模電課件4-劉潤華

1、1Chapter 4 反饋的基本概念與增益的一般表達式反饋的基本概念與增益的一般表達式負反饋放大電路的四種組態(tài)負反饋放大電路的四種組態(tài)負反饋對放大電路的影響負反饋對放大電路的影響深度負反饋放大電路的增益計算深度負反饋放大電路的增益計算負反饋對放大電路的穩(wěn)定性分析負反饋對放大電路的穩(wěn)定性分析2Chapter 4 4.1 反饋的基本概念與反饋的基本概念與給定值給定值調節(jié)調節(jié)器器油井液油井液面測量面測量變頻變頻器器抽油抽油機機油油 井井輸出輸出抽油機自動控制系統(tǒng)抽油機自動控制系統(tǒng)3iX基本放大電路基本放大電路A反饋網絡反饋網絡FfXdXoX+基本放大電路基本放大電路AoXiX開環(huán)放大器開環(huán)放大器閉環(huán)

2、放大器閉環(huán)放大器 將放大電路輸出信號（電壓或電流）的一部分將放大電路輸出信號（電壓或電流）的一部分或全部通過反饋網絡回送到輸入端，與輸入信號比或全部通過反饋網絡回送到輸入端，與輸入信號比較并影響放大電路凈輸入信號的過程稱反饋。較并影響放大電路凈輸入信號的過程稱反饋。放大電路引入反饋后，組成反饋放大電路。放大電路引入反饋后，組成反饋放大電路。4iX基本放大電路基本放大電路A反饋網絡反饋網絡FfXdXoX+輸出信號輸出信號doXXA反饋環(huán)反饋環(huán)：信號流向：信號流向F反饋系數反饋系數ofXXF 輸入信號輸入信號反饋信號反饋信號比較比較環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)凈輸入信號凈輸入信號fidXXX iofXXA 其中：其中

3、：反饋放大電路的閉環(huán)增益：反饋放大電路的閉環(huán)增益：5正反饋與負反饋正反饋與負反饋串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋電壓反饋與電流反饋電壓反饋與電流反饋直流反饋與交流反饋直流反饋與交流反饋本級反饋與級間反饋本級反饋與級間反饋6a）引入反饋后，使輸入信號加引入反饋后，使輸入信號加強的反饋為正反饋。即強的反饋為正反饋。即iX基本放大基本放大A反饋網絡反饋網絡FfXdXoX+ifidXXXX ifidXXXX 正反饋會使放大電路工作不穩(wěn)定，容易產生自激振正反饋會使放大電路工作不穩(wěn)定，容易產生自激振蕩，即在無信號輸入時，也會產生無關的信號輸出。蕩，即在無信號輸入時，也會產生無關的信號輸出。b）引入反饋

4、后，使輸入信號削弱的反饋為負反饋。即引入反饋后，使輸入信號削弱的反饋為負反饋。即 負反饋可在多方面改善放大電路的性能，但會使負反饋可在多方面改善放大電路的性能，但會使電路的增益下降。電路的增益下降。瞬時極性法瞬時極性法。7瞬時極性法瞬時極性法首先假設輸入信號為某一極性，一首先假設輸入信號為某一極性，一般為般為“”，然后按照信號傳輸的方向逐級向后推，然后按照信號傳輸的方向逐級向后推斷，確定斷，確定輸出信號的極性輸出信號的極性，再由輸出端通過反饋網，再由輸出端通過反饋網絡返回輸入回路，確定絡返回輸入回路，確定反饋信號的極性反饋信號的極性，最后依照，最后依照反饋的正負極性和上述定義作出結論。反饋的正

5、負極性和上述定義作出結論。iX基本放大基本放大A反饋網絡反饋網絡FfXdXoX+8 在輸入端，輸入信號與反饋信號以電壓形式在輸入端，輸入信號與反饋信號以電壓形式疊加為串聯(lián)反饋。疊加為串聯(lián)反饋。Ud=Ui-Uf9 在輸入端，輸入信號與反饋信號以電流形式在輸入端，輸入信號與反饋信號以電流形式疊加為并聯(lián)反饋。疊加為并聯(lián)反饋。Id=Ii-If10串聯(lián)串聯(lián)反饋反饋并聯(lián)并聯(lián)反饋反饋11 在輸出端，反饋信號的取樣對象為輸出電壓時在輸出端，反饋信號的取樣對象為輸出電壓時為電壓反饋為電壓反饋（即反饋信號正比于輸出電壓）（即反饋信號正比于輸出電壓）。電壓反饋12 在輸出端，反饋信號的取樣對象為輸出電流在輸出端，反

6、饋信號的取樣對象為輸出電流時為電流反饋時為電流反饋（即反饋信號正比于輸出電流）（即反饋信號正比于輸出電流） 。13 影響電路直流性能的反饋稱直流反饋。主要用于穩(wěn)影響電路直流性能的反饋稱直流反饋。主要用于穩(wěn)定靜態(tài)工作點。定靜態(tài)工作點。 影響電路動態(tài)性能的反饋稱交流反饋。主要用于影響電路動態(tài)性能的反饋稱交流反饋。主要用于改善放大電路的動態(tài)性能，如提高改善放大電路的動態(tài)性能，如提高A的穩(wěn)定性、增加的穩(wěn)定性、增加ri，降低，降低ro，增大，增大BW，改善輸出波形、抑制干擾等。，改善輸出波形、抑制干擾等。：引入反饋的環(huán)路中，只要有一處有電容：引入反饋的環(huán)路中，只要有一處有電容“隔直隔直”，則為交流反饋。

7、，則為交流反饋。在直接耦合放大電路中，即可傳輸交流信號，也可在直接耦合放大電路中，即可傳輸交流信號，也可傳輸直流信號，此時引入的反饋為交、直流反饋。傳輸直流信號，此時引入的反饋為交、直流反饋。14vIvO- -+C2C1R1R2交、直流交、直流反饋反饋交流交流反饋反饋vIvO- -+CR1R2R3vIvO- -+R1R2R3直流通路直流通路vIvO- -+R1R2R3交流通路交流通路vIvO- -+R1R2R3交流通路交流通路直流負反饋直流負反饋15 若反饋網絡連接在同一級放大電路的輸出與輸若反饋網絡連接在同一級放大電路的輸出與輸入之間，只能影響該級電路的性能，稱本級反饋。入之間，只能影響該級

8、電路的性能，稱本級反饋。 若反饋網絡連接若反饋網絡連接多級放大電路的輸出多級放大電路的輸出與輸入之間，對多級與輸入之間，對多級放大電路的性能有影放大電路的性能有影響，稱級間反饋。響，稱級間反饋。16iX基本放大基本放大A反饋網絡反饋網絡FfXdXoX+fidXXX doXAXofXFX由方框圖可得：由方框圖可得：dXAFiofXXAfdiXXX dddXAFXXAAFAA1f閉環(huán)增益閉環(huán)增益fA（1）閉環(huán)增益的一般表達式）閉環(huán)增益的一般表達式17（2）閉環(huán)增益一般表達式的分析）閉環(huán)增益一般表達式的分析a）反饋深度）反饋深度AF1開環(huán)增益開環(huán)增益AfA與閉環(huán)增益與閉環(huán)增益之比，反映了反饋對之比，

9、反映了反饋對放大電路的影響。放大電路的影響。若若11 AFAA f，則，則，即引入反饋后增益，即引入反饋后增益下降，這種反饋為負反饋。下降，這種反饋為負反饋。11 AFAA f若若，則，則，即引入反饋后增益，即引入反饋后增益增加，這種反饋為正反饋。增加，這種反饋為正反饋。01 AF若若，則，則fA，說明放大電路沒有，說明放大電路沒有輸入信號時也有輸出，此時電路處于自激振蕩狀態(tài)。輸入信號時也有輸出，此時電路處于自激振蕩狀態(tài)。18AFb）環(huán)路增益）環(huán)路增益c）深度負反饋時增益的近似表達式）深度負反饋時增益的近似表達式凈輸入量經基本放大電路凈輸入量經基本放大電路和反饋網絡巡環(huán)一周所具和反饋網絡巡環(huán)一

10、周所具有的增益稱環(huán)路增益。有的增益稱環(huán)路增益。AF也是描述反饋放大電路性能的重要指標。也是描述反饋放大電路性能的重要指標。1AF當當時，相應的負反饋稱深度負反饋，則時，相應的負反饋稱深度負反饋，則FAFAA11f19 在輸出回路中，按在輸出回路中，按Xf的來源不同，有電壓反饋的來源不同，有電壓反饋和電流反饋；在輸入回路中，按和電流反饋；在輸入回路中，按Xf的接入方式不同，的接入方式不同，又分串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。它們的不同組合，使又分串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。它們的不同組合，使負反饋放大電路有以下四種組態(tài)：負反饋放大電路有以下四種組態(tài)：電壓串聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負

11、反饋電壓并聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋201、電壓串聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋1）用瞬時極性法判斷正負）用瞬時極性法判斷正負反饋。反饋。ifidUUUU 負反饋負反饋2）由輸出端判斷電壓或電流）由輸出端判斷電壓或電流反饋。反饋。當當0o U時，時，0f U故為電壓反饋故為電壓反饋3）由輸入端判斷串聯(lián)或并聯(lián)反饋。）由輸入端判斷串聯(lián)或并聯(lián)反饋。fidUUU 電壓比較，故為串聯(lián)反饋電壓比較，故為串聯(lián)反饋又該電路為直接耦合，即為交直流反饋。又該電路為直接耦合，即為交直流反饋。211RRRUofU21 uo uf ud uo電壓負反饋可以穩(wěn)定輸出電壓電壓負反饋可以穩(wěn)定輸出電壓dou.UUA ofu.

12、UUF uuuufFAAA1221）用瞬時極性法判斷正負反饋。）用瞬時極性法判斷正負反饋。負反饋負反饋2）由輸出端判斷電壓或電流反饋。）由輸出端判斷電壓或電流反饋。電壓反饋電壓反饋3）由輸入端判斷串聯(lián)或并聯(lián)反饋。）由輸入端判斷串聯(lián)或并聯(lián)反饋。串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋4）由反饋信號判斷直流或或交流反饋。）由反饋信號判斷直流或或交流反饋。交流反饋交流反饋232、電流并聯(lián)負反饋、電流并聯(lián)負反饋1）判斷反饋極性。）判斷反饋極性。負反饋負反饋2）判斷電壓或電流反饋。）判斷電壓或電流反饋。電流反饋電流反饋3）判斷串聯(lián)或并聯(lián)反饋。）判斷串聯(lián)或并聯(lián)反饋。并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋4）判斷直流或或交流反饋。）判斷直流或或交流反饋

13、。交直流反饋交直流反饋電流反饋能穩(wěn)定輸出電流。電流反饋能穩(wěn)定輸出電流。 io if ii io uR3 .doiIIA.ofiIIFiiFAAA1iif241）判斷反饋極性。）判斷反饋極性。負反饋負反饋2）判斷電壓或電）判斷電壓或電流反饋。流反饋。電流反饋電流反饋3）判斷串聯(lián)或并聯(lián)反饋。）判斷串聯(lián)或并聯(lián)反饋。并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋4）判斷直流或或交流反饋。）判斷直流或或交流反饋。交直流反饋交直流反饋253、電壓并聯(lián)負反饋、電壓并聯(lián)負反饋1）判斷反饋極性。）判斷反饋極性。負反饋負反饋2）判斷電壓或電流反饋。）判斷電壓或電流反饋。電壓反饋電壓反饋3）判斷串聯(lián)或并聯(lián)反饋。）判斷串聯(lián)或并聯(lián)反饋。并聯(lián)反饋并聯(lián)

14、反饋4）判斷直流或或交流反饋。）判斷直流或或交流反饋。交直流反饋交直流反饋fiiiii 電流比較電流比較電壓反饋能穩(wěn)定輸出電壓。電壓反饋能穩(wěn)定輸出電壓。uo if ii uo rAdo.IUofg.UIF grrrfFAAA1261）判斷反饋極性。）判斷反饋極性。負反饋負反饋2）判斷電壓或電流反饋。）判斷電壓或電流反饋。電壓反饋電壓反饋3）判斷串聯(lián)或并聯(lián)反饋。）判斷串聯(lián)或并聯(lián)反饋。并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋4）判斷直流或或交流反饋。）判斷直流或或交流反饋。 交直流反饋交直流反饋FsBiii 274、電流串聯(lián)負反饋、電流串聯(lián)負反饋1）判斷反饋極性。）判斷反饋極性。負反饋負反饋2）判斷電壓或電流反饋。）判斷

15、電壓或電流反饋。 fUfU LIUU ff電流反饋電流反饋3）判斷串聯(lián)或并聯(lián)反饋。）判斷串聯(lián)或并聯(lián)反饋。串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋4）判斷直流或交流反饋。）判斷直流或交流反饋。gAdo.UIofr.IUF rgggfFAAA1IL Uf Ud IL Uf 281）判斷反饋極性。）判斷反饋極性。負反饋負反饋2）判斷電壓或電流反饋。）判斷電壓或電流反饋。CEfiiu 電流反饋電流反饋3）判斷串聯(lián)或并聯(lián)反饋。）判斷串聯(lián)或并聯(lián)反饋。串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋4）判斷直流或或交流反饋。）判斷直流或或交流反饋。 交直流反饋交直流反饋294.3 負反饋對放大電路的影響負反饋對放大電路的影響負反饋對增益的影響負反饋對增益的影響負

16、反饋對非線性失真的影響負反饋對非線性失真的影響負反饋對通頻帶的影響負反饋對通頻帶的影響負反饋對輸入電阻的影響負反饋對輸入電阻的影響負反饋對輸出電阻的影響負反饋對輸出電阻的影響負反饋對噪聲、干擾和溫漂的影響負反饋對噪聲、干擾和溫漂的影響引入負反饋后，雖然放大倍數降低了，但對電路的引入負反饋后，雖然放大倍數降低了，但對電路的性能有多方面的改善，改善的程度都與反饋深度性能有多方面的改善，改善的程度都與反饋深度FA 1有關。有關。304.3.1 4.3.1 負反饋對增益的影響負反饋對增益的影響環(huán)境溫度、電源電壓的變化，電路元、器件參數環(huán)境溫度、電源電壓的變化，電路元、器件參數和特性的變化都會使放大電路

17、的增益發(fā)生變化。和特性的變化都會使放大電路的增益發(fā)生變化。1、深度負反饋情況、深度負反饋情況11 FAFFAAA11f 放大電路的增益與電路的性能無關。放大電路的增益與電路的性能無關。反饋網絡一般由性能穩(wěn)定的無源線性元件組成。反饋網絡一般由性能穩(wěn)定的無源線性元件組成。2、一般情況、一般情況負反饋對放大電路增益穩(wěn)定性改善的程度通常用增負反饋對放大電路增益穩(wěn)定性改善的程度通常用增益的相對變化率來衡量。益的相對變化率來衡量。31在不考慮相位關系情況下在不考慮相位關系情況下AFAA 1f22)1 (1)1 ()1 (AFAFAFAFdAdAfAAAFAAd11dff 有反饋時增益的穩(wěn)定性比無反饋時提高

18、了有反饋時增益的穩(wěn)定性比無反饋時提高了(1+AF)倍。倍。dAAFdAf2)1 (1324.3.24.3.2負反饋對非線性失真的影響負反饋對非線性失真的影響 失真的反饋信號，使凈輸入產生相反的失真，從而失真的反饋信號，使凈輸入產生相反的失真，從而彌補了放大電路本身的非線性失真彌補了放大電路本身的非線性失真。33 負反饋可以改善放大電路的非負反饋可以改善放大電路的非線性失真，但是只能改善反饋環(huán)內線性失真，但是只能改善反饋環(huán)內產生的非線性失真。產生的非線性失真。 在非線性失真不太嚴重時，在非線性失真不太嚴重時，輸出波形中的非線性失真系數近輸出波形中的非線性失真系數近似減小為原來的似減小為原來的1/

19、（1+AF）。）。344.3.34.3.3負反饋對通頻帶的影響負反饋對通頻帶的影響無反饋時無反饋時Hm1ffjAA 中頻增益中頻增益引入負反饋后引入負反饋后FAAA 1fHmmfHmHmf)1(1111fFAfjAffjAFffjAA 閉環(huán)中頻增益閉環(huán)中頻增益FAAAmmmf1 設設FF 純阻性純阻性35HmHf)1(fFAf 無反饋時無反饋時HLHfffBW 引入負反饋后引入負反饋后HfLfHfffffBW Hfmf)1(fFABW 引入負反饋后通頻帶展寬為（引入負反饋后通頻帶展寬為（1+AmF）倍，但中）倍，但中頻增益下降為無反饋時的頻增益下降為無反饋時的1/ （1+AmF）。故增益帶寬）

20、。故增益帶寬積基本不變。積基本不變。BWABWA mfmf可見，負反饋的反饋可見，負反饋的反饋深度愈深，通頻帶展深度愈深，通頻帶展得就愈寬，中頻增益得就愈寬，中頻增益下降愈多。下降愈多。364.3.44.3.4負反饋對輸入電阻的影響負反饋對輸入電阻的影響負反饋對輸入電阻的影響與反饋加入的方式有關，負反饋對輸入電阻的影響與反饋加入的方式有關，即與串聯(lián)或并聯(lián)反饋有關。即與串聯(lián)或并聯(lián)反饋有關。(1) 串聯(lián)負反饋使輸入電阻增加串聯(lián)負反饋使輸入電阻增加iiifIUr iuuddIFAUU ifd IUU iduu )1(IUFA iuu)1(rFA 以電壓串聯(lián)負反饋為例：以電壓串聯(lián)負反饋為例：37(2)

21、并聯(lián)負反饋使輸入電阻減小并聯(lián)負反饋使輸入電阻減小iif iIUr sriiiFAIIU osiiUFIU fiiIIU sri1FAr 以電壓并聯(lián)負反饋為例：以電壓并聯(lián)負反饋為例：384.3.54.3.5負反饋對輸出電阻的影響負反饋對輸出電阻的影響(1) 電壓負反饋使輸出電阻減小電壓負反饋使輸出電阻減小電壓負反饋可以使輸出電阻減小電壓負反饋可以使輸出電阻減小，穩(wěn)定輸出電壓。輸穩(wěn)定輸出電壓。輸出電阻小，帶負載能力強，輸出電壓的降落就小，穩(wěn)出電阻小，帶負載能力強，輸出電壓的降落就小，穩(wěn)定性就好。定性就好。FArIUr 1oooofodoorXAUI fdXAXA oUFA ooorFAUU oo)

22、1(rFAU 39（2）電流負反饋使輸出電阻增加）電流負反饋使輸出電阻增加電流負反饋可以使輸出電阻增加，穩(wěn)定輸出電流。電流負反饋可以使輸出電阻增加，穩(wěn)定輸出電流。oodorUXAI fdXAXA oIFA oooorUIFAI ooo)1(rUIFA oooof)1(rFAIUr 404.3.6 4.3.6 負反饋對噪聲、干擾和溫漂的影響負反饋對噪聲、干擾和溫漂的影響原理同負反饋對放大電路非線性失真的改善。原理同負反饋對放大電路非線性失真的改善。負反饋只對反饋環(huán)內的噪聲和干擾有抑制作用。負反饋只對反饋環(huán)內的噪聲和干擾有抑制作用。414、反饋信號與外加輸入信號的求和方式不同，對放、反饋信號與外加

23、輸入信號的求和方式不同，對放大電路的輸入電阻產生的影響不同。串聯(lián)負反饋使輸大電路的輸入電阻產生的影響不同。串聯(lián)負反饋使輸入電阻增大；并聯(lián)負反饋使輸入電阻減小。但與反饋入電阻增大；并聯(lián)負反饋使輸入電阻減小。但與反饋信號在輸出端的采樣方式無關。信號在輸出端的采樣方式無關。1、負反饋使電路增益下降，但提高了增益的穩(wěn)定性。、負反饋使電路增益下降，但提高了增益的穩(wěn)定性。2、負反饋在犧牲增益的前提下，展寬了通頻帶，但、負反饋在犧牲增益的前提下，展寬了通頻帶，但閉環(huán)的增益帶寬積閉環(huán)的增益帶寬積AmfBWf與開環(huán)的增益帶寬積與開環(huán)的增益帶寬積AmBW近似相等。近似相等。3、負反饋能改善環(huán)內的非線性失真，但對信

24、號的失、負反饋能改善環(huán)內的非線性失真，但對信號的失真無能為力。真無能為力。425、反饋信號在輸出端采樣方式不同，對放大電路、反饋信號在輸出端采樣方式不同，對放大電路的輸出電阻產生的影響不同。電壓負反饋使輸出的輸出電阻產生的影響不同。電壓負反饋使輸出電阻減小；電流負反饋使輸出電阻增大。但與反電阻減小；電流負反饋使輸出電阻增大。但與反饋信號在輸入端的比較方式無關。饋信號在輸入端的比較方式無關。6、電壓負反饋可穩(wěn)定輸出電壓；電流負反饋可穩(wěn)、電壓負反饋可穩(wěn)定輸出電壓；電流負反饋可穩(wěn)定輸出電流。定輸出電流。7、負反饋對放大電路的影響均與反饋深度（、負反饋對放大電路的影響均與反饋深度（1+AF）有關。負反

25、饋越深，改善的效果越顯著，但放大倍有關。負反饋越深，改善的效果越顯著，但放大倍數下降越多。數下降越多。434.4 深度負反饋放大電路的增益計算深度負反饋放大電路的增益計算利用公式利用公式FA1f 根據不同的反饋阻態(tài)，其步驟為：根據不同的反饋阻態(tài)，其步驟為：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):ofuUUF iouuf1UUFA ofrIUF iorsf1UIFA ofsUIF iosrf1IUFA ofiIIF ioiif1IIFA ioufUUA Xi= Xd+ Xf= Xd(1+AF)fiUU 并聯(lián)反饋時：并聯(lián)反饋時：fiII 0fid XXX串聯(lián)反

26、饋時：串聯(lián)反饋時：441.電壓串聯(lián)負反饋的計算電壓串聯(lián)負反饋的計算ofuUUF fouuf1UUFA 211RRR fiUU 串聯(lián)反饋時：串聯(lián)反饋時：uiouf1FUUA 121RR 45ofuUUF fe1e1RRR uiouf1FUUA fiUU e1f1RR ofuUUF uiouf1FUUA 462.電流串聯(lián)負反饋的計算電流串聯(lián)負反饋的計算ofrIUF iLoioufURIUUA forsf1UIFA 1o1ffRIRRRRU 1f1RRRRR 11fRRRRR fiUU 串聯(lián)反饋時：串聯(lián)反饋時：LsfRA L11fRRRRRR 47ofrIUF LsfiLoioufRAURIUUA

27、forsf1UIFA o1efIRU ofrIUF e1R e11R forsf1UIFA ioufUUA iLoURI LsfRA e1LRR 483.電壓并聯(lián)負反饋的計算電壓并聯(lián)負反饋的計算ofsUIF iosrf1IUFA ioufUUA 虛短虛短（虛地）（虛地）fofRUI f1R 并聯(lián)反饋時：并聯(lián)反饋時：fiII fR 1ioRIU 1rfRA 1fRR 49ofsUIF iosrf1IUFA srfsioioufRARIUUUA ofsUIF fofRUI f1R iosrf1IUFA fR sousfUUA sioRrRIUifSsrfRAsfRR 504.電流并聯(lián)負反饋的計算電

28、流并聯(lián)負反饋的計算ofiIIF ioiif1IIFA ioufUUA 虛短虛短（虛地）（虛地）o3f3fIRRRI 3f3RRR 并聯(lián)反饋時：并聯(lián)反饋時：fiII 3f3RRR 1iLoRIRI if1LARR 1L3f)1(RRRR 51oe2fe2fIRRRI ofiIIF e2fe2RRR ioiif1IIFA e2fe2RRR sUUAouf)(siLoifrRIRIifsLARRsLe2f)1(RRRR ofiIIF ioiif1IIFA ifsLsiLoioufARRRIRIUUA 524.5 負反饋放大電路的穩(wěn)定性分析負反饋放大電路的穩(wěn)定性分析n產生自激振蕩的原因及條件產生自激振

29、蕩的原因及條件n穩(wěn)定判據及穩(wěn)定裕度穩(wěn)定判據及穩(wěn)定裕度n穩(wěn)定運行的頻率補償措施穩(wěn)定運行的頻率補償措施53 自激振蕩自激振蕩：即使沒有外加輸入信號，：即使沒有外加輸入信號，放大電路仍有一定頻率和幅度的輸出信放大電路仍有一定頻率和幅度的輸出信號號 。這就破壞了正常的放大功能。故放。這就破壞了正常的放大功能。故放大電路應避免產生自激振蕩。大電路應避免產生自激振蕩。 544.5.1 4.5.1 產生自激振蕩的原因及產生自激振蕩的原因及條件條件 負反饋作用負反饋作用:在中頻范圍內，放大電路的輸入在中頻范圍內，放大電路的輸入信號與反饋信號一般是同相的，凈輸入信號的幅信號與反饋信號一般是同相的，凈輸入信號的幅

30、值小于輸入信號的幅值。值小于輸入信號的幅值。55 當信號頻率超出了中頻范圍（頻率超過了上限頻當信號頻率超出了中頻范圍（頻率超過了上限頻率），放大電路中的電抗元件必然產生率），放大電路中的電抗元件必然產生附加相移附加相移，如果附加相位差達到如果附加相位差達到180180度，那么原來的負反饋就變度，那么原來的負反饋就變成了正反饋。成了正反饋。56 放大電路內部的噪聲信號在正反饋的放大電路內部的噪聲信號在正反饋的作用下，多次循環(huán)放大，幅度越來越大，作用下，多次循環(huán)放大，幅度越來越大，最后受器件非線性限制，變成等幅的振蕩最后受器件非線性限制，變成等幅的振蕩信號。即使沒有輸入信號照常有輸出，即信號。即使

31、沒有輸入信號照常有輸出，即產生了自激振蕩產生了自激振蕩。57fid.XXX0.iXdfd.0XAFXX1-=AF自激震蕩條件自激震蕩條件1801)(2nFA1| AF58相位平衡條件相位平衡條件幅度平衡條件幅度平衡條件1801)(2nFA1| AF594.5.2 4.5.2 穩(wěn)定判據及穩(wěn)定裕度穩(wěn)定判據及穩(wěn)定裕度一種方法一種方法0|20|20|20.FAFA1|lg|lg|lg1AF自激震蕩條件自激震蕩條件1|.FA180FA180FA 穩(wěn)定穩(wěn)定 不穩(wěn)定不穩(wěn)定60另一種方法另一種方法180FAdbFA0|20.|lg1|.FAdbFA0|20.|lg1|.FA 穩(wěn)定穩(wěn)定 不穩(wěn)定不穩(wěn)定61 穩(wěn)定穩(wěn)

32、定 不穩(wěn)定不穩(wěn)定62負反饋放大電路的穩(wěn)定裕度負反饋放大電路的穩(wěn)定裕度 為了使設計的負反饋放大電路能穩(wěn)定可靠地工為了使設計的負反饋放大電路能穩(wěn)定可靠地工作，不但要求在預定的工作條件下不產生自激振蕩，作，不但要求在預定的工作條件下不產生自激振蕩，而且當環(huán)境溫度、電路參數及電源電壓等因素在一而且當環(huán)境溫度、電路參數及電源電壓等因素在一定范圍內變化時也能滿足穩(wěn)定條件，為此要求放大定范圍內變化時也能滿足穩(wěn)定條件，為此要求放大電路要有一定的穩(wěn)定裕度。電路要有一定的穩(wěn)定裕度。穩(wěn)定裕度：放大電路遠離自激的程度。穩(wěn)定裕度：放大電路遠離自激的程度。增益裕度增益裕度（幅度裕度）（幅度裕度）相位裕度相位裕度63（1）

33、增益裕度）增益裕度Gm AF= 180 時的時的FAlg20偏離偏離0dB的數值為增益裕的數值為增益裕度度Gm，即，即cffFAGlg20m對于穩(wěn)定電路，對于穩(wěn)定電路，Gm0。Gm越負，電路越穩(wěn)定。越負，電路越穩(wěn)定。一般要求一般要求Gm -10dB。（2）相位裕度）相位裕度 m)(1800mf0lg20FA時，時，| AF|偏離偏離180 的數值為相位裕度的數值為相位裕度 m ，對于穩(wěn)定電路，對于穩(wěn)定電路， m 180 。 m越大，電路越穩(wěn)定。越大，電路越穩(wěn)定。一般要求一般要求Gm45 。即即644.5.3 負反饋放大電路的穩(wěn)定性分析|20|20|20.FAFA1|lg|lg|lg)jf/10

34、)(1jf/10)(1jf/10(1765u410.A65 值越大（負反饋越強），相應值越大（負反饋越強），相應 越大，電路越大，電路就越容易產生自激振蕩。就越容易產生自激振蕩。FAF 若為了使放大電路穩(wěn)定，減小若為了使放大電路穩(wěn)定，減小 值，則反饋深度不值，則反饋深度不夠，對性能改善不利。夠，對性能改善不利。F如何才能兩者兼顧？如何才能兩者兼顧？：在基本放大電路或反饋網絡中，添加由：在基本放大電路或反饋網絡中，添加由電容或電容或RC元件組成的補償電路，來改變放大電路的元件組成的補償電路，來改變放大電路的頻率特性，以滿足所要求的穩(wěn)定裕度。頻率特性，以滿足所要求的穩(wěn)定裕度。66671、正確判斷反

35、饋類型：、正確判斷反饋類型：2、了解負反饋對放大電路性能的影響、了解負反饋對放大電路性能的影響3、深度負反饋放大電路的增益計算、深度負反饋放大電路的增益計算4、正確判斷負反饋放大電路的穩(wěn)定性、正確判斷負反饋放大電路的穩(wěn)定性68例題分析Chapter 469例1設設Aud=105，R1=2k，R2=18k1）試估算反饋系數）試估算反饋系數F、反饋深度、反饋深度（1+AudF）；）；2）估算閉環(huán)增益）估算閉環(huán)增益Auf；3）若集成運放的開環(huán)增益）若集成運放的開環(huán)增益Aud的相對變化量為的相對變化量為10%10%，求閉環(huán)增益，求閉環(huán)增益Auf的的相對變化量；相對變化量；解：解：1）反饋系數為：）反饋系數為：ofuUUF 21