集成电子技术基础教程 第三篇第三章(13)

集成电子技术基础教程LDC第三篇模拟电路和系统集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程LDC第三章反馈放大电路及应用集成电子技术基础教程LDC反馈放大器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集成电子技术基础教程LDC负反馈形式稳定对象输入电阻输出电阻电压串联oVvfAFARi1FARo1电压并联oVrfAFARi1FARo1电流串联oIgfAFARi1FARo1电流并联oIifAFARi1FARo1负反馈的主要效果集成电子技术基础教程LDCFFAAXXAsof11siifXXFAXFAX)1(对于深度负反馈()1|1|FA净输入：0fsiXXX对于串联负反馈，，称为“虚短”0iiVX对于并联负反馈，，称为“虚断”0iiIX3.3.4负反馈放大电路的计算集成电子技术基础教程LDC有反相输入、同相输入和差分输入三种形式反相输入方式电压并联负反馈SOvRRv12由集成运放构成的各种运算电路比例运算电路2RivFO1/RviiSSF0/SIdifivR1'/RivRSSif0ofR集成电子技术基础教程LDC同相输入方式01AFRRoofifR当R1开路时，vo=vs，又称电压跟随器电压串联负反馈SoFvvRRRv211SovRRv121121RRvvASof集成电子技术基础教程LDC差分输入方式112'SOvRRv2'2'1'212'')1(SOvRRRRRv2'2'1'212112''')1(SSOOOvRRRRRvRRvvv当，时，'11RR'22RR)(1212SSOvvRRv集成电子技术基础教程LDC反相输入也有反相输入、同相输入和差分输入三种形式2133.122111RvRvRvRvOSSS3.13221221112SSSOvRRvRRvRRv求和运算电路集成电子技术基础教程LDC同相输入1331221111312111212)////)(1()1(RvRvRvRRRRRvRRvSSSNO11312111312////SPvRRRRRv21311121311////SvRRRRR31211131211////SvRRRRR133122111131211)////(RvRvRvRRRSSS集成电子技术基础教程LDCOSSNvRRRRRvRRRRRvRRRRRv21521251251152152////////////44333434SSPvRRRvRRRv)(////)////////(////443334342121525125115215221215SSSSOvRRRvRRRRRRRRvRRRRRvRRRRRRRRRRv))(//1(44333434215225115SSSSvRRRvRRRRRRvRRvRR集成电子技术基础教程LDC积分运算CSii设vC(0)=0若输入阶跃信号，则tRCVvSO积分和微分运算电路dtdvCRvoStSodtvRCv01集成电子技术基础教程LDC微分运算dtdvCiiSCRRivRodtdvRCS集成电子技术基础教程LDC对数运算TDTDVvSVvSDeIeIi)1(TDVvSDSReIiRviSSTDOIRvVvvln对数和指数运算电路集成电子技术基础教程LDC指数运算RivRoRiDTSVvSeRI/集成电子技术基础教程LDC而与负载RL无关电流—电压变换电路RivSo集成电子技术基础教程LDC负载不接地与负载RL无关电压—电流变换电路RviiSRo集成电子技术基础教程LDC负载接地211'212RRRvRRRvvOSNLLSORRRRRRRvRRi1243312SOvRi41当R2/R1＝R3/R4时，与负载RL无关。LooPRivvLLoRRRRRv////434'集成电子技术基础教程LDC【例3.3.4】假设电路满足深度反馈的条件，计算Avf、Rif和Rof。由分立元件构成的深度负反馈放大电路解：AbevovsRsRb1Re1RfRL11efiovfRRVVAiifiIVR'1bR1bifiIVR0//2'ofcofRRR0ofR电压串联负反馈集成电子技术基础教程LDC解：分析分立元件构成的反馈放大电路，应考虑交流通路，并找出反馈信号和净输入信号。feeofiRRRVVV1111efiovfRRVVA1biifIVR11'bbiifRIVR0ofR0//2'ofcofRRR集成电子技术基础教程LDC【例3.3.5】差放输入级构成的多级负反馈放大器如图所示（交流通路），假设电路能满足深度负反馈的条件，试分析计算。vfA电压并联负反馈fofSSRVIRVI11RRAfvf解：集成电子技术基础教程LDC以反相比例运算电路为例，由近似计算可得Avf=-R2/R1。设R2=20kΩ，R1=10kΩ，则Avf=-2。应用PSPICE分析实际运算电路的误差集成电子技术基础教程LDCPSPICE仿真结果：1.0Hz10Hz100Hz1kHz10kHzAvf＝1.99994集成电子技术基础教程LDC自激振荡是指没有输入信号(vi=0)时，放大电路也有输出(vo≠0)。通常可用示波器观察到输出振荡波形，这时放大器的闭环增益趋于无穷大。3.3.5负反馈放大电路的自激问题集成电子技术基础教程LDC以同相比例运算电路为例)101)(101)(1(1012115.pppvffjffjffjA产生自激的原因和条件设基本放大器具有三个极点频率集成电子技术基础教程LDC在通频带内为负反馈通频带外转变为正反馈集成电子技术基础教程LDC若=0，，说明在没有输入的条件下，放大器也有输出，此时放大器产生了自激振荡。|1|FAFAAAf1||产生自激振荡的条件为1FA)12()0||lg20(1||nFAFAFAAF或幅值平衡条件相位平衡条件只有同时满足这两个条件，电路才会产生自激振荡。但刚起振时，要求＞1，才能使振荡幅度不断增大，直到满足幅值平衡条件。||FA产生自激振荡的条件集成电子技术基础教程LDC负反馈放大电路稳定工作(不产生自激振荡)的条件(即稳定判据)是：当时，；或当时，1。1||FA180||FA180FA||FA通常利用环路增益的波特图来判别负反馈放大电路是否会产生自激振荡。FA稳定判据和稳定裕度稳定判据集成电子技术基础教程LDC在相位条件满足时看在幅度条件满足时看o180FA1)|FA(|0||lg20FA该电路产生自激振荡ff当时，o180||FA1)|FA(|0||lg20FA同样也可以判断该电路会产生自激振荡。Gff当时，集成电子技术基础教程LDC该电路将不会产生自激振荡集成电子技术基础教程LDC增益裕度Gm)(||lg20dBFAGffm相位裕度m当电路的附加相移满足（相位平衡条件）时，其对应的环路增益即为增益裕度Gm。o180FA|)(|180oGmf设dB时所对应的频率为fG,则相位裕度为0||lg20FA工程上要求：Gm≤-10dB，m≥45稳定裕度集成电子技术基础教程LDC解：作反馈线dB60||1lg20F时不会产生自激应小于0.001||F【例3.3.6】某负反馈放大电路的开环幅频和相频特性曲线如图所示。设反馈网络由纯电阻构成，试分析为防止产生自激振荡，必须小于多少?F集成电子技术基础教程LDC相位补偿法（频率补偿法）是在反馈放大电路的适当部位加入RC网络，改变环路增益的频率响应，使得反馈放大电路在增益裕度和相位裕度满足要求的前提下，能获得较大的环路增益。通常将电容接在时间常数最大的回路中补偿后通频带变窄，又称窄带补偿消除自激振荡的方法电容滞后补偿集成电子技术基础教程LDC通常将RC网络接在时间常数最大的回路中。补偿后的频带比电容补偿时损失小一些。RC滞后补偿集成电子技术基础教程LDC将补偿电容或RC补偿网络跨接在电路中，利用密勒效应可以达到增大电容的作用，因此补偿电容可以较小。密勒效应补偿集成电子技术基础教程LDC