反馈放大电路

第六章反馈放大电路6.1反馈的基本概念6.2负反馈放大器的四种类型6.3负反馈对放大器性能的影响6.4负反馈放大器的计算6.5负反馈放大器的自激振荡及消除方法一、从一个例子说起输入量：ui、ube、ib反馈——将电子系统输出回路的电量（电压或电流），以一定的方式送回到输入回路的过程。6.1反馈的基本概念输出量：uo、uce、ic正向传输——信号从输入端到输出端的传输TUBEICICUEIB+++CTRb1CCRb1b2RVL+uoR-u+-ib2CcReCeIC稳定工作点电路：UB一定二.几个基本概念1.开环与闭环电路中只有正向传输，没有反向传输，称为开环状态。正向传输——信号从输入端到输出端的传输反向传输——信号从输出端到输入端的传输既有正向传输，又有反馈称为闭环状态。uu+f1o－i+RRuu－o++i信号的正向传输信号的正向传输反馈传输(通路)（反馈网络）直流反馈——若电路将直流量反馈到输入回路，则称直流反馈。2.直流反馈与交流反馈该电路引入直流反馈的目的，是为了稳定静态工作点Q。交流反馈——若电路将交流量反馈到输入回路，则称交流反馈。（如去掉电容Ce）交流反馈，影响电路的交流工作性能。直流反馈交流反馈+++CTRb1CCRb1b2RVL+uoR-u+-ib2CcReCeICic解：根据反馈到输入端的信号是交流还是直流还是同时存在，来进行判别。例：判断下图中有哪些反馈回路，是交流反馈还是直流反馈。uu－+1A+∞RfRoiC22R1C交、直流反馈交流反馈注意电容的“隔直通交”作用！例：基本放大器，无反馈，净输入量ube=ui，电压放大倍数为：3.负反馈与正反馈负反馈——输入量不变时，引入反馈后使净输入量减小，放大倍数减小。引入反馈后，净输入量ube=ui-uf，电压放大倍数为：可见，净输入量减小，放大倍数减小，所以是负反馈。正反馈——输入量不变时，引入反馈后使净输入量增加，放大倍数增加。+u-TRuLcCCob1+.RCb2Cb1+ViR-beu+-ebeLu)(1RβrRβAbeLurRβA+++CTRb1CCRb1b2RVL+uoR-u+-ib2CcReic+u-fbeu+-本级反馈——反馈只存在于某一级放大器中级间反馈——反馈存在于两级以上的放大器中例4.本级反馈与级间反馈VVfL+VCC+TRbe+e2Rc2c1-O-uRfuRRCb1b1Rb2Cu+-2T1+iu-Re1级间反馈本级反馈本级反馈6.2负反馈放大器的四种类型负反馈类型有四种组态:电压串联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈一.电压串联负反馈根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压串联负反馈从输入端看，有：ud=ui-uf故为串联负反馈。用“瞬时极性法”判断反馈极性：假设某一瞬时，在放大电路的输入端加入一个正极性的输入信号，按信号传输方向依次判断相关点的瞬时极性，直至判断出反馈信号的瞬时极性。如果反馈信号的瞬时极性使净输入减小，则为负反馈；反之为正反馈。反馈电压：fRRRuu11of因为反馈量与输出电压成比例，所以称电压反馈。VVV-f∞ARi+duu－-f-R++u1++uRo分立电路电压串联负反馈RLuOufud(ube)uO电压负反馈的特性——稳定输出电压稳定过程：负载变化时，输出电压稳定——输出电阻↓VVfL+VCC+TRbe+e2Rc2c1-O-uRfuRRCb1b1Rb2Cu+-2T1+iu-Re1VVfL+VCC+TRbe+e2Rc2c1-O-uRfuRRCb1b1Rb2Cu+-2T1+iu-Re1ui一定二.电压并联负反馈根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压串联负反馈。id=ii-if从输入端看有：因为反馈量与输出电压成比例，所以是电压反馈。反馈电流：ffRuRuuioof故为并联负反馈。VCC_CIRCLEVCC_CIRCLE+－A∞+LRRfifid1i1Ruoiu分立电路电压并联负反馈ffRuRuuiioof反馈量与输出电压成比例，所以是电压反馈。根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压串联负反馈id=ii-if在输入端有故为并联负反馈。因为反馈电流：+TLR-cui-b+iCC+sRi+VOuu-ssRRffi三.电流并联负反馈根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电流串联负反馈。又因为在输入端有:id=ii-if反馈电流：RRRiifof因为反馈量与输出电流成比例，所以是电流反馈。故为并联负反馈。uu-1AiiR－+i+o∞idifiofRRLR++-分立电路组成的电流并联负反馈引入电流负反馈的目的——稳定输出电流稳定过程：负载变化时，输出电流稳定——输出电阻↑RLio(ic2)ifid（ib）io(ic2)+-Rc1c2RRfRe2RsLR1T2Tic2ifsius-u+O+-uiCC+Vibuu-1AiiR－+i+o∞idifiofRRLR++-四.电流串联负反馈反馈电压：uf=ioRf根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电流串联负反馈ud=ui-uf又因为在输入端有因为反馈量与输出电流成比例，所以是电流反馈。故为串联负反馈。u-uR+1f∞－-o+LRR++iA+-du+-fuoi分立电路组成的电流串联负反馈电路ioufudio引入电流负反馈的目的——稳定输出电流稳定过程：负载变化时，输出电流稳定——输出电阻↑RLu-uR+1f∞－-o+LRR++iA+-du+-fuoi+++CTRb1CCRb1b2RVL+uoR-u+-ib2CcReic+u-fbeu+-五.反馈类型及判别方法总结1.直流反馈与交流反馈——注意电容的“隔直通交”作用例题1:试判断下图电路中有哪些反馈支路，各是直流反馈还是交流反馈？+V+_-+1R5R6RccRO2u4uRi3R7R3CC1C2C42.反馈极性：正反馈与负反馈判定方法——“瞬时极性法”例题2:试判断下列电路中反馈支路的反馈极性。对于串联反馈：输入量与反馈量作用在不同的两点上，若输入量与反馈量的瞬时极性相同为负反馈，瞬时极性相反为正反馈。对于并联反馈：输入量与反馈量作用在同一点上，若反馈元件两端瞬时极性相反为负反馈，瞬时极性相同为正反馈。动画演示+V+_-+1R5R6RccRO2u4uRi3R7R3CC1C2C4uu+Rof－A∞+i1RVVA+++－∞+∞2A1－uiOu1RR2R3R45RR6VV+－A∞+uOiu1RR2CC+V3RU+VUcc2RR1Ouiu3.取样方式——电压反馈与电流反馈假设输出端交流短路（RL=0），即uo=0，若反馈信号消失了，则为电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。电压反馈：反馈信号的大小与输出电压成比例。判断方法——输出短路法：电流反馈：反馈信号的大小与输出电流成比例。例题3:试判断下列电路中引入的反馈是电压反馈还是电流反馈。+++CTRb1CCRb1b2RVL+uoR-u+-ib2CcReic+u-f+R1bCCTCRVRu+-Lo-+uieC2Su+-RSf-u+VVA+++－∞+∞2A1－uiOu1RR2R3R45RR6+_+V-+cciuuO1RR23RR4R56Ru-uR+1f∞－-o+LRR++iA+-du+-fuoi4.比较方式——串联反馈和并联反馈串联反馈：反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的两个电极。有：ud=ui-uf并联反馈：反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的同一个电极。有：id=ii-if此时反馈信号与输入信号是电压相加减的关系。此时反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。对于三极管电路：T输入量反馈量输入量反馈量T若反馈信号与输入信号同时加在三极管的基极或发射极，则为并联反馈。若反馈信号与输入信号一个加在基极一个加在发射极则为串联反馈。T输入量反馈量T输入量反馈量对于运放电路：若反馈信号与输入信号同时加在同相端或反相端为并联反馈。若反馈信号与输入信号一个加在同相端一个加在反相端则为串联反馈。反馈量∞－++u+uA－输入量－∞反馈量u+输入量u++－A输入量+A－++u反馈量∞u－+∞uA++－－u输入量反馈量例题4:试判断下列电路中引入的反馈是串联反馈还是并联反馈。VV+－A∞+uOiu1RR2CC+V3R+V-+_+ccuOui1RR23R4RVVA+++－∞+∞2A1－uiOu1RR2R3R45RR6U+VUcc2RR1Ouiu例题5:试判断下列电路中的反馈组态。解:电压串联负反馈。_+VRCCVuT－V+R2R2i1TEEIsf1uRRA++－∞o12VVVf∞ARi+uu－-f-R+u1++Ro1解:电压并联负反馈。动画演示例题6:试判断下列电路中的反馈组态。+_V1fI12R12TiR2+u－RTRRsR34RCCVVEEuoT3VCC_CIRCLEVCC_CIRCLEuiuRf－++∞Ao1R（1）串联反馈5.信号源对反馈效果的影响ud=ui-uf所以us应为恒压源，即信号源内阻RS越小越好。要想反馈效果明显，就要求uf变化能有效引起ud的变化。uu-－+uf-∞1R++uLd-R+o+AfR-u+S-i+uRs（2）并联反馈id=ii-if所以is应为恒流源，即信号源内阻RS越大越好。要想反馈效果明显，就要求if变化能有效引起id的变化。uu∞－As-R+oRR+Lf+isiidifi基本放大电路AdXoX反馈网络FfX放大：doXXA迭加：fidXXX1.方框图：A称为开环放大倍数iX+–反馈：ofXXFAF称为闭环放大倍数AF=Xo/Xi输出信号输入信号反馈信号净输入信号F称为反馈系数设Xf与Xi同相六.负反馈放大电路的方框图负反馈放大器2.负反馈放大器的一般关系闭环放大倍数：放大：doXXA反馈：ofXXF迭加：fidXXXAF=Xo/Xi=Xo/(Xd+Xf)=Xo/(+XoF)=XoA11A+F=A1+AF3.关于反馈深度的讨论一般负反馈称为反馈深度FA1FAAA1F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6.3负反馈对放大电路性能的影响•提高增益的稳定性•减少非线性失真•扩展频带•改变输入电阻和输出电阻在放大器中引入负反馈降低了放大倍数使放大器的性能得以改善：一.提高放大倍数的稳定性闭环时FAAA1F则2F)1(1AFdAdA只考虑幅值有AFAA1FAdAAFAdA11FF即闭环增益相对变化量比开环减小了1+AF倍另一方面: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。2.改善放大器的非线性失真Auiufuiuoud加反馈前加反馈后AF+–失真改善uouo动画演示3.扩展放大器的通频带放大电路加入负反馈后，增益下降，但通频带却加宽了。无反馈时放大器的通频带：fbw=fH－fLfH有反馈时放大器的通频带：fbwf=fHf－fLffHf可以证明：fbwf=(1+AF)fbw放大器的一个重要特性：增益与通频带之积为常数。即：Amf×fbwf=Am×fbw020lg|A|（dB）F（Hz）AmfLfHfLffHfAmf4.负反馈对输入电阻的影响(1)串联负反馈使输入电阻增加无反馈时：有反馈时：idiii=iuiuR)(1iAFRiiif=iuRifd=iuuiod=iFuuidd=iAFuuid)1(=iAFu+RiuooR-Riu+-+duii+o-uLRAi++Ro+oLiuiA+ouRu-dRiu+--RRfu-f+R1ifi(2)并联负反馈使输入电阻减小无反馈时：有反馈时：diiii=iuiuRiiif=iuRfdi=iiuFuiuodi=AFiiuddi=)1(=diAFiuAFR1=i+ARu-Li+uoRiR-Rd+-+diuoifo