集成电子技术基础教程 第三篇第三章(12)

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第三章反馈放大电路及应用3.3.1反馈的基本概念与分类3.3.2负反馈放大电路的方框图表示及增益函数3.3.3负反馈对放大器性能的影响3.3.4负反馈放大电路的计算3.3.5负反馈放大电路的自激问题*3.3.6电流模电路简介集成电子技术基础教程LDC3.3.1反馈的基本概念与分类反馈是指放大器输出回路中的电量(电压或电流)的一部分(或全部)，通过一定的电路形式(称为反馈网络)，送回到输入回路，以对放大器的输入量产生影响，从而使输出量得到自动调节放大器和反馈网络组成了一个闭环系统，称为反馈放大器；未加反馈的放大器称为开环放大器基本概念集成电子技术基础教程LDC反馈放大器的结构框图集成电子技术基础教程LDC1.反馈网络首先应完成向放大器输出取样电量的功能，检测出输出电压的一部分或是输出电流的一部分；2.将取样电压或电流送回到放大器的输入回路，与输入信号进行比较求和，这是反馈网络的第二个功能。反馈网络功能集成电子技术基础教程LDC电压取样电压反馈电流取样电流反馈取样电路的二种型式集成电子技术基础教程LDC电压比较求和串联反馈电流比较求和并联反馈fVVVsifIIIsi比较求和的二种型式集成电子技术基础教程LDC若引入反馈后，使净输入增加，则为正反馈若引入反馈后，使净输入减小，则为负反馈若反馈量正比于输出电压时为电压反馈若反馈量正比于输出电流时为电流反馈反馈放大器的分类按反馈的极性分按反馈信号对输出回路的取样对象分集成电子技术基础教程LDC如果反馈量只含有直流量则称为直流反馈如果反馈量只含有交流量，则为交流反馈若按电流比较求和，则为并联反馈若按电压比较求和，则为串联反馈按反馈信号在输入回路中叠加的方式分按反馈量性质或反馈通路分或者说仅在直流通路中存在的反馈称为直流反馈仅在交流通路中存在的反馈称为交流反馈集成电子技术基础教程LDC【例3.3.1】判别反馈的类型(或组态)，即正/负反馈、电压/电流反馈、串/并联反馈。集成电子技术基础教程LDC(a)电压串联负反馈fofRRRVV11fofRVI解：瞬时极性法判断正负反馈(b)电压并联负反馈(+)(+)(+)(+)(-)集成电子技术基础教程LDCA１和Rf1构成单级电压串联负反馈。第二级反馈由A1、A2和Rf2构成，输出电压经反馈电阻Rf2把反馈电压引回至A1输入端，形成电压并联负反馈图(c)集成电子技术基础教程LDC【例3.3.2】分析图示电路的反馈类型(或组态)(a)电流串联负反馈解：1212..RRRRRIVfoffofRRRII22..(b)电流并联负反馈集成电子技术基础教程LDC电压负反馈与电流负反馈在负载RL变化时其效果完全相反。如例3.3.1(b)中，当输入信号不变时，设RL减小，则电压负反馈的调节过程为：电压负反馈的作用是稳定输出电压电流负反馈的作用是稳定输出电流.oV结果是趋于稳定(略有减小)，因而电压负反馈的结果是稳定输出电压。RLoVfIidI负反馈调节oV集成电子技术基础教程LDC结果是输出电流趋于稳定，而输出电压非但不能稳定，反而更加减小，因而电流负反馈的结果是稳定输出电流电流负反馈能稳定输出电流，如例3.3.2(a)中，假定在输入信号不变的条件下，负载RL减小，则增大,增大，但由于运放输出电阻Ro的影响，此时输出电压必定减小，由此将引起负反馈调节过程为：oIfVoVRLoIoVoIfV因RooV负反馈调节idV集成电子技术基础教程LDC【例3.3.3(a)】分析由分立元件组成的反馈放大电路的组态。fofRRRVV22..(a)电压串联负反馈解：集成电子技术基础教程LDC【例3.3.3(b)】(b)电压并联负反馈fofobfRVRVVI...1.解：集成电子技术基础教程LDC电压反馈还是电流反馈，取决于反馈量对输出量的取样，即Xf与输出电压还是输出电流成正比。所以，只要将输出端对地短路如Xf=0，则为电压反馈；如Xf≠0则为电流反馈。分析反馈放大器的几条规律：串联反馈还是并联反馈，取决于反馈网络与输入信号的连接方式。如果反馈量与输入量均为电压则它们是串联比较求和，因而一定为串联反馈；反之，如果反馈量与输入量均为电流，它们是并联比较求和，则为并联反馈。正反馈和负反馈(一般指在中频段)可采用瞬时极性法。如果引入反馈后使净输入信号减小，则为负反馈；如果净输入增加，则为正反馈。集成电子技术基础教程LDC负反馈放大器方框图.F是开环放大器的增益，是反馈网络的反馈系数.A不同组态下增益和反馈系数的不同含义3.3.2负反馈放大电路的方框图表示及增益函数负反馈放大电路的方框图集成电子技术基础教程LDC反馈组态开环增益物理意义反馈系数物理意义电压串联电压增益电压传输比电压并联互阻增益互导传输比电流串联互导增益互阻传输比电流并联电流增益电流传输比iovVVAiorIVAiogVIAioiIIAofvVVFofgVIFofrIVFofiIIF集成电子技术基础教程LDC如果＞1时，闭环增益＜，说明所引入的反馈是负反馈，并使闭环增益下降为开环时的1/。若＞＞1，则为深度负反馈。|1|FA|1|FA|1|FA||fA||AFFAAAf1负反馈放大电路的增益函数sofXXAiiiXAFXXAFAA1是回路(或环路)增益FA称为反馈深度FA1集成电子技术基础教程LDC若＜1，则＞，表示放大电路中引入了正反馈。|1|FA||fA||A若=0，这是正反馈中的极端情况，此时→∞，说明在无输入的条件下，放大器也有输出，此时放大器产生了自激振荡。|1|FA||fA集成电子技术基础教程LDCAFAAf13.3.3负反馈对放大器性能的影响提高闭环增益的稳定性2)1()1(AFAFdAdAAFdAf2)1(AFdAAdAAFAdAff11放大器引入了负反馈后，增益的相对变化量是无反馈时的。ffAdA)1(1AF集成电子技术基础教程LDC假设基本放大器的输出正半周略大于负半周，则经负反馈后，反馈信号正半周也大，使净输入信号正半周略小，从而弥补基本放大器的失真。改善放大电路的非线性集成电子技术基础教程LDC改善非线性失真的定量分析失真波形的谐波成分放大器开环：XAXAAXio221XAXAs2集成电子技术基础教程LDCXFAAXFAAXso112'XFAAXFAFAAXso1112'XFAAXAs12XAXAAXio221XAXAs2开环放大器：为使输出与开环时可以比较，必须增大输入信号。失真波形的谐波成分放大器闭环后：集成电子技术基础教程LDC引入负反馈后，干扰和噪声都减小为原来的1/(1+AF)为了弥补有用信号，应加大Xs抑制放大电路内部的温漂、噪声及干扰负反馈对输入信号中的噪声不起作用负反馈对非线性失真的改善程度也是：)1(1AF集成电子技术基础教程LDC闭环时中频增益Amf=Am/(1+AmF)，闭环时上限频率fHf=(1+AmF)fH。扩展通频带同理可得闭环时下限频率为开环时的1/(1+AmF)FAAAHHHf1HmHmffjFAffjA111HmmmfFAfjFAA)1(11HfmfffjA1HmHffjAA1开环高频增益：闭环增益：集成电子技术基础教程LDC可见放大器引入负反馈后，上限频率升高了，下限频率降低了，因而使放大器的通频带fbw扩展了。增益带宽积近似为一常数：BWABWAmfmf集成电子技术基础教程LDC电压负反馈的结果是稳定输出电压，相当于输出电阻减小了。引入电压负反馈后，闭环输出电阻Rof为开环输出电阻Ro的1/(1+AF)。在深度电压负反馈下，Rof＝0（从取样点看进去）。电流负反馈的结果是稳定输出电流，相当于输出电阻增大了。引入电流负反馈后，闭环输出电阻Rof为开环输出电阻Ro的(1+AF)倍。在深度电流负反馈下，Rof＝（从取样点看进去）。负反馈对输出电阻的影响集成电子技术基础教程LDC并联负反馈后的输入电阻是减小的，Rif=Ri/(1+AF)。在深度负反馈条件下，Rif＝0(从求和点看进去)。串联负反馈后的输入电阻是增大的，Rif=(1+AF)Ri。在深度负反馈条件下，Rif＝(从求和点看进去)。负反馈对输入电阻的影响集成电子技术基础教程LDC集成电子技术基础教程LDC例3.3.1(b)返回RLoVfIidI负反馈调节oV集成电子技术基础教程LDC例3.3.2(a)返回RLoIoVoIfV因RooV负反馈调节idV