模擬電路課件(計算機專業(yè))6-電子電路-12

1、第六章 負反饋放大電路于永斌信息與軟件工程學院主要內(nèi)容與基本要求6.1 反饋的基本概念（模6.1、6.2、6.3）6.2 負反饋放大電路（模6.4）6.3 負反饋對放大電路性能的影響（模6.5.1、6.5.2） 會判：會判：判斷電路中有無反饋及反饋的性質(zhì)判斷電路中有無反饋及反饋的性質(zhì) 會算：會算：估算深度負反饋條件下的放大倍數(shù)估算深度負反饋條件下的放大倍數(shù) 會引：會引：根據(jù)需求引入合適的反饋根據(jù)需求引入合適的反饋 會判振消振：會判振消振：判斷電路是否穩(wěn)定工作，會消除自激振蕩判斷電路是否穩(wěn)定工作，會消除自激振蕩6.16.1 反饋的基本概念一、反饋的基本概念一、反饋的基本概念二、交流負反饋的四種組

2、態(tài)二、交流負反饋的四種組態(tài)三、反饋的判斷三、反饋的判斷四、負反饋放大電路的方框圖四、負反饋放大電路的方框圖五、負反饋放大電路放大倍數(shù)的一般表達式五、負反饋放大電路放大倍數(shù)的一般表達式1. 什么是反饋 放大電路輸出量的一部分或全部通過一定的方式放大電路輸出量的一部分或全部通過一定的方式引回到引回到輸入回路，影響輸入，稱為反饋。輸入回路，影響輸入，稱為反饋。一、反饋的基本概念要研究哪些問題？要研究哪些問題？怎樣引回怎樣引回是從輸出電壓是從輸出電壓還是輸出電流還是輸出電流引出反饋引出反饋多少多少怎樣引出怎樣引出 反饋放大電路可用反饋放大電路可用方框圖表示。方框圖表示。影響放大電路的輸入電壓還影響放大

3、電路的輸入電壓還是輸入電流是輸入電流2. 正反饋和負反饋 從反饋的結(jié)果來判斷，凡反饋的結(jié)果使輸出量從反饋的結(jié)果來判斷，凡反饋的結(jié)果使輸出量的變化的變化減小減小的為的為負反饋負反饋，否則為正反饋；，否則為正反饋；引入反饋后其變化是增大？引入反饋后其變化是增大？還是減??？還是減??？引入反饋后其變化是增大？還是減??？引入反饋后其變化是增大？還是減小？ 或者，凡反饋的結(jié)果使凈輸入量或者，凡反饋的結(jié)果使凈輸入量減小減小的為的為負反負反饋饋，否則為正反饋。，否則為正反饋。3. 直流反饋和交流反饋 直流通路中存在的反饋稱為直流反饋，交流通直流通路中存在的反饋稱為直流反饋，交流通路中存在的反饋稱為交流反饋。路

4、中存在的反饋稱為交流反饋。引入交流負反饋引入交流負反饋引入直流負反饋引入直流負反饋4. 局部反饋和級間反饋 只對多級放大電路中某一級起反饋作用的稱為局部反只對多級放大電路中某一級起反饋作用的稱為局部反饋，將多級放大電路的輸出量引回到其輸入級的輸入饋，將多級放大電路的輸出量引回到其輸入級的輸入回路的稱為級間反饋?；芈返姆Q為級間反饋。通過通過R3引入的是局部反饋引入的是局部反饋通過通過R4引入的是級間反饋引入的是級間反饋通常，重點研究級間反饋或稱總體反饋。通常，重點研究級間反饋或稱總體反饋。二、交流負反饋的四種組態(tài) 將輸出電壓的一部分或全將輸出電壓的一部分或全部引回到輸入回路來影響凈部引回到輸入回

5、路來影響凈輸入量的為輸入量的為電壓反饋電壓反饋，即，即ooUX 將輸出電流的一部分或全部引回到輸入回路來影響凈將輸出電流的一部分或全部引回到輸入回路來影響凈輸入量的為輸入量的為電流反饋電流反饋，即，即ooIX 描述放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)在輸出端的連接方式，即描述放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)在輸出端的連接方式，即反饋網(wǎng)絡(luò)的取樣對象。反饋網(wǎng)絡(luò)的取樣對象。1. 電壓反饋和電流反饋或者說從輸出端或者說從輸出端并聯(lián)引回并聯(lián)引回的是的是電壓反饋電壓反饋，串聯(lián)引回串聯(lián)引回的是的是電流反饋電流反饋2. 串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋 描述放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)在描述放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)在輸入端的連接方式輸入端的連接方式，即輸入量、反饋量、凈

6、輸入量的疊加關(guān)系。即輸入量、反饋量、凈輸入量的疊加關(guān)系。fiiUUU-串聯(lián)負反饋fiiIII-并聯(lián)負反饋+_負反饋負反饋 反饋量在輸入端反饋量在輸入端并聯(lián)接入并聯(lián)接入的是的是并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋，串聯(lián)接入串聯(lián)接入的是的是串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋串聯(lián)負反饋串聯(lián)負反饋可不可以是可不可以是電流？電流？3. 四種反饋組態(tài)：注意量綱：注意量綱電壓串聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋 為什么在并聯(lián)為什么在并聯(lián)負反饋電路中不加負反饋電路中不加恒壓源信號？恒壓源信號？ 為什么在串聯(lián)負為什么在串聯(lián)負反饋電路中不加恒反饋電路中不加恒流源信號？流源信號？三、反饋的判斷（1找、2看、3判斷?。?“找聯(lián)系找聯(lián)系”：

7、找輸出回路與輸入回路的聯(lián)系，若有則有反：找輸出回路與輸入回路的聯(lián)系，若有則有反饋，否則無反饋。饋，否則無反饋。有反饋嗎？有反饋嗎？將輸出電壓全部反將輸出電壓全部反饋回去饋回去無反饋無反饋1. 有無反饋的判斷既在輸入回路又在既在輸入回路又在輸出回路輸出回路2. 直流反饋和交流反饋的判斷“看通路看通路”，即看反饋是存在于直流通路還是交流通路。，即看反饋是存在于直流通路還是交流通路。設(shè)以下電路中所有電容對交流信號均可視為短路。設(shè)以下電路中所有電容對交流信號均可視為短路。僅有直流反僅有直流反饋饋僅有交流反饋僅有交流反饋交、直流反饋共存交、直流反饋共存僅有直流反僅有直流反饋饋3. 正、負反饋（反饋極性）

8、的判斷“看反饋的結(jié)果看反饋的結(jié)果” ，即凈輸入量是被，即凈輸入量是被增大增大還是被還是被減小減小。瞬時極性法：瞬時極性法： 給定給定 的瞬時極性，的瞬時極性，并以此為依據(jù)分析電路中并以此為依據(jù)分析電路中各電流、電位的極性從而各電流、電位的極性從而得到得到 的極性；的極性；iXoX的極性的極性 的極性的極性 、 、 的疊加關(guān)系的疊加關(guān)系oXfXiXfXiXfiifii IIIUUU或正反饋正反饋負反饋負反饋fiifii IIIUUU或3. 正、負反饋的判斷FuFIDuuu反饋量是僅僅決定于輸出量的物理量。O211FuRRRu是什么組態(tài)的反饋？是什么組態(tài)的反饋？電壓串聯(lián)電壓串聯(lián)是什么反饋？是什么反

9、饋？負反饋負反饋 在判斷集成運放構(gòu)成的反饋放大電路的反饋極性時，凈輸入電壓指的是集在判斷集成運放構(gòu)成的反饋放大電路的反饋極性時，凈輸入電壓指的是集成運放成運放兩個輸入端的電位差兩個輸入端的電位差，凈輸入電流指的是同相輸入端或反相輸入端的，凈輸入電流指的是同相輸入端或反相輸入端的電流電流。2ON2RuuiR反饋量反饋量反饋電流反饋電流反饋量僅決定于輸出量凈輸入電流減小，引入了負反饋凈輸入電流減小，引入了負反饋凈輸入電流增大，凈輸入電流增大，引入了正反饋引入了正反饋4. 電壓反饋和電流反饋的判斷電路引入了電壓負反饋電路引入了電壓負反饋 令輸出電壓為令輸出電壓為0，若反饋量隨之為，若反饋量隨之為0，

10、則為，則為電壓反饋電壓反饋；若反饋量依然存在，則為若反饋量依然存在，則為電流反饋電流反饋。4. 電壓反饋和電流反饋的判斷電路引入了電流負反饋電路引入了電流負反饋反饋電流反饋電流 引入電壓負反饋可以引入電壓負反饋可以-穩(wěn)定輸出電壓！穩(wěn)定輸出電壓！僅受基極電流的控制僅受基極電流的控制引入電流負反饋可以引入電流負反饋可以-穩(wěn)定輸出電流！穩(wěn)定輸出電流！5. 串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋的判斷FINiiiFIDuuu 在輸入端，輸入量、反饋量和凈輸入量以電壓的方式在輸入端，輸入量、反饋量和凈輸入量以電壓的方式疊加，為疊加，為串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋；以電流的方式疊加，為；以電流的方式疊加，為并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋。引入了并聯(lián)反

11、饋引入了并聯(lián)反饋引入了串聯(lián)反饋引入了串聯(lián)反饋Fu分立元件放大電路中反饋的分析 3. 若在第三級的射極加旁路電容，且在輸出端和輸入端跨接一電阻，則若在第三級的射極加旁路電容，且在輸出端和輸入端跨接一電阻，則反饋的性質(zhì)有何變化？反饋的性質(zhì)有何變化？+_+_uF 1. 若從第三級射極輸出，若從第三級射極輸出，則電路引入了哪種組態(tài)則電路引入了哪種組態(tài)的交流負反饋？的交流負反饋？ 2. 若在第三級的射極加若在第三級的射極加旁路電容，則反饋的性質(zhì)旁路電容，則反饋的性質(zhì)有何變化？有何變化？引入了電流串聯(lián)負反饋引入了電流串聯(lián)負反饋作用？作用？圖示電路有無引入反饋圖示電路有無引入反饋？是直流反饋還是交流反饋是直

12、流反饋還是交流反饋？是是正反饋還是負反饋正反饋還是負反饋？若為交流負反饋，其組態(tài)為哪種若為交流負反饋，其組態(tài)為哪種？清華大學 華成英 分立元件放大電路中的凈輸入量和輸出電流 在判斷分立元件反饋放大電路的反饋極性時，凈輸入在判斷分立元件反饋放大電路的反饋極性時，凈輸入電壓常指輸入級晶體管的電壓常指輸入級晶體管的b-e（e-b）間或場效應管間或場效應管g-s（s-g）間的電位差，凈輸入電流常指輸入級晶體管的間的電位差，凈輸入電流常指輸入級晶體管的基極電流（射極電流）或場效應管的柵極（源極）電基極電流（射極電流）或場效應管的柵極（源極）電流。流。 在分立元件電流負反饋放大電路中，反饋量常取自于在分立

13、元件電流負反饋放大電路中，反饋量常取自于輸出級晶體管的集電極電流或發(fā)射極電流，而不是負輸出級晶體管的集電極電流或發(fā)射極電流，而不是負載上的電流；此時稱輸出級晶體管的集電極電流或發(fā)載上的電流；此時稱輸出級晶體管的集電極電流或發(fā)射極電流為輸出電流，反饋的結(jié)果將射極電流為輸出電流，反饋的結(jié)果將穩(wěn)定穩(wěn)定該電流。該電流。四、負反饋放大電路的方框圖斷開反饋，且斷開反饋，且考慮反饋網(wǎng)絡(luò)考慮反饋網(wǎng)絡(luò)的負載效應的負載效應決定反饋量和輸出量關(guān)系決定反饋量和輸出量關(guān)系的所有元件所組成的網(wǎng)絡(luò)的所有元件所組成的網(wǎng)絡(luò)負反饋放大電路負反饋放大電路的基本放大電路的基本放大電路反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)方框圖中信號是單向流通的。方框圖中

14、信號是單向流通的。ioXXA基本放大電路的放大倍數(shù)基本放大電路的放大倍數(shù)反饋系數(shù)反饋系數(shù)ofXXF反饋放大電路的放大倍數(shù)反饋放大電路的放大倍數(shù)iofXXA五、負反饋放大電路放大倍數(shù)的一般表達式ioXXAofXXFiofXXAiiioiifiif XFAXXAXFXXAXXXAA反饋組態(tài)反饋組態(tài)功能功能電壓串聯(lián)電壓串聯(lián)電壓控制電壓電壓控制電壓電壓并聯(lián)電壓并聯(lián)電流控制電壓電流控制電壓電流串聯(lián)電流串聯(lián)電壓控制電流電壓控制電流電流并聯(lián)電流并聯(lián)電流控制電流電流控制電流AFfAioUUofUUioUUioIUofUIioIUioIIofIIioIIioUIofIUioUIFAAA1f 習題 6.1 6.5

15、 6.66.26.2 負反饋放大電路一、深度負反饋的實質(zhì)一、深度負反饋的實質(zhì)二、基于反饋系數(shù)的放大倍數(shù)的估算方法二、基于反饋系數(shù)的放大倍數(shù)的估算方法三、基于理想運放的放大倍數(shù)的計算方法三、基于理想運放的放大倍數(shù)的計算方法一、深度負反饋的實質(zhì)。，即，則若 1 11 fifXXFAFAFAAA1f凈輸入量凈輸入量忽略不計忽略不計fifi IIUU在并聯(lián)負反饋電路中，饋電路中，上式說明：在串聯(lián)負反。電路引入的才為負反饋，只有0FA符號相同。、在中頻段，通常， fAFA環(huán)路開環(huán)放環(huán)路開環(huán)放大倍數(shù)大倍數(shù)二、基于反饋系數(shù)的電壓放大倍數(shù)的估算方法1. 電壓串聯(lián)負反饋電路uuuuFUUUUA1foiofofU

16、UFuu211ofRRRUUFuu12f11RRFAuuuu2. 電壓并聯(lián)負反饋電路 ofUIFuiRif很小很小siossososfRIURIUUUAussfo11RFRIUui為什么為什么?為什么為什么?2. 電壓并聯(lián)負反饋電路ssosf11RFUUAuiu12ssf11RRRFAiuuofUIFui2of1RUIFiu2ON2RuuiR令令uN=03. 電流串聯(lián)負反饋電流LuiLuRFURIUUA1foiofofIUFui1ofRIUFuiFu1Lf1RRRFALuiu4. 電流并聯(lián)負反饋電路sL21sLsf)1 (1RRRRRRFAiiuofIIFii212ofRRRIIFiissos

17、f1RRFUUALiiuLRIURIUoosfs，深度負反饋條件下四種組態(tài)負反饋放大電路的電壓放大倍數(shù)反饋組態(tài)反饋組態(tài)電壓串聯(lián)電壓串聯(lián)電壓并聯(lián)電壓并聯(lián)電流串聯(lián)電流串聯(lián)電流并聯(lián)電流并聯(lián)sff uuAA或uuuFUUUUA1foiofssosf11RFUUAuiuLiuuRFUUA1iofssosf1RRFUUALiiu符號相同。、通常， )(fsffAFAAAuu與負載無關(guān)與負載無關(guān)與總負載成線性與總負載成線性關(guān)系關(guān)系 討論一 求解在深度負反饋條件下電路的電壓放大倍數(shù)。求解在深度負反饋條件下電路的電壓放大倍數(shù)。e3fe1e3e1fRRRRRIUFo)(L3ce3e1e3fe1ioRRRRRRRU

18、UAu+_+_uF比較兩電路比較兩電路_ 討論二 求解在深度負反饋條件下電路的電壓放大倍數(shù)。求解在深度負反饋條件下電路的電壓放大倍數(shù)。 1. 第三級從射極輸出；第三級從射極輸出；e1ff1RRAusfRRAuR2. 若在第三級的射極加旁路電容，且在輸出端和輸入端跨接一電阻。若在第三級的射極加旁路電容，且在輸出端和輸入端跨接一電阻。三、基于理想運放的電壓放大倍數(shù)的計算方法1. 理想運放參數(shù)特點：Aod，rid， ro0，fH ，所有失調(diào)因，所有失調(diào)因素、溫漂、噪聲均為零。素、溫漂、噪聲均為零。2. 理想運放工作在線性區(qū)的電路特征：引入交、直流負反饋：引入交、直流負反饋因為因為uO為有限值，為有限

19、值， Aod，所以所以 uNuP0，即即uNuP虛短路虛短路因為因為r ridid，所以所以 iNiP0 0虛斷路虛斷路求解放大倍數(shù)求解放大倍數(shù)的基本出發(fā)點的基本出發(fā)點無源網(wǎng)絡(luò)無源網(wǎng)絡(luò)3. 理想運放工作在線性區(qū)的特點利用“虛短”、“虛斷”求解電路1IIF21 RuiiuuRR，121RRAu)(211IORRRuu清華大學 華成英 利用“虛短”、“虛斷”求解電路。1I12IPN RuiiuuuRR，L31321ILOIOfRRRRRRuRiuuAu3I1233)1 (21RuRRRuuiRRRI3132132OuRRRRRiiiRR清華大學 華成英 fu 設(shè)所有的電容對交流信號均設(shè)所有的電容對

20、交流信號均可視為短路。試說明電路中是否可視為短路。試說明電路中是否引入了交流負反饋；如引入了，引入了交流負反饋；如引入了，則說明其組態(tài)。則說明其組態(tài)。fu電流串聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋討論電流串聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋?fuA2397Lf29()(/ /)uRRRRRAR R 習題 6.8 6.9 6.36.3 負反饋對放大電路性能的影響一、提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性一、提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性二、改變輸入電阻和輸出電阻二、改變輸入電阻和輸出電阻一、提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性在中頻段，放大倍數(shù)、反饋系數(shù)等均為實數(shù)。在中頻段，放大倍數(shù)、反饋系數(shù)等均為實數(shù)。AFAA1fAAAFAAd11dff2f)1(1ddAFAA

21、2f)1(ddAFAA說明放大倍數(shù)的說明放大倍數(shù)的變化變化減小到基本放大電路的減小到基本放大電路的 ，AF11）（AF1放大倍數(shù)的穩(wěn)定性是基本放大電路的放大倍數(shù)的穩(wěn)定性是基本放大電路的 倍。倍。二、改變輸入電阻和輸出電阻1. 對輸入電阻的影響iiiIUR iif)1 (RAFR 對輸入電阻的影響僅與反饋網(wǎng)絡(luò)和基本放大電路在輸對輸入電阻的影響僅與反饋網(wǎng)絡(luò)和基本放大電路在輸入端的入端的接法有關(guān)接法有關(guān)，即決定于是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋。，即決定于是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋。iiiifiiiifIAFUUIUUIUR串聯(lián)負反饋對輸入電阻影響的討論iif)1 (RAFR 引入串聯(lián)負反饋，使引入反饋的支路的等效電阻增大引入串聯(lián)負反饋，使引入反饋的支路的等效電阻增大到原來的（到原來的（1 1AFAF