7.1反馈的基本概念与分类

四川师范大学物理与电子工程学院7.1反馈的基本概念与分类7.3负反馈放大电路增益的一般表达式7.4负反馈对放大电路性能的影响7.5深度负反馈条件下的近似计算7.2负反馈放大电路的四种组态7.6负反馈放大电路设计7.7负反馈放大电路的频率响应7.8负反馈放大电路的稳定性四川师范大学物理与电子工程学院7.1反馈的基本概念与分类7.1.2直流反馈与交流反馈7.1.3正反馈与负反馈7.1.4串联反馈与并联反馈7.1.1什么是反馈7.1.5电压反馈与电流反馈四川师范大学物理与电子工程学院7.1.1什么是反馈将电子系统输出回路的电量（电压或电流），送回到输入回路的过程。hfeibicvceIbvbehrevcehiehoe内部反馈外部反馈四川师范大学物理与电子工程学院7.1.2直流反馈与交流反馈根据反馈到输入端的信号是交流，还是直流，或同时存在，来进行判别。直流反馈交、直流反馈四川师范大学物理与电子工程学院7.1.3正反馈与负反馈正反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变大了。负反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变小了。从输出端看从输入端看正反馈：引入反馈后，使净输入量变大了。负反馈：引入反馈后，使净输入量变小了。净输入量可以是电压，也可以是电流。四川师范大学物理与电子工程学院7.1.4串联反馈与并联反馈由反馈网络在放大电路输入端的连接方式判定串联串联：输入以电压形式求和（KVL）-vi+vid+vf=0即vid=vi-vf并联：输入以电流形式求和（KCL）ii-iid-if=0即iid=ii-if并联四川师范大学物理与电子工程学院7.1.5电压反馈与电流反馈判断方法：负载短路法将负载短路，反馈量仍然存在——电流反馈。将负载短路（未接负载时输出对地短路），反馈量为零——电压反馈。电压反馈电流反馈反馈通路反馈通路四川师范大学物理与电子工程学院7.2负反馈放大电路的四种组态7.2.2电压并联负反馈放大电路7.2.3电流串联负反馈放大电路7.2.4电流并联负反馈放大电路7.2.1电压串联负反馈放大电路反馈组态判断举例（交流）信号源对反馈效果的影响四川师范大学物理与电子工程学院7.2.1电压串联负反馈放大电路输入以电压形式求和（KVL）：vid=vi-vf稳定输出电压特点：电压控制的电压源RL↓→vo↓→vf↓→vid(=vi－vf)↑vo↑四川师范大学物理与电子工程学院7.2.2电压并联负反馈放大电路输入以电流形式求和（KCL）：iid=ii-if稳定输出电压电流控制的电压源特点：四川师范大学物理与电子工程学院7.2.3电流串联负反馈放大电路输入以电压形式求和（KVL）：vid=vi-vf稳定输出电流电压控制的电流源特点：RLiovf(=ioRf)vi一定时vidio四川师范大学物理与电子工程学院7.2.4电流并联负反馈放大电路输入以电流形式求和（KCL）：iid=ii-if稳定输出电流电流控制的电流源特点：四川师范大学物理与电子工程学院电压负反馈：稳定输出电压，具有恒压特性串联反馈：输入端电压求和（KVL）电流负反馈：稳定输出电流，具有恒流特性并联反馈：输入端电流求和（KCL）特点小结：四川师范大学物理与电子工程学院7.3负反馈放大电路增益的一般表达式1.闭环增益的一般表达式2.反馈深度讨论3.环路增益四川师范大学物理与电子工程学院1.闭环增益的一般表达式开环增益idoxxAofxxF反馈系数iofxxA闭环增益因为fiidxxx所以iofxxAfidoxxxFxAxxooo/已知AFA1fidixxx闭环增益的一般表达式即AFAA1f7.3负反馈放大电路增益的一般表达式四川师范大学物理与电子工程学院2.反馈深度讨论一般负反馈称为反馈深度)1(FA时，11)1(FA，FAA时，11)2(FA深度负反馈正反馈时，11)3(FA，FAA自激振荡时，01)4(FA，FA一般情况下，A和F都是频率的函数，当考虑信号频率的影响时，Af、A和F分别用、和表示。fAAF即FAAA1fend7.3负反馈放大电路增益的一般表达式四川师范大学物理与电子工程学院7.4负反馈对放大电路性能的影响7.4.2减小非线性失真7.4.3抑制反馈环内噪声7.4.4对输入电阻和输出电阻的影响7.4.1提高增益的稳定性四川师范大学物理与电子工程学院7.4.1提高增益的稳定性闭环时FAAA1f对A求导得2f)1(1ddAFAA只考虑幅值有AFAA1fAAAFAAd11dff即闭环增益相对变化量比开环减小了1+AF另一方面,在深度负反馈条件下FA1f即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。负反馈的组态不同，稳定的增益不同（Avf、Arf、Agf、Aif）四川师范大学物理与电子工程学院7.4.2减小非线性失真闭环时增益减小，线性度变好。只能减少环内放大电路产生的失真，如果输入波形本身就是失真的，即使引入负反馈，也无济于事。1——开环特性2——闭环特性四川师范大学物理与电子工程学院7.4.3抑制反馈环内噪声nsVVNSVVVVVVVVFAAAVFAAAAVV211n2121so11V比原有的信噪比提高了倍2VA电压的信噪比2VA增加一前置级并认为该级为无噪声的2nsVAVVNS新的信噪比四川师范大学物理与电子工程学院7.4.4对输入电阻和输出电阻的影响串联负反馈1.对输入电阻的影响开环输入电阻Ri=vid/ii因为vf=F·xoxo=A·vid闭环输入电阻Rif=vi/ii所以vi=vid+vf=(1+AF)vid闭环输入电阻Rif=vi/iiiiid)1()1(RAFiAFv引入串联负反馈后，输入电阻增加了。四川师范大学物理与电子工程学院7.5深度负反馈条件下的近似计算1.深度负反馈的特点2.举例四川师范大学物理与电子工程学院1.深度负反馈的特点即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关11FA由于FAAA1f则FFAA1又因为iofXXAofXXF代入上式ifXX得（也常写为xfxi）0fiidXXX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“两虚”的概念输入量近似等于反馈量（xid0）四川师范大学物理与电子工程学院解:（3）闭环增益fiorfRivAifii例7.5.5…（3）求大环反馈的闭环增益以及对信号源的闭环电压增益；…电压并联负反馈根据虚短、虚断ffoR-iv0V2.举例end四川师范大学物理与电子工程学院7.7负反馈放大电路的频率响应7.7.2增益一带宽积7.7.1频率响应的一般表达式四川师范大学物理与电子工程学院7.7.1频率响应的一般表达式基本放大电路的高频响应比开环时增加了HMHj1ffAA为基本放大电路通带增益MAHfMfHHHfj11ffAFAAA根据闭环增益表达式有（设反馈网络为纯阻网络）——通带闭环增益MfA其中同理可得——闭环上限频率HMHf)1(fFAf比开环时减小了——闭环下限频率FAffMLLf1引入负反馈后，放大电路的通频带展宽了fHLfHfffffBW四川师范大学物理与电子工程学院7.7.2增益一带宽积放大电路的增益-带宽积为常数HHHff11AffAFAFAfA闭环增益-带宽积开环增益-带宽积end四川师范大学物理与电子工程学院7.8负反馈放大电路的稳定性7.8.1自激振荡及稳定工作的条件四川师范大学物理与电子工程学院7.8.1自激振荡及稳定工作的条件1.自激振荡现象在不加任何输入信号的情况下，放大电路仍会产生一定频率的信号输出。2.产生原因在高频区或低频区产生的附加相移达到180，使中频区的负反馈在高频区或低频区变成了正反馈，当满足了一定的幅值条件时，便产生自激振荡。FA和四川师范大学物理与电子工程学院7.8.1自激振荡及稳定工作的条件3.自激振荡条件自激振荡反馈深度时，01FA即1FA为环路增益）（FA又)()()()(faFAFA得自激振荡条件1)()(kkFA180)12()()(kfkan幅值条件相位条件（附加相移）注：输入端求和的相位（-1）不包含在内FAAA1f闭环增益四川师范大学物理与电子工程学院7.8.1自激振荡及稳定工作的条件4.稳定工作条件破坏自激振荡条件1FA180)12(fan1FA180fa或0lg20mGFA180)12(fan0lg20FA180mfa当反馈网络为纯电阻网络时，f=0。其中Gm——幅值裕度，一般要求Gm-10dBm——相位裕度，一般要求m45（保证可靠稳定，留有余地）写成等式，且幅值用分贝数表示时四川师范大学物理与电子工程学院7.8.1自激振荡及稳定工作的条件5.负反馈放大电路稳定性分析FAFA1lg20lg20lg20环路增益的幅频响应写为一般与频率无关，F则F1lg20的幅频响应是一条水平线利用波特图分析关键作出A的幅频响应和相频响应波特图F1lg20水平线Alg20与的交点为F1lg20Alg201FA即该点满足