青岛科技大学模拟电路第4章负反馈在放大电路中的应用.

模拟电子技术4.1反馈的基本概念4.2负反馈的四种组态和反馈的一表达式4.4负反馈放大电路的分析计算4.6反馈放大电路Mutisim仿真实例4.3负反馈对放大电路性能的影响4.5负反馈放大电路的自激振荡第四章负反馈在放大电路中的应用模拟电子技术4.1反馈的基本概念4.1.1反馈1.什么是反馈在电子电路中，将输出量(输出电压或输出电流)的一部分或全部通过一定的电路形式作用到输入回路，用来影响其输入量(输入电压或输入电流)的措施。模拟电子技术4.1反馈的基本概念4.1.1反馈2.反馈的基本框图XiXfXoXi’AF模拟电子技术3、有无反馈的判别•如果放大电路中存在输出回路和输入回路的连接通路，并且能够影响放大电路的净输入量，则该电路引入了反馈；反之则没有引入反馈。•反馈回路中影响反馈量的元件称为反馈元件。（a）无反馈放大电路（b）引入反馈的放大电路（c）无反馈放大电路模拟电子技术4.1.2反馈的极性增强了放大电路外输入信号的作用，使输出量的变化增大的反馈。削弱了放大电路外输入信号的作用，使输出量的变化减小的反馈。正反馈:负反馈:1、正反馈与负反馈模拟电子技术2.反馈极性的判断：瞬时极性法①规定电路输入信号在某一瞬时时刻对地的极性，并以此为依据，逐级判断电路中各相关点电流的流向和电位的极性，从而得到输出信号的极性；②根据输出信号的极性判断出反馈信号的极性；③若反馈信号增强了放大电路外输入信号的作用，则说明引入了正反馈；若反馈信号削弱了放大电路外输入信号的作用，则说明引入了负反馈。模拟电子技术负反馈正反馈增大++++--uId+-AR2R1R3uIuOuF+-uId+-AR2R1R4R3uOuIuF+-反馈电压增强了输入信号的作用，反馈电压削弱了输入信号的作用，减小下页上页首页uID=uI-uFuID=uI–(–uF）+-表示瞬时极性的正，该点瞬时信号的变化为增大。表示瞬时极性的负，该点瞬时信号的变化为减小。模拟电子技术B输入，C反相，E同相(跟随)分立元件三极管的瞬时极性：uIuf集电极反相，发射极跟随模拟电子技术反馈通道：T2c→T1e，反馈元件R6R3+++⊕－↓↓←输出取样点反馈元件反馈通道使用瞬时极性法反馈加入点反馈元件模拟电子技术4.1.3直流反馈和交流反馈直流反馈：反馈量只含有直流量；或者说，仅在直流通路中存在的反馈。在很多放大电路中，常常是交、直流反馈兼而有之。交流反馈：反馈量只含有交流量；或者说，仅在交流通路中存在的反馈。交流负反馈：对放大电路的各项动态性能产生不同的影响，是用以改善电路技术指标的主要手段。直流负反馈：可稳定静态工作点。模拟电子技术直流、交流反馈看通路。直流通路交流通路例如：2.直流反馈和交流反馈的判别方法模拟电子技术直流通路，电容器开路无直流反馈模拟电子技术判断图示电路的反馈性质。解：反馈通路，反馈元件。+⊕↓←-+uD=uI-uF∴引入了直流、交流负反馈通路。uouf，反馈元件R4。[例4.1.1]模拟电子技术4.2.1.负反馈在输出端的取样根据反馈信号在放大电路输出端采样方式的不同，分电压、电流反馈。1.电压反馈:反馈取自输出端(或输出分压端)Uo;2.电流反馈:反馈取自非输出端Uo。4.2负反馈电路的类型模拟电子技术3.电压负反馈与电流负反馈的判断：令UO=0，若反馈不存在了，则为电压反馈。模拟电子技术令UO=0，若反馈仍存在，则为电流反馈。模拟电子技术iF≠0电流反馈负反馈iFiBiIiE-+-iF=RFuB1–uE2iB=iI–iF减小下页上页首页VT1VT2Rc2Rc1Re2Re1RsRF+VCCuO+-+-Ceus模拟电子技术uF=0+-uF+-uBE++-+uBE=uI–uF负反馈减小下页上页VT1VT2Rc2Rc1Re2Re1uO+-+VCCRFCFuI+-Rb电压反馈首页模拟电子技术1.串联反馈:反馈信号与输入信号在不同节点上;2.并联反馈:反馈信号与输入信号在同一个节点上。根据反馈信号与输入信号在放大电路输入端求和方式的不同，分为串联反馈和并联反馈。4.2.2反馈在输入端的接法模拟电子技术3.串联负反馈与并联负反馈的判断：uD=uIuF并联负反馈：输入信号与反馈信号接在相同的输入端上。iD=iiif串联负反馈：输入信号与反馈信号接在不同的输入端上。模拟电子技术UiUfUbeUiUfUd当输入信号与反馈信号不是接在同一极上时，为串联电压叠加形式。净输入信号：（一）串联叠加净输入信号：三极管电路为UbeUbe=Ui-Uf运放电路的差模输入电压Ud=Ui-Uf模拟电子技术净输入信号：（二）并联叠加当输入信号与反馈信号接在同一极上时，为并联电流叠加形式。净输入信号：三极管电路为IbIB=Ii+If运放电路是输入电流ibIb=Ii+IfIiIBIfIiIfIB模拟电子技术(1)从输出端看，反馈量是取自(2)从输入端看，反馈量与输入量叠加输出电流输出电压电流方式电压方式交流负反馈的四种组态：模拟电子技术①当反馈量取自输出电压时称为电压反馈，取自输出电流时称为电流反馈；交流负反馈的四种组态:②当反馈量与输入量以电压方式相叠加时称为串联反馈，以电流方式相叠加时称为并联反馈；交流负反馈有四种组态或四种方式电流串联电压串联电流并联电压并联模拟电子技术电压串联负反馈电路一、电压串联负反馈电压串联负反馈：若从输出电压取样，通过反馈网络得到反馈电压，然后与输入电压相比较，求得差值作为净输入电压进行放大。模拟电子技术二、电流串联负反馈　　　IOOFuRiRiu111io为电压uI控制的电流源。模拟电子技术（虚短）三、电压并联负反馈∴iI≈iFRuiOF∵uN≈uP=0∴uO≈-iFR≈-iIR（虚断）∵iD≈0uo为电流iI控制的电压源。电压并联负反馈：若从输出电压取样，通过反馈网络得到反馈电流，然后与输入电流相比较，求得差值作为净输入电流进行放大。模拟电子技术四、电流并联负反馈0=PNuuOFIiRRRii=212IOiRRi=211可将输出io视为电流iI控制的电流源。电流并联负反馈：若从输出电流取样，通过反馈网络得到反馈电流，然后与输入电流相比较，求得差值作为净输入电流进行放大。模拟电子技术返回⊕⊕∴为电流串联负反馈。⊕⊕【例4.2.1】模拟电子技术【例4.2.2】返回∴为电压串联负反馈。+-+⊕模拟电子技术iFiBiIiB=iI–iF为并联负反馈，Rs不能为零。下页上页首页VT1VT2Rc2Rc1Re2Re1RsRF+VCCuO+-+-Ceus【例4.2.3】模拟电子技术+-uF+-uBEuBE=uI–uF为串联负反馈上页VT1VT2Rc2Rc1Re2Re1uO+-+VCCRFCFuI+-Rb首页【例4.2.3】模拟电子技术四种组态电路的方框图电压串联负反馈电流串联负反馈电压并联负反馈电流并联负反馈++模拟电子技术作业•P864.1、4.3（b,c,d)模拟电子技术4.3负反馈对放大器性能的影响(p78)4.3.负反馈放大器的方块图图4.3.1负反馈放大电路的方框图方块图意义：为了研究负反馈放大电路的共同规律。XiXfXoXi’AF-fiiXX'X=模拟电子技术fiiXX'X=fXiX'iX之间的关系：'iOXXA=ofXXF=iofXXA=基本放大倍数:反馈系数:闭环放大倍数:'ifXXFA=回路增益:反馈的一般表达式oX净输入信号:模拟电子技术'i'if'ioiofXFAXAXXXXXA===1fiiX'XX=(4.3.7）fiiXX'X=FAAAf='XFAXif=模拟电子技术当电路引入反馈时的一般规律（结论）：反馈，说明电路中引入了负则即若：AAFAFAf0,11(1)FAAAf=1反馈深度模拟电子技术负反馈情况下，若：则称为深度负反馈。深度负反馈闭环放大倍数:ofXXF=iofXXA=fofXXFA=10',ifiXXX说明11|FA|f（6.2.2）FFAAFAAAf11==模拟电子技术表明当电路引入深度负反馈(即1+AF1)时，放大倍数几乎仅仅决定于反馈网络，而与基本放大电路的A无关。从深度负反馈的条件可知，反馈网络的参数确定后，基本放大电路的放大能力愈强，即A的数值愈大，反馈愈深，Af与1／F的近似程度愈好。FFAAFAAAf11==模拟电子技术激振荡，说明电路中产生了自则　，即若：===fAFAFA,011)3(FAAAf=1反馈，说明电路中引入了正则即若：AAFAFAf0,11)2(当电路引入反馈时的一般规律：模拟电子技术4.3.2反馈网络的分析ofuuUUF=211RRR=ofuiIUF=R=（6.4.4）（6.4.5）模拟电子技术6.4.2反馈网络的分析ofiuUIF=R1=ofiiIIF=212RRR=（6.4.6）（6.4.7）模拟电子技术211RRRUUFofuu==深度负反馈，（虚短）ui≈uf12121uuioufuufRR1RRRF1UUAA====ofURRRU=反馈系数：（6.4.4）（6.4.8）一、电压串联负反馈6.4.3基于反馈系数的放大倍数分析模拟电子技术深度负反馈时，RFUIUIAfoioiuf11===RIRIIUFooofui===反馈系数：（6.4.5）RRRFURIUUALLfLoiouf===1（6.4.10）二、电流串联负反馈模拟电子技术并联负反馈三、电压并联负反馈：ssousfRRUUA=（6.4.13）戴维宁定理siusfsousfRFRIUUUA110==ofiuUIF=R1=模拟电子技术siusfsousfRFRIUUUA110==iifiiifFIIIIA100==并联负反馈四、电流并联负反馈：sLiisfLsousfRRFRIRIUUA==10（6.4.15）戴维宁定理ofiiIIF=212RRR=sL21usfRR)RR1(A=oI模拟电子技术(2).找出反馈网络,求解F并决定F的量纲.,求出各种组态的Af,(4).转换出通常所关心的Auf(或Ausf)深度负反馈放大电路增益计算步骤：(1).正确判断反馈极性与反馈组态。(3).利用FAf1=深度负反馈时以下关系成立：•串联负反馈时：•并联负反馈时：fiUU1.从输入端看：sfsRIUfiII•电流负反馈时：•电压负反馈时：Loo'RIU2.从输出端看：oU直接使用模拟电子技术4）电压并联负反馈:2）电流串联负反馈:3）电流并联负反馈:siusfsousfRFRIUUUA110==sLiisfLsousfRRFRIRIUUA==10LuifLoioufRFURIUUA==11）电压串联负反馈:uufoioufFUUUUA1==（6.4.13）（6.4.8）（6.4.10）（6.4.15）结果：符号相同；与或由以上式子可知，F)A(Ausfuf符号也相同。与、可知，由ffAFAFA1AA=模拟电子技术结论：(1)电压负反馈能够稳定输出电压；电流负反馈能够稳定输出电流。(2)串联负反馈电路适用于输入信号为恒压源或近似恒压源的情况；并联负反馈电路适用于输入信号为恒流源或近似恒流源的情况。从输出端看从输入端看模拟电子技术图6.4.3例6.4.3电路图（1）判断交流负反馈组态；（2）求出深度负反馈Af和Auf.+-++uffeeofuuRRRUUF==11[例６.4.2]电压串联负反馈11111efefeuuu