第6章放大电路中的反馈1.ppt

第第6 6章章 反馈放大电路反馈放大电路6.1 反馈的基本概念与分类反馈的基本概念与分类6.2 负反馈放大电路的方框图及增益的一负反馈放大电路的方框图及增益的一 般表达式般表达式6.3 负反馈对放大电路性能的改善负反馈对放大电路性能的改善6.4 负反馈放大电路的分析方法负反馈放大电路的分析方法6.5 负反馈放大电路的稳定问题负反馈放大电路的稳定问题本章基本教学要求本章基本教学要求掌握反馈放大电路类型和极性的判断，掌握反馈放大电路类型和极性的判断，负反馈对放大电路性能的影响，深度负负反馈对放大电路性能的影响，深度负反馈下的闭环增益。反馈下的闭环增益。正确理解虚短和虚断和公式正确理解虚短和虚断和公式 的含义，根据要求引入负反馈，以及的含义，根据要求引入负反馈，以及自激振荡的条件。自激振荡的条件。一般了解自激振荡消除的原理一般了解自激振荡消除的原理FAAAf1本章重点内容本章重点内容正确判断放大电路的反馈类型正确判断放大电路的反馈类型负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响深度负反馈放大电路电压放大倍深度负反馈放大电路电压放大倍数的计算数的计算6 6.1.1 1.1 反馈的基本概念反馈的基本概念6 6.1.1.2.2 负反馈和正反馈负反馈和正反馈6 6.1.1.3 3 交流交流反馈和直流反馈反馈和直流反馈6 6.1.4.1.4 电电压反馈和电流反馈压反馈和电流反馈6 6.1.5.1.5 串联串联反馈和并联反馈反馈和并联反馈6 6.1.1.6 6 交流负反馈的四种组态交流负反馈的四种组态6 6.1.1 反馈的基本概念与分类反馈的基本概念与分类 6.1.1.1.1 反馈的定义反馈的定义 反馈就是将输出信号的一部分或者全部通过一定的反馈就是将输出信号的一部分或者全部通过一定的路径送回到放大电路的输入回路，与原输入信号相加或路径送回到放大电路的输入回路，与原输入信号相加或相减后再作用到放大电路的输入端。相减后再作用到放大电路的输入端。放大电路无反馈时称放大电路无反馈时称开环开环，放大电路有反馈时称放大电路有反馈时称闭闭环环。反馈必须有反馈网络，它在输出与输入端的不同连反馈必须有反馈网络，它在输出与输入端的不同连接方式构成不同的反馈类型，具有不同的功能。接方式构成不同的反馈类型，具有不同的功能。图中：图中：是输入信号，是输入信号，是反馈信号，是反馈信号，称为净输入信号。称为净输入信号。图6.1 反馈概念方框图iXfXfiXXXd 所以有：所以有：dX。三极管的电压净输入信号是三极管的电压净输入信号是Ube差动放大电路和集成运放的电压净输入信号是差动放大电路和集成运放的电压净输入信号是(UP-UN)6.1.2 6.1.2 负反馈和正反馈负反馈和正反馈负反馈负反馈XiXi不变不变,加入反馈后，净输入信号加入反馈后，净输入信号|Xd|Xi|，输出幅度增加输出幅度增加。6.1.3 6.1.3 交流反馈和直流反馈交流反馈和直流反馈 反馈信号只有交流成分时为交流反馈，反馈信反馈信号只有交流成分时为交流反馈，反馈信号只有直流成分时为直流反馈，既有交流成分又有号只有直流成分时为直流反馈，既有交流成分又有直流成分时为交直流反馈。直流成分时为交直流反馈。主要研究交流反馈对放大电路性能的影响。主要研究交流反馈对放大电路性能的影响。参见教材例题。参见教材例题。将负载两端的输出电压将负载两端的输出电压“短路短路”，若反，若反馈信号为零，则为电压反馈；若反馈信号仍馈信号为零，则为电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。然存在，则为电流反馈。参见教材例题。参见教材例题。6.1.4 6.1.4 电压反馈和电流反馈电压反馈和电流反馈电压反馈：电压反馈：反馈信号的大小与输出电压成比反馈信号的大小与输出电压成比 例的反馈称为电压反馈；例的反馈称为电压反馈；电流反馈：电流反馈：反馈信号的大小与输出电流成比反馈信号的大小与输出电流成比 例的反馈称为电流反馈。例的反馈称为电流反馈。电压反馈和电流反馈反映了反馈网络与电压反馈和电流反馈反映了反馈网络与放大电路在输出端的两种接法（与负载的并放大电路在输出端的两种接法（与负载的并、串）。判断方法：、串）。判断方法：6.1.5 6.1.5 串联反馈和并联反馈串联反馈和并联反馈 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，则为个电极，则为并联反馈并联反馈；反之，加在放大电路输入回；反之，加在放大电路输入回路的两个电极，则为路的两个电极，则为串联反馈串联反馈。参见教材例题。参见教材例题。串联反馈和并联反馈反映了反馈网络与放大电路在串联反馈和并联反馈反映了反馈网络与放大电路在输入端的两种接法。（三个信号以电压输入端的两种接法。（三个信号以电压 或电流相加减）或电流相加减）此时反馈信号与输入信此时反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。号是电流相加减的关系。此时反馈信号与输入信号此时反馈信号与输入信号是电压相加减的关系。是电压相加减的关系。对于三极管来说，反馈信号与输入信号同时加在输对于三极管来说，反馈信号与输入信号同时加在输入三极管的基极或发射极，则为并联反馈；一个加在基入三极管的基极或发射极，则为并联反馈；一个加在基极一个加在发射极则为串联反馈。极一个加在发射极则为串联反馈。对于运算放大器来说，反馈信号与输入信号同时对于运算放大器来说，反馈信号与输入信号同时加在同相输入端或反相输入端，则为并联反馈；一个加加在同相输入端或反相输入端，则为并联反馈；一个加在同相输入端一个加在反相输入端则为串联反馈。在同相输入端一个加在反相输入端则为串联反馈。反馈信号和输入信号加于输入回路反馈信号和输入信号加于输入回路两点两点即串联反即串联反馈时，瞬时极性相同的为负反馈，瞬时极性相反的是馈时，瞬时极性相同的为负反馈，瞬时极性相反的是正反馈。对三极管来说这两点是基极和发射极，对运正反馈。对三极管来说这两点是基极和发射极，对运算放大器来说是同相输入端和算放大器来说是同相输入端和反反相相 输入端。输入端。正反馈和负反馈的判断法之二：正反馈和负反馈的判断法之二：6.1.6 6.1.6 交流负反馈的四种组态交流负反馈的四种组态-odfoLuuuuR-odfoLuiiuR-odfoLiuuiR-odfoLiiiiR例题例题6.1:6.1:试判断图试判断图6.66.6所示电路所示电路 的反馈组态。的反馈组态。解解:根据瞬时极性法，根据瞬时极性法，见图中的红色见图中的红色“+”、“-”号，可知经电阻号，可知经电阻R1加在基极加在基极B1上的是并联上的是并联负反馈。因反馈信号与负反馈。因反馈信号与输出电流成比例，故又输出电流成比例，故又为电流反馈。为电流反馈。结论：是结论：是电流并联负反馈电流并联负反馈。图图6.6 例题例题6.1图图 经经Rf 加在加在E1上是负反馈。反馈信号和输入信上是负反馈。反馈信号和输入信号加在号加在T1两个输入电极，故为串联反馈。两个输入电极，故为串联反馈。结论：电压串联负反馈。结论：电压串联负反馈。6.2 6.2 反馈放大电路的方框图及增益反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式的一般表达式6.2.16.2.1闭环放大倍数的一般表达式闭环放大倍数的一般表达式iofXXAdoXXAofXXFFAAXAFXXAXXXAXXAddddd1fiof称为环路增益。称为环路增益。FAfiXXXdFAAf6.2.2 6.2.2 反馈深度反馈深度称为反馈深度 它反映了反馈对放大电路影响的程度。可分为下列三种情况 (1)当 1时，相当负反馈 (2)当 1时，相当正反馈 (3)当 =0 时，=，相当于输入为零时仍有输出，故称为“自激状态”FA1FA1FA1FA1fAAfAfAAFAAA1f 6.2.3 6.2.3 环路增益环路增益 FAFAFFAAA11fFAFAiXfXoX 1.当它们都是电压信号时，当它们都是电压信号时，、无量纲，无量纲，和和 是电压放大倍数。是电压放大倍数。AfAFAfA 2.当它们都是电流信号时，当它们都是电流信号时，、无量纲，无量纲，和和 是电流放大倍数。是电流放大倍数。AfAFAfA 3.当它们既有电压信号也有电流信号时，当它们既有电压信号也有电流信号时，、有量纲，有量纲，和和 也有专门的放大倍数也有专门的放大倍数 称谓。称谓。fAAAfAF解解:在求电压放大在求电压放大倍数表达式时，可倍数表达式时，可以把以把A1和和A2看成一看成一个放大器，见图中个放大器，见图中棕色线框。棕色线框。可判断出该电可判断出该电路是电压串联负反路是电压串联负反馈，在输入端以电馈，在输入端以电压形式叠加。压形式叠加。图6.9 例题6.3电路图该电路相当同相比例运算电该电路相当同相比例运算电路路651RRAvv例例6.3：求图求图6.9电路的电压放大倍数。电路的电压放大倍数。例题例题6.2:6.2:试判断图试判断图6.76.7所示电路所示电路 的反馈组态。的反馈组态。解解:根据瞬时极性根据瞬时极性法，见图中的红色法，见图中的红色“+”、“-”号，号，可知是负反馈。可知是负反馈。因反馈信号和因反馈信号和输入信号加在运放输入信号加在运放A1的两个输入端，的两个输入端，故为串联反馈。故为串联反馈。图图6.7 例题例题6.2图图 因反馈信号与输出电压成比例，故为电压反因反馈信号与输出电压成比例，故为电压反馈。馈。结论：交直流串联电压负反馈。结论：交直流串联电压负反馈。动 画动 画 6-26.3 6.3 负反馈对放大电路性能的改善负反馈对放大电路性能的改善6.3.1 6.3.1 提高增益的恒定性提高增益的恒定性ioiofVVXXAvvvvvvFAA1 在负反馈条件下增益的稳定性得到了提高，在负反馈条件下增益的稳定性得到了提高，这里这里增益应该与反馈组态相对应增益应该与反馈组态相对应AAAFAAAFAFAFAFAAd)1(1d)1(1)1()1(ddff22f 有反馈时增益的稳定性比无反馈时提高了有反馈时增益的稳定性比无反馈时提高了(1+AF)倍。倍。6.3.2 6.3.2 负反馈对输入电阻的影响负反馈对输入电阻的影响iiiddifdiiif)1()1(RFAIVFAIFAVVIVVIVRd式中式中Ri=rid。负反馈对输入电阻的影响与反馈加入的方式有关负反馈对输入电阻的影响与反馈加入的方式有关，即与串联或并联反馈有关，而与电压或电流反馈无关。即与串联或并联反馈有关，而与电压或电流反馈无关。图图6.10 串联负反馈对串联负反馈对 输入电阻的影响输入电阻的影响(2)(2)并联负反馈使输入电阻减小并联负反馈使输入电阻减小odifiiif iVFIVIIVIVRivdvvidvv1iiiiddiFArFAIIV 图图6.11 6.11 并联负反馈对并联负反馈对 输入电阻的影响输入电阻的影响6.3.3 6.3.3 负反馈对输出电阻的影响负反馈对输出电阻的影响(1)(1)电压负反馈使输出电阻减小电压负反馈使输出电阻减小图图6.12 电压负反馈对输出电阻的影响电压负反馈对输出电阻的影响式中式中 是负载开路时的电压放大倍数。是负载开路时的电压放大倍数。oooooooofoooooo)1(RFAVRVFAVRXAVRXAVIvvvdvFARIVRvooooof1ovA负载开路负载开路(2)(2)电流负反馈使输出电阻增加电流负反馈使输出电阻增加图图6.13 电流负反馈对输出电阻的影响电流负反馈对输出电阻的影响 式中式中Ais是负载短路是负载短路时的开环增益，即将负时的开环增益，即将负载短路，把电压源转换载短路，把电压源转换为电流源，再将负载开为电流源，再将负载开路的增益路的增益 这与电流负反馈可以使输出这与电流负反馈可以使输出电流稳定是相一致的。输出电阻大，电流稳定是相一致的。输出电阻大，负反馈放大电路接近电流源的特性，负反馈放大电路接近电流源的特性，输出电流的稳定性就好。输出电流的稳定性就好。电流并联负反馈为例，电流并联负反馈为例，图图6.13为求输出电阻的等为求输出电阻的等效电路。将负载电阻开路效电路。将负载电阻开路，在