45o+45o*2≈180o？2.f0=103时附加相移180o，F=1，AF=103，肯定自激！3.f0=103时(相移180o)，AF<1，F<10-3，Fmax=0.0012个拐点重合（-60dB!）6.7放大电路的其它形式的反馈基本负反馈：4种负反馈组态(电压/电流/串联/并联)其它反馈：部分正反馈，改善性能电流反馈电路：电流模电路(CFA).6.7.1放大电路中的正反馈一.电压-电流转化电路电压并联负反馈电流串联正反馈电压并联负反馈目的：实现电压-电流稳定的比例关系（如温度控制）如何分析虚短：iP=iN≈0虚断：uP≈

8、uN=uRLiouIu0思路：时两种转换电路比较优点：（负反馈+正反馈）负载接地（“实地”）——实用需求缺点