第八章反饋

1、第八章 反 饋第八章第八章 反反 饋饋 本章重點(diǎn)介紹以下內(nèi)容：本章重點(diǎn)介紹以下內(nèi)容：8.1 反饋的基本概念和基本方程8.2 反饋放大器的分類8.3 負(fù)反饋對(duì)放大器性能的影響8.4 反饋放大器的分析和近似計(jì)算8.5 反饋放大器穩(wěn)定性討論8.6 正反饋的應(yīng)用正弦波振蕩器第八章 反 饋8.1 反饋的基本概念及基本方程反饋的基本概念及基本方程 反饋放大器的基本框圖反饋放大器的基本框圖第八章 反 饋ioXXA反饋系數(shù)環(huán)路增益閉環(huán)增益開(kāi)環(huán)增益ofXXFiofXXAifofioXXXXXXAFT 1oiiiffooiXAXXXXAXFXXXAFAFAXXAiof1反饋放大器的基本方程1、負(fù)反饋使放大器的增益

2、下降了(1+AF)倍。負(fù)反饋減少了凈輸入信號(hào)。fAAAFD12、反饋深度：表征反饋強(qiáng)弱的物理量第八章 反 饋11 fifoiiioiXXXXXDAFXXXXD 負(fù)反饋使凈輸入信號(hào)減小為輸入信號(hào)的1/D倍，同樣輸入Xi，反饋放大器的輸出信號(hào)也下降D倍。若D1，則：iiifXXXX深度負(fù)反饋：1or 1AFD3、AF 1FAFAXXAiof114、正反饋 1iiffAXXXAAF第八章 反 饋8.2 反饋放大器的分類反饋放大器的分類一、一、 電壓反饋與電流反饋電壓反饋與電流反饋+-AuRLRfuo反饋回路+-AuRLRfuo反饋回路R1+-第八章 反 饋 電壓反饋：電壓反饋：uo = 0 (輸出端

3、短路)，則反饋信號(hào)消失電流反饋：電流反饋：io = 0 (輸出端開(kāi)路)，則反饋信號(hào)消失二、串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋根據(jù)反饋網(wǎng)絡(luò)和輸入端的連接方式不同分串并聯(lián)。fiiUUU fiiII I 反饋信號(hào)與輸入信號(hào)的關(guān)系：第八章 反 饋-+-+-R1RffUiUAu+iU+-+-UiR2R1RffIiIiIAu串聯(lián)反饋并聯(lián)反饋第八章 反 饋并聯(lián)電流負(fù)反饋 根據(jù)取樣信號(hào)和反饋信號(hào)與輸入信號(hào)的關(guān)系，有四種負(fù)反饋：串聯(lián)電壓負(fù)反饋串聯(lián)電流負(fù)反饋并聯(lián)電壓負(fù)反饋第八章 反 饋8.3 負(fù)反饋對(duì)放大器性能的影響負(fù)反饋對(duì)放大器性能的影響 一、 負(fù)反饋使放大倍數(shù)穩(wěn)定度提高負(fù)反饋使放大倍數(shù)穩(wěn)定度提高穩(wěn)定增益的原

4、理：負(fù)反饋有自動(dòng)調(diào)節(jié)作用。 增益不穩(wěn)定的因素：工作環(huán)境變化(如溫度、濕度)、器件更換或老化、電源電壓不穩(wěn)等等。負(fù)反饋改善性能的原因：凈輸入信號(hào)隨輸出信號(hào)而變化。AXoXf (=FXo)負(fù)反饋Xi (= Xi - Xf )Xo第八章 反 饋AFAAf1放大倍數(shù)的相對(duì)變化量來(lái)衡量放大器的穩(wěn)定性。 ffAA閉環(huán)相對(duì)穩(wěn)定度2111(1)1111 1ffffAdAdAdAdAAAFAFAF AAF AAAAAF A1 (1)1fAAAFAFF放大倍數(shù)的相對(duì)變化量減少為原相對(duì)變化的1/(1+AF)。AA開(kāi)環(huán)相對(duì)穩(wěn)定度第八章 反 饋例例8.3.1 設(shè)計(jì)一個(gè)負(fù)反饋放大器，要求閉環(huán)放大倍數(shù)Af=100，當(dāng)開(kāi)環(huán)放

5、大倍數(shù)A變化10%時(shí)，Af 的相對(duì)變化量在0.5%以內(nèi)，試確定開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)A及反饋系數(shù)F值。1 1/10%120/0.5% 1fffffAAAAF AA ADAFAAAAAF 解：解：200020100)1 (AFAAf191920 119 0.95%2000AFFA 第八章 反 饋二、 負(fù)反饋使放大器通頻帶展寬，線性失真減小負(fù)反饋使放大器通頻帶展寬，線性失真減小設(shè)開(kāi)環(huán)增益的高頻響應(yīng)具有一階極點(diǎn)：()()1()1 11(1)fIIfIIHHfA jfAjfA jf FAAFAffjjFAffHIffjAjfA1)(上限頻率 :Hf倍數(shù)基本放大器的中頻放大 :IA閉環(huán)中頻放大倍數(shù)閉環(huán)上限頻率第八

6、章 反 饋HIHfIffAfA負(fù)反饋的頻帶展寬是一增益下降為代價(jià)的，并沒(méi)有提高放大器的增益頻帶積。增益頻帶積：中頻增益和上限頻率的乘積。ILLfFAff1同樣下限頻率為：第八章 反 饋負(fù)反饋只改善反饋環(huán)的不利因素對(duì)頻率特性的影響。例8.3.2 已知集成運(yùn)放的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)Au=100dB，開(kāi)環(huán)上限頻率fH=7Hz。若按圖示連接電路，問(wèn)引入何種反饋？當(dāng)反饋電阻Rf分別等于R1的9倍、99倍和999倍時(shí)，相應(yīng)的反饋系數(shù)Fu、閉環(huán)放大倍數(shù)Auf、閉環(huán)上限頻率fHf和增益頻帶積各為多少？第八章 反 饋解：+-Ui+-R1RfAuUo5510010 7Hz107Hz0.7MHzuHuHAdBfAf引入串聯(lián)

7、電壓負(fù)反饋后：11999 0.001 1000 0.7kHzfuufHfRRFAf1111 (1)ffufHfuHofRURAFfFAfRURR 1199 0.01 100 7kHzfuufHfRRFAf119 0.1 10 70kHzfuufHfRRFAf第八章 反 饋三、 負(fù)反饋使非線性失真減小，輸入動(dòng)態(tài)范圍展寬負(fù)反饋使非線性失真減小，輸入動(dòng)態(tài)范圍展寬第八章 反 饋onhhhXXXXTHD122322 設(shè)反饋后輸出諧波分量為Xnhf，則：全諧波失真率為： 11nhfnhnhfnhnhffXXAFXXTHDXTHDAFAF 負(fù)反饋使非線性失真減少了(1+AF)倍。失真減小，意味著線性動(dòng)態(tài)范圍

8、的拓寬。 條件：只限于反饋環(huán)內(nèi)放大器產(chǎn)生的非線性失真，且在輸入信號(hào)有增大的余地，非線性失真不十分嚴(yán)重。第八章 反 饋四、 負(fù)反饋可以減小放大器內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲與干擾負(fù)反饋可以減小放大器內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲與干擾 負(fù)反饋使輸出噪聲下降(1+AF)倍。如果輸入信號(hào)本身不攜帶噪聲和干擾，且其幅度可以增大，輸出信號(hào)分量保持不變，那么放大器的信噪比將提高(1+AF)倍。 五、 電壓反饋和電流反饋對(duì)輸出電阻的影響電壓反饋和電流反饋對(duì)輸出電阻的影響電壓負(fù)反饋使輸出電阻減小，電流負(fù)反饋使輸出電阻增大。 輸出電阻的定義：0iXofoofIUR第八章 反 饋電壓負(fù)反饋對(duì)輸出電阻的影響ii0 1 1iooofoiffooo

9、ooofoooooofXofoUA XIRXXXXFUUA FUUIRRA FURRIA F 電壓負(fù)反饋使輸出電阻減少為原來(lái)的1/(1+A0F)。輸出電阻減小，負(fù)載RL變化時(shí)，Uo 的穩(wěn)定度提高了。第八章 反 饋電流負(fù)反饋對(duì)輸出電阻的影響0(1)(1)ofoofioiifofoofofooofooofoXofUIAXRXXXFIUIAFIRUIRAFURRAFI 電流負(fù)反饋使放大器的輸出電阻增大為Ro的(1+AF)倍。表明負(fù)載變化時(shí)，輸出電流穩(wěn)定。在深度負(fù)反饋條件下： 電流負(fù)反饋：Rof 電壓負(fù)反饋：Rof 0第八章 反 饋六、串聯(lián)負(fù)反饋和并聯(lián)負(fù)反饋對(duì)放大器輸入電阻的影響串聯(lián)負(fù)反饋和并聯(lián)負(fù)反饋

10、對(duì)放大器輸入電阻的影響i.i.ifI/UR 串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增大，并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小。串聯(lián)負(fù)反饋對(duì)輸入電阻的影響：iioifiiUAFUUFUUUU 1AFUUii)1 ( AFRUIiii)1 (AFRIURiiiifi.ii./RUI開(kāi)環(huán)輸入電阻:iR第八章 反 饋并聯(lián)負(fù)反饋對(duì)輸入電阻的影響在深度負(fù)反饋的條件下，有： 串聯(lián)負(fù)反饋：Rif 并聯(lián)負(fù)反饋： Rif 0并聯(lián)負(fù)反饋是輸入電阻減小了(1+AF)倍。ifiIIIiofIAFXFIFARIFAUIURiiiiiif1)1 ()1 (iiIFAI第八章 反 饋 負(fù)反饋的特點(diǎn)：(1) 負(fù)反饋使放大器的放大倍數(shù)下降，但增益穩(wěn)定度提高，

11、頻帶展寬，非線性失真減小，內(nèi)部噪聲干擾得到抑制，且性能改善的程度均與反饋深度(1+AF)有關(guān)。 (2) 被改善的對(duì)象就是被取樣的對(duì)象。 (3) 負(fù)反饋只改善負(fù)反饋環(huán)節(jié)以內(nèi)的放大器性能。 (4) 串聯(lián)負(fù)反饋：輸入電阻增大 (1+AF)倍，并聯(lián)負(fù)反饋：輸入電阻減小為1/(1+AF)。(5) 電流負(fù)反饋：輸出電阻增大 (1+AF)倍， 電壓負(fù)反饋：輸出電阻為1/(1+AF) 。第八章 反 饋思考題思考題： “反饋放大電路的反饋極性在線路接成后就固定不變”，這種說(shuō)法是否正確？ 不正確。反饋放大電路的接線是在假定信號(hào)處于中頻段時(shí)接成的負(fù)反饋。在信號(hào)處于低頻段或高頻段時(shí)，各級(jí)放大電路中由于電路存在電抗器件

12、，出現(xiàn)附加相移，若級(jí)數(shù)較多時(shí)，附加相移大于或等于180度，就會(huì)使原來(lái)的負(fù)反饋轉(zhuǎn)化為正反饋。第八章 反 饋一、四種組態(tài)反饋放大器增益和反饋系數(shù)的近似計(jì)算四種組態(tài)反饋放大器增益和反饋系數(shù)的近似計(jì)算8.4 反饋放大器的分析和近似計(jì)算反饋放大器的分析和近似計(jì)算 1、并聯(lián)電壓負(fù)反饋1oRRUUAfiuf閉環(huán)增益：)( 1理想運(yùn)放RRif輸入電阻：)( 0o理想運(yùn)放fR輸出電阻：第八章 反 饋單級(jí)并聯(lián)電壓負(fù)反饋電路深度負(fù)反饋下：反饋網(wǎng)絡(luò)2RUIof反饋電流 iiifIIII凈輸入電流fiiIII1122 iiiiooifUUUUUUIIRRRR 12RRUUAiouf輸出電壓和電壓放大倍數(shù)的穩(wěn)定度提高，輸

13、輸出電壓和電壓放大倍數(shù)的穩(wěn)定度提高，輸出電阻減小，頻帶展寬非線性失真減少，輸出電阻減小，頻帶展寬非線性失真減少，輸入電阻減小。入電阻減小。第八章 反 饋多級(jí)并聯(lián)電壓負(fù)反饋電路iifiiIIIII深負(fù)反饋下：反饋網(wǎng)絡(luò)放大網(wǎng)絡(luò)凈輸入信號(hào)：fiIIo18 iifUUIIRR 18RRUUAiouf第八章 反 饋2、串聯(lián)電壓負(fù)反饋、串聯(lián)電壓負(fù)反饋閉環(huán)增益：121RRUUAiouf)( 理想運(yùn)放ifR閉環(huán)輸入電阻：)( 0o理想運(yùn)放fR閉環(huán)輸出電阻：為保證負(fù)反饋，反饋引入到運(yùn)放的反相端，構(gòu)成電壓串聯(lián)負(fù)反饋第八章 反 饋單級(jí)串聯(lián)電壓負(fù)反饋反饋信號(hào)：ofUU1ioufUUA凈輸入信號(hào)：oifiiUUUUU反

14、饋系數(shù)：1ofUUF深度負(fù)反饋：ofiUUU共集放大器增益：1)1 ()1 (LbeLiouRrRUUA第八章 反 饋二級(jí)串聯(lián)電壓負(fù)反饋V1管輸入等效電路：oofUFURRRU 433ifiiUUUUofiURRRUU4333411RRFUUAiouf第八章 反 饋3、串聯(lián)電流負(fù)反饋負(fù)載RL不接地，為懸浮輸出0oU反饋信號(hào)為：01RUU電流反饋。LR1Riuoufuiu凈輸入信號(hào)為：fiiUUU閉環(huán)增益為：1RRUUALiouf閉環(huán)輸入電阻為：)( 理想運(yùn)放ifR閉環(huán)輸出電阻為：)( 0理想運(yùn)放ofR第八章 反 饋單級(jí)串聯(lián)電流負(fù)反饋(|)feeeceiifieEifeEcEocCLUUI RI

15、 RUUUUI RUUI RI RUIRR (|)|oCLufiEofofCCURRAURRRRR 等效法求增益為：ELCRrEbeLCufRRRRrRRAEbe)|()1 ()|()1(第八章 反 饋三級(jí)串聯(lián)電流負(fù)反饋733378iififeifUUUURUIRRRRUU36378637 (|)|oeLooLufifUIRRUURRRRRAUURR 第八章 反 饋4、并聯(lián)電流負(fù)反饋、并聯(lián)電流負(fù)反饋iIfIiIiuouuA負(fù)載 RL 懸浮，若Uo=0，則反饋電流為：06RfII凈輸入信號(hào)：fiiIII為并聯(lián)負(fù)反饋。56151 oLufiifofURRRAURRRRR 6651|RRRRuIRu

16、ILofii第八章 反 饋二級(jí)并聯(lián)電流負(fù)反饋凈輸入信號(hào)：ifiiIIII 負(fù)反饋。, 0 iiiifIIUII55225656115624455641451 (|)(|)| iiifeciocLfLoLufifofiRRUUUIIIIRRRRRRRRUIRRIRRRURRRRARRRRURR 第八章 反 饋二、復(fù)反饋放大器及反饋放大器例題分析復(fù)反饋放大器及反饋放大器例題分析1、復(fù)反饋放大器復(fù)反饋放大器復(fù)反饋：就是反饋網(wǎng)絡(luò)引入電抗元件(電容或電感等)，使得反饋系數(shù) F 成為頻率的函數(shù)。直流反饋穩(wěn)定Q點(diǎn)高頻時(shí)容抗減少，反饋減弱，使增益大于中頻。CE1：幾十幾百pF，中低頻開(kāi)路，高頻短路CE2：容量

17、很大， CE2、 RE2構(gòu)成直流反饋 復(fù)反饋補(bǔ)償是展寬高復(fù)反饋補(bǔ)償是展寬高頻響應(yīng)的重要方法頻響應(yīng)的重要方法第八章 反 饋例例2 電路如圖。2、反饋放大器例題分析、反饋放大器例題分析+UDDR1R2R2R1R3R4R5Rf1Rf2Io- -UEEui+-+uoV1V2uo1abc+-(1)為進(jìn)一步提高輸出電壓穩(wěn)定度，試正確引入反饋； (2)計(jì)算開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)Au； (3)計(jì)算引入反饋后的閉環(huán)放大倍數(shù) Auf = ?；(4)若一定要求引入并聯(lián)電壓負(fù)反饋，電路應(yīng)如何改接?第八章 反 饋+UDDR1R2R2R1R3R4R5Rf1Rf2Io- -UEEui+-+uoV1V2uo1abc+-S解：解：(1)

18、、穩(wěn)定電壓，必引入電壓負(fù)反饋。S開(kāi)關(guān)接入b點(diǎn)，引入V2柵極，構(gòu)成串聯(lián)反饋+-ufS開(kāi)關(guān)接入c點(diǎn)，引入V1柵極，構(gòu)成并聯(lián)反饋If瞬時(shí)極性法判斷反饋+-+Sb點(diǎn) V2柵極，構(gòu)成串聯(lián)電壓負(fù)反饋Sc點(diǎn) V1柵極，構(gòu)成并聯(lián)電壓正反饋第八章 反 饋(2)、開(kāi)環(huán)增益。若將S接a點(diǎn)，則沒(méi)有引入反饋，如圖2111uuooioiouAAUUUUUUA+UDDR1R2R2R1R3R4R5Rf1Rf2Io- -UEEui+-+uoV1V2uo1abc+-單端輸出）()(213211RRgUUAmiou342RRAu第八章 反 饋 (3)、引入串聯(lián)電壓負(fù)反饋后的閉環(huán)增益Auf為 111RRAfuf+UDDR1R2R2R

19、1R3R4R5Rf1Rf2Io- -UEEui+-+uoV1V2uo1abc+-S+-uf+-+第八章 反 饋 (4)、若一定要求引入并聯(lián)電壓負(fù)反饋，最簡(jiǎn)單的辦法是將第一級(jí)輸出由V1管漏極改為V2管的漏極。 +UDDR1R2R2R1R3R4R5Rf1Rf2Io- -UEEui+-+uoV1V2uo1abc+-S+-uf+-+第八章 反 饋8.5 反饋放大器穩(wěn)定性討論反饋放大器穩(wěn)定性討論 負(fù)反饋放大器的基本方程： )()(1)()(jFjAjAjAf一般認(rèn)為A與F為常數(shù)，則有：一、負(fù)反饋放大器穩(wěn)定工作的條件一、負(fù)反饋放大器穩(wěn)定工作的條件AFAAjAff1)(基本放大器的放大倍數(shù)A(jw) 在高頻

20、區(qū)和低頻區(qū)與頻率有很大的關(guān)系。 在高頻區(qū)，出現(xiàn)一個(gè)附加的相 。附加相移是引起放大器不穩(wěn)定的主要因素。)(jw第八章 反 饋當(dāng)A(jW)的相位發(fā)生改變時(shí)，輸入信號(hào)和反饋信號(hào)的相位隨著發(fā)生變化，若二者相位相同時(shí)，負(fù)反饋演變?yōu)檎答?。?dāng)附加相移位增大到-180，且反饋?zhàn)銐驈?qiáng)時(shí)，使得環(huán)路增益為：此時(shí)放大器沒(méi)有輸入信號(hào)也有輸出信號(hào)，產(chǎn)生自激振蕩。1()1()(21) ()()1()fA(jw)F(jw)A(jw)FAjFjnAjAjAjF 振蕩的相位條件振蕩的振幅條件第八章 反 饋環(huán)路增益|AF|/dB0附加相移f(頻率）幅度裕度0f相位裕度135180AB用環(huán)路增益來(lái)判斷穩(wěn)定性 大于45大于10dB第

21、八章 反 饋二、利用開(kāi)環(huán)增益的波特圖來(lái)判別放大器的穩(wěn)定利用開(kāi)環(huán)增益的波特圖來(lái)判別放大器的穩(wěn)定性性)1)(1)(1 ()(321jjjAjAI F為常數(shù)，則由A(j)直接判斷放大器的穩(wěn)定性。某運(yùn)算放大器的開(kāi)環(huán)特性A(j)為一個(gè)三極點(diǎn)放大器，即)1001)(101)(11 (10000kHzfjkHzfjkHzfj第八章 反 饋用開(kāi)環(huán)特性波特圖來(lái)判斷放大器的穩(wěn)定性 閉環(huán)增益為：FjAjAjAf)(1)()(中低頻時(shí)：1|)(| 11)(12FjARRFjAf高頻時(shí)：1|)(1 | )()(FjAjAjAf反饋越強(qiáng)，穩(wěn)定性越不易保證。第八章 反 饋三、常用的消振方法常用的消振方法相位補(bǔ)償法相位補(bǔ)償法

22、)( 21211ioRRfC1、電容滯后補(bǔ)償、電容滯后補(bǔ)償原理：在時(shí)常數(shù)最大一級(jí)放大器里并接補(bǔ)償電容C，以高頻增益下降更多來(lái)?yè)Q取穩(wěn)定工作之目的。補(bǔ)償電容值的計(jì)算公式： 第八章 反 饋電容滯后補(bǔ)償?shù)拈_(kāi)環(huán)頻率特性波特圖 )45(obo45o135o225)135(o)225(o)dB20(1 . 011FAf)(1f)(1f)(2f11ff 電容滯后補(bǔ)償開(kāi)環(huán)帶寬 ， 閉環(huán)帶寬 f 2。1f單純電容滯后補(bǔ)償是以犧牲帶寬換取穩(wěn)定的。單純電容滯后補(bǔ)償是以犧牲帶寬換取穩(wěn)定的。第八章 反 饋2、零極點(diǎn)對(duì)消、零極點(diǎn)對(duì)消RC 滯后補(bǔ)償滯后補(bǔ)償 RC滯后補(bǔ)償可在A(jw)中引入一個(gè)零點(diǎn)。該零點(diǎn)與相應(yīng)的一個(gè)極點(diǎn)相消

23、，使得放大器補(bǔ)償后的頻帶損失最小。 212121211/1 1/1()1(/)11 () 1(/)2 ()2RCRCURj Cj RCAURRj CjRR Cj ffAffffj ffRR CRC簡(jiǎn)化等效電路 輸出等效電路RC串聯(lián)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)電路212|ioiRRRCC第八章 反 饋)1)(1)(1 ()(321ffjffjffjAjfAI設(shè)原始開(kāi)環(huán)增益為：)1)(1)(1 ()1 ()(3212ffjffjffjffjAjfAIRC補(bǔ)償后的開(kāi)環(huán)增益為：2ff 選擇R、C滿足：)1)(1 ()(31ffjffjAjfAI零點(diǎn)與極點(diǎn)相消后加RC補(bǔ)償?shù)拈_(kāi)環(huán)增益：第八章 反 饋0.010.1110100

24、1000A/dB8060402002040(45)20dB/10 倍頻程13540dB/10 倍頻程225加RC補(bǔ)償?shù)拈_(kāi)環(huán)特性0.00120dB/10倍頻程60dB/10 倍頻程( f1 )( f3 )(RC補(bǔ)償后的開(kāi)環(huán)帶寬)(補(bǔ)償后的閉環(huán)帶寬)f / kHz45AfF10.11(20dB)(135)零極點(diǎn)相消RC滯后補(bǔ)償?shù)拈_(kāi)環(huán)頻率響應(yīng)波特圖 第八章 反 饋3、密勒效應(yīng)補(bǔ)償、密勒效應(yīng)補(bǔ)償CAC )1 (2若C=30pF，|A2|=1000,則C=30000pF。利用密勒效應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償，可大大減小補(bǔ)償電容的容量。 密勒效應(yīng)在集成電路中廣為應(yīng)用，密勒效應(yīng)補(bǔ)償電容使小電容發(fā)揮大電容的效應(yīng)。第八章 反

25、饋 如F=F(j) ，則在F(j) 引入一“導(dǎo)前相移”，與A(j)的“滯后相移”相抵消，使總相移小于-180，達(dá)到消振的目的。4、導(dǎo)前補(bǔ)償、導(dǎo)前補(bǔ)償11111122111111111()1 / 1 /11,22fffoofj R CRRFRRj R CRRj Cj ffFFffj ffRFffRRRCR C且 引入相位導(dǎo)前，從而使環(huán)路增益總相位導(dǎo)前一個(gè)角度，破環(huán)自激振蕩的條件，穩(wěn)定放大器工作。第八章 反 饋8.6 正反饋的應(yīng)用正反饋的應(yīng)用正弦波振蕩器正弦波振蕩器正弦波振蕩器：正反饋的電路中加入“選頻網(wǎng)絡(luò)”，使某一頻率的信號(hào)滿足振蕩條件，則產(chǎn)生一頻率的正弦波。一、產(chǎn)生正弦波的振蕩條件一、產(chǎn)生正弦

26、波的振蕩條件A放大電路反饋網(wǎng)絡(luò)+12FoUiUS1 引入輸入 ，產(chǎn)生正弦波iUioUAU2 斷開(kāi)輸入 ，引入反饋，維持振蕩iU fofiUFUUU 維持等幅振蕩的平衡條件：ifUUiofUFAUFU1FA1/ |FAFA第八章 反 饋產(chǎn)生自激振蕩的兩個(gè)平衡條件1、相位條件 ：, 2 , 1 , 0 2nnFA由相位平衡條件可以確定振蕩器的振蕩頻率。2、振幅平衡條件 ：3、起振條件 ：1|FA 1|FA1|FA 1|FA增幅振蕩產(chǎn)生等幅振蕩振蕩減小，直至停振a、是否引入正反饋1|FAb、選頻網(wǎng)絡(luò)是否使某一頻率滿足第八章 反 饋根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)不同，正弦振蕩器分為：RC振蕩器、LC振蕩器和晶體振蕩器。

27、二、二、RC正弦振蕩器正弦振蕩器文氏電橋振蕩器文氏電橋振蕩器12/(1)1/()/(1)1 3ooURj RCFURj CRj RCj文氏電橋振蕩器有RC串并聯(lián)電路和放大器組成。RRCCU1U21、RC并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)如圖：第八章 反 饋2231oojF傳輸函數(shù)的幅相特性：3arctanooF 0 01/3Fmax1, 1/3, 0oFFCR 0 f90 90 0該網(wǎng)絡(luò)對(duì)叫頻率為 wo=1/RC信號(hào)有選擇作用。第八章 反 饋2、文氏電橋振蕩器CRf 21osc1) 振蕩頻率 f oscRRCCR1R2A+- -uoCCuoA+- -R2R1RRuoRCCRKK=1+R 1/ R 2o12,| 1/

28、3 | 1| | 3 1/3ffFAFAKKRR 2) 起振條件文氏電橋振蕩器的振蕩頻率為20Hz200kHz。第八章 反 饋三、三、LC正弦振蕩器正弦振蕩器(幾十兆赫茲的正弦信號(hào))LC振蕩電路：變壓器耦合、電感反饋式、電容反饋式等。1) LC并聯(lián)諧振回路特性oUI.CLRZ|Z(jw)| 0 Q 0 f90 900LC1oCRRLQ001CQCRLZ000021)(jQZjZ諧振頻率品質(zhì)因素諧振阻抗諧振的等效阻抗最大，相移為零。Q越高，選頻作用越好。第八章 反 饋2) 、 電容反饋式正弦振蕩器C1oUC2LC4C5+R1R2R36.8k10k4.7k0.15 F10nF10nF50 H50

29、F0.047 FC3+10 F(10kHz)LM+12V電源濾波網(wǎng)絡(luò)選頻網(wǎng)絡(luò)共基組態(tài)電容反饋式:反饋電壓通過(guò)電容分壓在C2上取得電容三點(diǎn)式振蕩器:晶體管的三個(gè)極直接與電容三點(diǎn)相連C1C2LBEC交流等效電路第八章 反 饋1)、相位平衡條件C1C2LBEC(ZCE)(ZBE)+- -+- -(ZCB)QICL2BEC(ZCE)(ZBE)(ZCB)QIL1電容三點(diǎn)式電感三點(diǎn)式正反饋條件：ZCE與ZBE同性， ZBE異性，即“射同基反”：連在發(fā)射極的電抗元件是同性的。2)、振蕩頻率)/(2121210oscCCCLCff電容三點(diǎn)式CLLff)(21210osc電感三點(diǎn)式第八章 反 饋四、晶體振蕩器四

30、、晶體振蕩器石英晶體振蕩器：頻率穩(wěn)定度高，廣泛應(yīng)用在穩(wěn)定度為10-6的設(shè)備中，一般用于時(shí)鐘基準(zhǔn)。1) 、石英晶體的符號(hào)、等效電路以及電抗元件C0：石英晶體的靜態(tài)電容和分布電容，一般為幾幾十pF。容性容性感性ffsfpXC0LCRL：10-3 102H；C： 10-2 10-1pF；R： f p 或 f f s 時(shí)，呈容性，X 0；f s f 0。第八章 反 饋2)、石英晶體振蕩電路晶振電路并聯(lián)型晶振電路：工作于晶體并聯(lián)諧振頻率附近 等效為電感。串聯(lián)型晶振電路：工作于晶體串聯(lián)諧振頻率附近 等效為短路。第八章 反 饋RB1RB2RE1CEC1C2RC1RC2RB3RB4RE2RE3CE2C3C4+

31、12VUo晶體振蕩級(jí)放大級(jí)輸出級(jí)00osc)(21CCCCCCLfa)、并聯(lián)型晶振電路RB1|RB2RC1C1C2C0LCR振蕩級(jí)交流電路諧振頻率第八章 反 饋b)、串聯(lián)型晶體振蕩器調(diào)節(jié)電阻R，可獲得良好的正弦波輸出。9.3kCBCE4.3k4.3k1.5k10k4.3kRR過(guò)小，反饋量大，輸出波形失真，得到梯形波形。 R過(guò)大，反饋量過(guò)小，電路不滿足振幅條件而停振。當(dāng)振蕩頻率等于串聯(lián)諧振頻率時(shí)，晶體阻抗近似短路，正反饋?zhàn)顝?qiáng)，相移為零，電路滿足自激振蕩。第八章 反 饋 歡 迎 提任 何 問(wèn) 題第八章 反 饋求解反饋放大器的方法拆環(huán)法： 目的找出基本放大器的交流通路，并求反饋系數(shù)。 1、畫基本放大

32、器的輸入端：需對(duì)輸出端的處理：電壓反饋，輸出端負(fù)載短路，電流反饋，輸出端負(fù)載開(kāi)路。 2、畫基本放大器的輸出端：需對(duì)輸入端的處理：并聯(lián)反饋，輸入端信號(hào)源短路，串聯(lián)反饋，輸入端信號(hào)源開(kāi)路。 3、中間部分：中間部分一般和反饋環(huán)無(wú)關(guān)，原樣畫出即可。 4、反饋系數(shù)：在放大器輸出端求解較方便。反饋量的方向和反饋放大器中的方向相同。 5、求基本放大器的增益、輸入電阻輸出電阻等指標(biāo)。第八章 反 饋例例1 如圖E1，R1=40k , R2=100, R3=650 , R4=9k , R5=5k, R6=100, RL=1k , 三極管參數(shù)：rbb=100 ， rbe1=5k, rbe2=2.5k, rbe3=0

33、.5k,三極管的均為100，輸出電阻rce很大，可看成開(kāi)路。 1、反饋的類型； 2、求反饋系數(shù)； 3、基本放大器的交流通路和小信號(hào)等效電路，并求基本放大器的對(duì)應(yīng)增益、輸入電阻、輸出電阻。 4、求反饋放大器的對(duì)應(yīng)增益、輸出電阻、輸入電阻。 5、求放大器的電壓增益。第八章 反 饋圖E1 例1的電路圖第八章 反 饋解：1）反饋組態(tài)為串聯(lián)電流負(fù)反饋。 2）反饋通路如右圖： 反饋系數(shù)為： 3）基本放大電路的交流通路如圖76.1163226.RRRRRIUFofceobebbirRRRRrrR , 14|)() 1(2631第八章 反 饋 基本放大電路的交流通路圖R1不在反饋回路內(nèi)，所以在計(jì)算輸入電阻時(shí)應(yīng)注意。第八章 反 饋19S )(|)1(）（()1(. )() 1(63211632225511446321111.3.RRRrr|RRRrrRRrrRRRR|RrrIIUIAbebbbebbbebbbebb