电路与模拟电子技术原理 教学课件 作者 胡世昌 第9章1负反馈.ppt

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1、电路与模拟电子技术原理第九章负反馈放大器17:06:241第9章负反馈放大器9.1负反馈9.2负反馈放大电路9.3负反馈放大电路举例17:06:2429.1负反馈由于放大器件自身的非线性以及温度、湿度、电源电压波动、噪声信号等各类环境因素的干扰，使输出信号产生失真。怎么解决输出信号的失真？17:06:2439.1负反馈9.1.1前馈和反馈（开环与闭环）9.1.2利用负反馈稳定放大倍数9.1.3相移、正反馈与自激振荡17:06:2449.1.1前馈和反馈（开环与闭环）1．前馈和开环思路：干扰信号造成失真，

2、就应该由干扰信号补偿。17:06:245前馈放大器的缺点使用开环控制的前馈放大器，抑制干扰的性能并不好，这是因为：首先，前馈只能用来纠正可以测量的干扰，这使得它对那些难以测量的干扰无能为力；其次，需要针对每一种干扰设计特定的调节电路F，所以电路复杂。17:06:2462．反馈和闭环反馈：根据所测量的输出来调整输入。由于存在着信号的回路，所以称为闭环控制。17:06:247（负）反馈控制的优点反馈控制不考虑干扰的特性，只要输出变量有波动即可实现调节作用，因此可采用通用调节器，所以反馈系统实现起来很简单。负反

3、馈最终成为电路设计和自动控制中十分重要的基础理论，并用事实证明了它的有效性。17:06:2489.1.2利用负反馈稳定放大倍数首先根据负反馈系统框图9-3推导负反馈系统的性能参数。基本放大器A的输入输出特性方程为xo＝Ax'i反馈网络F的特性方程为xf＝Fxo叠加环节的特性方程为x'i＝xi－xf17:06:2491．闭环放大倍数xo与xi的比值称为闭环放大倍数Af，于是Af＝xo/xi于是上式说明，放大器的闭环放大倍数Af比开环放大倍数A降低了（1+AF）倍，或者说引入负反馈后，放大倍数降低了（1+AF

4、）倍。17:06:24102．放大倍数的稳定性把式(9-5)两边同时对A求导，得到上式说明引入负反馈以后，放大倍数的相对变化率降低了（1+AF）倍，换句话说，负反馈使放大倍数的稳定性提高了（1+AF）倍。负反馈以降低放大倍数为代价，换取提高放大倍数的稳定性。17:06:2411负反馈放大倍数举例【例9-1】某负反馈放大器，已知开环放大倍数A＝104，反馈系数F＝0.01。(1)求闭环放大倍数Af；(2)已知A的相对变化量为±10%，计算A的波动范围；(3)求Af的相对变化量，以及Af的变化范围。【解】(1

5、)17:06:2412负反馈放大倍数举例（续）(2)A的波动幅度为A×(±10%)=±103A的波动范围为104±103，即9000～11000(3)Af的相对变化量在A变化±10%的情况下，Af只变化了±0.1%Af的变化幅度范围是Af(1±0.1%)=99.01×(1±0.1%)，即98.9～99.117:06:24133．深度负反馈上述讨论表明，负反馈对放大倍数稳定性的改善程度取决于（1+AF）的值，所以（1+AF）是表明负反馈性能的一个重要指标，称为反馈深度。当深度负反馈，即1+AF>>1时可见深

6、度负反馈时，闭环放大倍数Af仅仅与反馈系数F有关，而与开环放大倍数A无关。17:06:2414深度负反馈（续）放大倍数A反映了半导体放大器件的特性，它通常是不稳定的；反馈系数F所反应的是反馈网络的特性，只要我们选用稳定的器件构成反馈网络，F就能够稳定，进而让整个放大器的放大倍数变得十分稳定。利用深度负反馈的可以获得非常稳定的放大倍数。17:06:2415深度负反馈（续）实践中，反馈网络通常是由电阻、电容等无源元件所构成，其参数很稳定，于是可以得到稳定的F；而基本放大器通常由具有极高开环放大倍数的集成运放构

7、成，于是A极大。满足1+AF>>1这个条件是很容易办到的事，所以深度负反馈很有实际意义。17:06:24169.1.3相移、正反馈与自激振荡考虑相移显然闭环放大倍数的大小取决于分母(1)若　　　　　，则　　　　，说明引入反馈后放大倍数减小，此时为负反馈。17:06:2417正反馈(2)若　　　　　，则　　　　，引入反馈后放大倍数增大，此时为正反馈。正反馈时，输出信号xo不断增大，放大器终将进入饱和状态从而失去放大作用，所以正反馈对于放大器的稳定性是有害的。17:06:2418自激振荡(3)若　　　　　，则

8、　　　　，这种状态称为自激振荡。自激振荡是一种强烈的正反馈，当反馈放大器发生自激振荡时，即使没有外加输入信号，也会有输出信号。这时放大器已失去放大作用，其输出完全不受输入控制。17:06:2419频率、相移与系统稳定性上述讨论说明，输入信号的频率不同，放大环节和反馈环节所产生的相移也不同，所以负反馈放大器对不通频率的输入信号会表现出不同的放大特性。由于相移，直流条件下的负反馈在交流条件下可能会变成正反馈，甚至发生自激振荡，这将