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第五章负反馈放大电路前知识回顾:1、基本放大电路及分析;2、放大电路的频率特性;3、多级放大电路及分析;4、放大器性能指标的改善问题。第五章负反馈放大电路第四章负反馈放大电路4.1反馈的基本概念4.2负反馈对放大器性能的影响第五章负反馈放大电路§4.1反馈的基本概念一、反馈的定义1、反馈:把放大器的输出信号(电压或电流)的一部分或全部,以一定的电路,按一定的方式反送到放大器的输入端,来影响输入量(电压或电流),使之放大器的某些性能得以改善,这种过程称为反馈。反送回来的信号称为反馈信号。2、正反馈和负反馈:反馈信号加强原输入信号,从而使放大倍数增加,称为正反馈。反馈信号削弱原输入信号,从而使放大倍数减小,称为负反馈。正反馈虽然能使放大倍数增加,但是放大器性能变差;负反馈虽然能使放大倍数减小,但是放大器性能得到改善,因此负反馈得到了广泛的应用,且常把负反馈称为反馈。第五章负反馈放大电路3、反馈通路:即连接放大器输出端与输入端的通路。4、反馈放大器方框图:反馈过程可由如下方框图表示:净输入Xf反馈量输出量输入量+基本放大电路AXo反馈网络FXi-iX′图5–1反馈放大器的方框图第五章负反馈放大电路方框图总结:净输入Xf反馈量输出量输入量+基本放大电路AXo反馈网络FXi-iX′(1)两个网络:基本放大器,反馈网络。(2)四个量:Xi、Xid(Xi′)、Xf、Xo分别称为:原输入量、净输入量、反馈量、输出量。用X表示,既可以是电压,也可以是电流。(3)两个点:取样点、比较点。整个反馈放大器是一个闭环系统。负反馈:XoXfXid=(Xi-Xf)Xo=AXid正反馈:XoXfXid=(Xi+Xf)Xo=AXid第五章负反馈放大电路1、电压反馈与电流反馈:由反馈信号在输出端的取样方式的不同,可分为电压反馈和电流反馈。(1)电压反馈:三、反馈类型及其判定Xf+X′i基本放大器Uo反馈网络Xi-RL-+Xf+X′i基本放大器Uo反馈网络Xi-RL-+图4–3电流反馈示意图图4–2电压反馈示意图Xf正比于输出电压。Xf正比于输出电流。(2)电流反馈:第五章负反馈放大电路(3)电压反馈和电流反馈的判定:判定方法之一——输出短路法。将反馈放大器的输出端对交流短路,若其反馈信号随之消失,则为电压反馈,否则为电流反馈。因为输出端对交流短路后,输出交变电压为零,若反馈信号随之消失,则说明反馈信号正比于输出电压,故为电压反馈;若反馈信号依然存在,则说明反馈信号不正比于输出电压,故不是电压反馈,而是电流反馈。判定方法之二——按电路结构判定:在交流通路中,若放大器的输出端和反馈网络的取样端处在同一个放大器件的同一个电极上,则为电压反馈;否则是电流反馈。第五章负反馈放大电路UoRLUCCRcRfUiRsClUsC2-+++--+ReUoRLUCCRcRbUiRsClUsC2-+++--+(a)(b)++++图5–4反馈电路举例第五章负反馈放大电路2、串联反馈和并联反馈(1)串联反馈:由反馈信号在输入端的叠加方式的不同,可分为串联反馈和并联反馈。XoiU′RsUs+--++Ui基本放大器--+Uf反馈网络XoRsIiUs-+基本放大器反馈网络iI′If图5–5串联反馈示意图fi'iffUUUUX图5–6并联反馈示意图fi'iffIIIIX(1)串联反馈:第五章负反馈放大电路(3)串联反馈和并联反馈的判定方法:对于交变分量而言,若信号源的输出端和反馈网络的比较端接于同一个放大器件的同一个电极上,则为并联反馈;否则,为串联反馈。按此方法可以判定,图5-4(a)是并联反馈,图5-4(b)是串联反馈。UoRLUCCRcRfUiRsClUsC2-+++--+ReUoRLUCCRcRbUiRsClUsC2-+++--+(a)(b)++++图5–4反馈电路举例第五章负反馈放大电路3.直流反馈和交流反馈(1)直流反馈:若反馈环路内,直流分量可以流通,则该反馈环可以产生直流反馈。直流负反馈主要用于稳定静态工作点。(2)交流反馈:若反馈环路内,交流分量可以流通,则该反馈环可以产生交流反馈。交流负反馈主要用来改善放大器的性能;交流正反馈主要用来产生振荡。若反馈环路内,直流分量和交流分量均可以流通,则该反馈环既可以产生直流反馈,又可以产生交流反馈。图5-4(a)中的Rf既可以引入直流反馈,也可以引入交流反馈。第五章负反馈放大电路4、负反馈和正反馈的判断:反馈极性的判定多用瞬时极性法,其步骤如下:(1)首先在基本放大器输入端设定一个递增(或递减)的净输入信号,对并联反馈,设定一个电流信号;对串联反馈,设定一个电压信号。(2)在上述设定下,推演出反馈信号的变化极性。如果反馈信号减弱原输入信号,则为负反馈,反之为正反馈。UoRLUCCRcRfUiRsClUsC2-+++--+ReUoRLUCCRcRbUiRsClUsC2-+++--+(a)(b)++++对如右图:判断过程为:iB↑→iC↑→UC↓→if↑iB↓故为负反馈。第五章负反馈放大电路5、负反馈放大器基本类型:(1)电压串联负反馈;(2)电流串联负反馈;(3)电压并联负反馈;(4)电流并联负反馈。Ui.AFUo.+--+Uf.Ui.′(a)AFUo.+-Ui.-+Uf.Ui.′(b)IoAFUo.(d)IoAFUo.Us.(c)RsIi.If.Us.RsIi.Ii.′If.Ii.′+-第五章负反馈放大电路1.电压串联负反馈21Rb2Rc22Rb1Rc1RbUoUi-+基本放大电路iU′++--++-RfUf(b)方框图CeV2VlC2RfUCC+Uo++++(a)电路图Ui-+-+-1Re2Re1Re2Rc图5–7串联电压负反馈放大器电路(1)电路及方框图:第五章负反馈放大电路(2)反馈极性和类型的判断:由瞬时极性法可判断出该反馈为负反馈。因为:Uid=Ui-Uf由短路法可判断出该反馈是电压串联反馈。综上:即得为电压串联负反馈。21Rb2Rc22Rb1Rc1RbUoUi-+基本放大电路iU′++--++-RfUf(b)方框图CeV2VlC2RfUCC+Uo++++(a)电路图Ui-+-+-1Re2Re1Re2Rc第五章负反馈放大电路(3)由关表达式:1ef1eo1ef1efuuu'iuu'i'iuf'ioioufofu'iouRRRFURRRUAF1AUAFUUAUUUUUAUUFUUA开环增益闭环增益反馈系数由图有:则得反馈系数:如设Rf=10KΏRe1=100Ώ则得:F=0.0121Rb2Rc22Rb1Rc1RbUoUi-+基本放大电路iU′++--++-RfUf(b)方框图CeV2VlC2RfUCC+Uo++++(a)电路图Ui-+-+-1Re2Re1Re2Rc第五章负反馈放大电路gfgrgioiorofofgioioAAFAUIXXFIUXXAUIXX1''参与比较的被取样的闭合放大倍数被取样的反馈信号反馈系数比较产生的被取样的开环放大倍数称作开环互导放大倍数,其量纲是电导。称作互阻反馈系数,其量纲是电阻。称作闭环互导放大倍数,其量纲是电导。2.电流串联负反馈第五章负反馈放大电路R′L(b)方框图UoCeRe3C2Ic21UbeRLRfRcUCC+(a)电路C14Uf-+4Io基本放大电路12RsUsIcUi-+++--++-RfUfFr-反馈网络3Uo-+Io=-IcIc≈IoiU′AgUioI′+-LR′=Rc∥RL2Rb1Rb图5–8串联电流负反馈放大器(1)电路及方框图:第五章负反馈放大电路R′L(b)方框图UoCeRe3C2Ic21UbeRLRfRcUCC+(a)电路C14Uf-+4Io基本放大电路12RsUsIcUi-+++--++-RfUfFr-反馈网络3Uo-+Io=-IcIc≈IoiU′AgUioI′+-LR′=Rc∥RL2Rb1Rb(2)反馈极性和类型的判断:由瞬时极性法可判断出该反馈为负反馈。因为:Uid=Ui-Uf由短路法可判断出该反馈是电流串联反馈。因为:Uf=IeRf综上:即得为电流串联负反馈。(3)由关表达式:fofoofui'ioiuRIRIIUFUIA开环增益反馈系数电流反馈能稳定输出电流。第五章负反馈放大电路3、电压并联负反馈(1)电路及方框图:UoIf314CeIfIiReRLUCCRcRfUiRsClUsC2+Ib2(a)电路(b)方框图4基本放大电路12RsUsUi-++-RfFgAr反馈网络3Uo-+IiIbLR′=Rc∥RLLR′+-+-图5–9电压并联负反馈放大器第五章负反馈放大电路rfrgrioiogofofr'io'ioAAF1AIUXXFUIXXAIUXX参与比较的被取样的闭合放大倍数被取样的反馈信号反馈系数比较产生的被取样的开环放大倍数称作开环互阻放大倍数,其量纲是电阻。称作互导反馈系数,其量纲是电导。称作闭环互阻放大倍数,其量纲是电阻。第五章负反馈放大电路UoIf314CeIfIiReRLUCCRcRfUiRsClUsC2+Ib2(a)电路(b)方框图4基本放大电路12RsUsUi-++-RfFgAr反馈网络3Uo-+IiIbLR′=Rc∥RLLR′+-+-(2)反馈极性和类型的判断:由瞬时极性法可判断出该反馈为负反馈。因为:Iid=Ii-If由短路法可判断出该反馈是电压并联反馈。综上:即得为电压并联负反馈。(3)由关表达式开环增益反馈系数fofoofoiofui'ioiuR1U1RUU1RUUUIFIUA电压反馈能稳定输出电压。第五章负反馈放大电路总结:1、负反馈的基本概念;2、负反馈的基本表达式;3、负反馈的基本类型;4、负反馈的基本类型判断方法;5、负反馈四种基本类型电路及方框图。作业:P1161—4思考题,13、14习题第五章负反馈放大电路上节内容复习:1、负反馈的基本概念;2、负反馈的基本表达式;3、负反馈的基本类型;4、负反馈的基本类型判断方法;5、负反馈四种基本类型电路及方框图。第五章负反馈放大电路§5.2负反馈对放大器性能的影响根据负反馈的定义可知,负反馈总是使净输入信号减弱。所以,对于负反馈放大器而言,必有所以'iiXX'ioioXXXXFA1AA,AAff一、使放大器的放大倍数下降可见,闭环放大倍数Af,仅是开环放大倍数A的(1+FA)分之一。即:第五章负反馈放大电路二、稳定被取样的输出信号1、电压负反馈对于图5-7所示的串联电压负反馈电路,当某一因素使Uo增大时,就会产生如下反馈过程:Uo↑→UE1↑→UBE1↓→UC1↑→UB2↑Uo↓UC2↓←从而使Uo的变化量大大减小,Uo的稳定性大大提高。第五章负反馈放大电路对于图5-9所示的并联电压负反馈电路,当某一因素使Uo增大时,则Uo↑→If↓→IB↑→IC↑Uo↓UC↓结果使Uo的变化量减小,Uo的稳定性提高。第五章负反馈放大电路2.电流负反馈因为电流负反馈,被取样的输出信号是输出电流,所以,凡是电流负反馈,必然能稳定输出电流。对于图5-10所示的并联电流负反馈电路,当某一因素使Ie2增大时,则:Ie2↑→If↓→Ib1↑→Ic1↑→Uc1↓→Ub2↓Ie2↓Ib2↓结果使得Ie2的增量减小,稳定性提高;因为Ic2≈Ie2,所以Ie2稳定,Ic2也稳定。值得说明的是,该反馈电路所稳定的电流是流过RL′的电流,不是流过RL的电流。第五章负反馈放大电路三、使放大倍数的稳定性提高1、稳定原理:以电压串联负反馈为例,假如某种因素使放大倍数增加,负反馈能自动调节,使这种因素减小。§4.2负反馈对放大器性能的改善比如:某中因素:(或RL)UoUfUid=Ui-UfUo第五章负反馈放大电路2、增益稳定度:引入负反馈后,放大倍数的稳定性究竟提高了多少,可以由其变化量与自身的比值来反映。即由相对变化量来反映。把比值dA/A称为增益稳定度。AF1AAf对式:求导数AdAAF11AdAAF1AA)AF1(dAdA)AF1(1dAdAfff2f2f即得:两边同除:即得:上
本文标题:29负反馈放大器
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