第四章反饋放大器ppt課件

1、第四章第四章反饋放大器反饋放大器本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容本章主要講述反饋的基本概念、負反饋放大電路本章主要講述反饋的基本概念、負反饋放大電路的方框圖和一般表達式、負反饋放大電路的組態(tài)及其判的方框圖和一般表達式、負反饋放大電路的組態(tài)及其判別方法、深度負反饋放大倍數(shù)的估算方法、負反饋對放別方法、深度負反饋放大倍數(shù)的估算方法、負反饋對放大電路性能的影響等。重點掌握負反饋放大電路組態(tài)的大電路性能的影響等。重點掌握負反饋放大電路組態(tài)的判別方法、正確理解深度負反饋條件下放大倍數(shù)的含義判別方法、正確理解深度負反饋條件下放大倍數(shù)的含義及估算方法、掌握各種負反饋對放大電路性能的影響；及估算方法、掌握各種負反饋對

2、放大電路性能的影響；了解負反饋放大電路產(chǎn)生自激振蕩的原因。了解負反饋放大電路產(chǎn)生自激振蕩的原因。4.1.1反饋的基本概念反饋的基本概念反響：將電子系統(tǒng)的輸出量輸出電壓或輸出反響：將電子系統(tǒng)的輸出量輸出電壓或輸出電流），通過一定的電路形式，部分或全部電流），通過一定的電路形式，部分或全部作用到輸入回路，以影響其輸入量輸入電作用到輸入回路，以影響其輸入量輸入電壓或輸入電流的過程，稱之為反饋。壓或輸入電流的過程，稱之為反饋。4.1反饋的基本概念與分類反饋的基本概念與分類hfeibicvceIbvbe hrevcehiehoe內(nèi)部反饋內(nèi)部反饋外部反饋外部反饋這里討論外部反饋。這里討論外部反饋。v反饋通

3、路輸出信號被送回到輸入回路的通路。反饋通路輸出信號被送回到輸入回路的通路。v開環(huán)和閉環(huán)開環(huán)和閉環(huán) 凈輸入量 反反饋饋放放大大電電路路的的一一般般框框圖圖 輸入量 基基本本放放大大電電路路 反反饋饋網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò) 輸出量 反饋量 注意電路中注意電路中信號的流向信號的流向沒有反饋回路，開環(huán)沒有反饋回路，開環(huán)有反饋回路，閉環(huán)有反饋回路，閉環(huán)v正反饋和負反饋正反饋和負反饋v正反饋：反饋使凈輸入電量增加，從而使輸出量正反饋：反饋使凈輸入電量增加，從而使輸出量增大。增大。v負反饋：反饋使凈輸入電量減小，從而使輸出量負反饋：反饋使凈輸入電量減小，從而使輸出量減小。減小。v直流反饋和交流反饋直流反饋和交流反饋v直流

4、反饋：直流信號的反饋。直流反饋：直流信號的反饋。v交流反饋：交流信號的反饋。交流反饋：交流信號的反饋。場效應(yīng)管放大器場效應(yīng)管放大器RS和電容和電容C2構(gòu)成直流反饋，構(gòu)成直流反饋，若若C2斷開，則為交直流反饋斷開，則為交直流反饋IDVS （IDRS） VGS ID4.1.2反饋的基本類型反饋的基本類型電壓反饋和電流反饋電壓反饋和電流反饋: :根據(jù)反饋網(wǎng)絡(luò)和輸出回路的連接方根據(jù)反饋網(wǎng)絡(luò)和輸出回路的連接方式：串聯(lián)還是并聯(lián)。式：串聯(lián)還是并聯(lián)。電壓反饋電壓反饋 并聯(lián)，反饋信號取自輸出電壓的部分或全部。并聯(lián)，反饋信號取自輸出電壓的部分或全部。電流反饋電流反饋 串聯(lián)，反饋信號取自輸出電流。串聯(lián)，反饋信號取自

5、輸出電流。AFRLvo電壓電壓反響反響電流電流反響反響iovoFARLio串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋：根據(jù)反饋網(wǎng)絡(luò)和串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋：根據(jù)反饋網(wǎng)絡(luò)和輸入回路的連接方式：串聯(lián)還是并聯(lián)。輸入回路的連接方式：串聯(lián)還是并聯(lián)。串聯(lián)反饋：反饋信號與輸入信號以電壓串聯(lián)反饋：反饋信號與輸入信號以電壓相加減的形式在輸入端出現(xiàn)。相加減的形式在輸入端出現(xiàn)。vd = vi vf并聯(lián)反饋：反饋信號與輸并聯(lián)反饋：反饋信號與輸入信號以電流相加減的形入信號以電流相加減的形式在輸入端出現(xiàn)。式在輸入端出現(xiàn)。id = ii ifAFiiifisiidRSRSAFvivdvfvsfXiXfXiXfXiXfXiX電壓串聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋

6、vo 經(jīng)經(jīng) Rf 與與 R1 分壓反饋到輸入回路，分壓反饋到輸入回路，故有反饋。故有反饋。RL = 0，無反饋，故為電壓反饋。，無反饋，故為電壓反饋。vf = voR1/(R1 + Rf) 也說明是電壓反饋。也說明是電壓反饋。電壓反饋還是電流反饋的判別方法：電壓反饋還是電流反饋的判別方法：1、從反饋網(wǎng)絡(luò)與輸出回路的連接判別取樣對象；、從反饋網(wǎng)絡(luò)與輸出回路的連接判別取樣對象；2、采用將負載電阻、采用將負載電阻RL短路即令輸出電壓為零），分析反饋短路即令輸出電壓為零），分析反饋信號是否存在，若不存在，則為電壓反饋，反之則為電流反饋。信號是否存在，若不存在，則為電壓反饋，反之則為電流反饋。vd =

7、vi vf 故為串聯(lián)反饋。故為串聯(lián)反饋。串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋的判別方法：串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋的判別方法：1、從反饋網(wǎng)絡(luò)與輸入回路的連接方式判別；、從反饋網(wǎng)絡(luò)與輸入回路的連接方式判別；2、采用將輸入端短路即令輸入電壓為零），分析在輸入回、采用將輸入端短路即令輸入電壓為零），分析在輸入回路中，反饋信號是否還能加到基本放大器的輸入回路中，若能，路中，反饋信號是否還能加到基本放大器的輸入回路中，若能，則為串聯(lián)反饋，若不能，則為并聯(lián)反饋。則為串聯(lián)反饋，若不能，則為并聯(lián)反饋。Vi = 0，有反饋，故為串聯(lián)反饋。，有反饋，故為串聯(lián)反饋。反饋極性的判別方法：瞬時極性法反饋極性的判別方法：瞬時極性法先假定輸入信

8、號處于某一瞬時極性，然后先假定輸入信號處于某一瞬時極性，然后推導(dǎo)出電路中有關(guān)電壓的瞬時極性和電流的瞬時流向，最后推導(dǎo)出電路中有關(guān)電壓的瞬時極性和電流的瞬時流向，最后判斷反饋信號隨機加強還是削弱輸入信號。判斷反饋信號隨機加強還是削弱輸入信號。Vs(+) Vi(+) Vo(+) Vf(+)Vd=Vi-Vf為負反饋。為負反饋。本電路為電壓串聯(lián)負反饋放大器。本電路為電壓串聯(lián)負反饋放大器。分析：分析：輸入信號輸入信號Vi，反饋信號，反饋信號Vf，差值信號差值信號Vd=Vi-Vf輸出信號輸出信號Vo，有，有基本放大器的電壓放大倍數(shù)：基本放大器的電壓放大倍數(shù)：oVdVAV反饋網(wǎng)絡(luò)的反向傳輸系數(shù)：反饋網(wǎng)絡(luò)的反

9、向傳輸系數(shù)：fVoVFV電壓負反饋的特點：穩(wěn)定電壓，輸出電阻減小。電壓負反饋的特點：穩(wěn)定電壓，輸出電阻減小。R 為輸入回路和輸出回路的公共電阻，為輸入回路和輸出回路的公共電阻，故有反饋。故有反饋。RL = 0，反饋存在，故為電流反饋。，反饋存在，故為電流反饋。vf = ioR ，也說明是電流反饋。，也說明是電流反饋。vd = vi vf 故為串聯(lián)反饋。故為串聯(lián)反饋。電流串聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋Vs(+) Vi(+) Vo(+) Vf(+)Vd=Vi-Vf為負反饋。為負反饋。瞬時極性法判別反饋極性：瞬時極性法判別反饋極性：本電路電流串聯(lián)負反饋放大器。本電路電流串聯(lián)負反饋放大器。分析：分析：輸入信

10、號輸入信號Vi，反饋信號，反饋信號Vf，差值信號差值信號Vd=Vi-Vf輸出信號輸出信號Io，有，有基本放大器的放大倍數(shù)：基本放大器的放大倍數(shù)：oGdIAV反饋系數(shù)：反饋系數(shù)：fRoVFI電流負反饋的特點：穩(wěn)定輸出電流，輸出電阻增大。電流負反饋的特點：穩(wěn)定輸出電流，輸出電阻增大。輸出信號通過輸出信號通過Rf 送回到輸入回路，送回到輸入回路，故有反饋。故有反饋。RL = 0，無反饋，故為電壓反饋。，無反饋，故為電壓反饋。id = ii if ，故為并聯(lián)反饋。，故為并聯(lián)反饋。電壓并聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋Vs(+) V-(+) Vo(-) If流向如圖流向如圖Id=Ii-If為負反饋。為負反饋。瞬時

11、極性法判別反饋極性：瞬時極性法判別反饋極性：本電路電壓并聯(lián)負反饋放大器。本電路電壓并聯(lián)負反饋放大器。分析：分析：輸入信號輸入信號Ii，反饋信號，反饋信號If，差值信號差值信號Id=Ii-If輸出信號輸出信號Vo，有，有基本放大器的放大倍數(shù)：基本放大器的放大倍數(shù)：oRdVAI反饋系數(shù)：反饋系數(shù)：fGoIFV電壓負反饋的特點：穩(wěn)定電壓，輸出電阻減小。電壓負反饋的特點：穩(wěn)定電壓，輸出電阻減小。Rf 介于輸入回路和輸出回路，介于輸入回路和輸出回路，故有反饋。故有反饋。RL = 0，反饋存在，故為電流反饋。，反饋存在，故為電流反饋。id = ii if，故為并聯(lián)反饋。，故為并聯(lián)反饋。電流并聯(lián)負反饋電流并

12、聯(lián)負反饋反饋使凈輸入電流反饋使凈輸入電流 id id 減小，為負反饋。減小，為負反饋。本電路電流并聯(lián)負反饋放大器。本電路電流并聯(lián)負反饋放大器。分析：分析：基本放大器的放大倍數(shù)：基本放大器的放大倍數(shù)：oIdIAI反饋系數(shù)：反饋系數(shù)：fIoIFIIf例：如圖中所示各電路中，試判斷有例：如圖中所示各電路中，試判斷有哪些交流反饋，分別指出其反饋類哪些交流反饋，分別指出其反饋類型和反饋極性。設(shè)電容的容抗可以型和反饋極性。設(shè)電容的容抗可以忽略。忽略。解：判斷有無反饋和反饋類型：解：判斷有無反饋和反饋類型： R6和和C5組成級內(nèi)的直流電流串聯(lián)負反饋。組成級內(nèi)的直流電流串聯(lián)負反饋。 R5和和C4組成級間反饋，

13、為交流反饋，電壓并聯(lián)反饋。組成級間反饋，為交流反饋，電壓并聯(lián)反饋。 判斷反饋極性：判斷反饋極性：+-+Vi(+) VB1(+) Vc1(-) VB2(-) VC2 (+) If流向流向如圖如圖Id=Ii-If為正反饋。為正反饋。規(guī)規(guī) 律：律：反饋信號與輸入信號在不同節(jié)點為串聯(lián)反饋信號與輸入信號在不同節(jié)點為串聯(lián)反饋，在同一個節(jié)點為并聯(lián)反饋。反饋，在同一個節(jié)點為并聯(lián)反饋。反饋取自輸出端或輸出分壓端為電壓反反饋取自輸出端或輸出分壓端為電壓反饋，反饋取自非輸出端為電流反饋。饋，反饋取自非輸出端為電流反饋。電壓并聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋第一級電壓串聯(lián)

14、負反饋；第一級電壓串聯(lián)負反饋；第二級電壓并聯(lián)負反饋；第二級電壓并聯(lián)負反饋；級間電壓并聯(lián)負反饋。級間電壓并聯(lián)負反饋。反饋類型的判別步驟反饋類型的判別步驟1. 有無反饋有無反饋 是否存在把輸出回路和輸入回路連接起來的支路。是否存在把輸出回路和輸入回路連接起來的支路。2.交流反饋與直流反饋交流反饋與直流反饋 反饋存在于直流或交流或交直流通路中。反饋存在于直流或交流或交直流通路中。3.正反饋與負反饋正反饋與負反饋 瞬時極性法。瞬時極性法。4. 反饋的組態(tài)反饋的組態(tài) 輸出端：并聯(lián)取電壓；串連取電流。輸出端：并聯(lián)取電壓；串連取電流。 輸入端：串聯(lián)電壓疊加；并聯(lián)分流疊加。輸入端：串聯(lián)電壓疊加；并聯(lián)分流疊加。

15、4.1.3反饋的一般表達式反饋的一般表達式由上述四種反饋放大器可歸由上述四種反饋放大器可歸納出其一般方框圖：納出其一般方框圖：可推導(dǎo)出：可推導(dǎo)出：反饋深度的討論：反饋深度的討論：小結(jié)小結(jié)本節(jié)講述內(nèi)容：本節(jié)講述內(nèi)容：反饋的概念反饋的概念反饋的分類反饋的分類正反饋和負反饋正反饋和負反饋直流反饋和交流反饋直流反饋和交流反饋電壓反饋和電流反饋電壓反饋和電流反饋串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋反饋類型的判別反饋類型的判別反饋的一般表達式和反饋深度反饋的一般表達式和反饋深度4.2負反饋對放大器性能的改善負反饋對放大器性能的改善4.2.1 提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性F1AAAFF2dd (

16、1)AAAFFFd1d1AAAAFAAF 的相對變化量的相對變化量A 的相對變化量的相對變化量放大倍數(shù)穩(wěn)定性提高。放大倍數(shù)穩(wěn)定性提高。 f fdd 11 AA AFAA負反饋，對深度負反饋，對深度負反饋，1AF1，那么，那么1FAF閉環(huán)放大倍數(shù)只決定于反饋網(wǎng)絡(luò)，十分穩(wěn)定。閉環(huán)放大倍數(shù)只決定于反饋網(wǎng)絡(luò)，十分穩(wěn)定。4.2.2擴展通頻帶擴展通頻帶無反饋時：無反饋時： BW = fH fL fH引入反饋后，引入反饋后，fA(f)OAm0.707AmfLfHBWAf(f)Amf0.707AmffLffHfBWfF 1AAAF，H MLHF MFLFH ML , 111AAAAAAA FA FA F，可證

17、明：可證明：fHF = (1 + AF) fHfLF = fL / (1 + AF)= (1 + AF) BWBWF BWF|AMF|=|AM|BW4.2.3減少非線性失真減少非線性失真uf參與參與負反饋負反饋無負反饋無負反饋FufAuiuo+uiduo大大小小uiA接近正弦波接近正弦波4.2.4對放大器輸入電阻和輸出電阻的影響對放大器輸入電阻和輸出電阻的影響一、負反饋對輸入電阻的影響一、負反饋對輸入電阻的影響對輸入電阻的影響取決于反饋信號與輸入信號的連接對輸入電阻的影響取決于反饋信號與輸入信號的連接方式。方式。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：并聯(lián)負反饋使輸入電阻減?。翰⒙?lián)

18、負反饋使輸入電阻減小： 1iifRRAF )1(i ifRAFR 串聯(lián)負反饋輸入電阻等效電路串聯(lián)負反饋輸入電阻等效電路并聯(lián)負反饋輸入電阻等效電路并聯(lián)負反饋輸入電阻等效電路二、負反饋對輸出電阻的影響二、負反饋對輸出電阻的影響對輸出電阻的影響取決于反饋信號與輸出信號對輸出電阻的影響取決于反饋信號與輸出信號的連接方式。的連接方式。電壓并聯(lián)負反饋使輸出電阻減?。弘妷翰⒙?lián)負反饋使輸出電阻減?。?A 為負載開路時的開環(huán)放大倍數(shù)。為負載開路時的開環(huán)放大倍數(shù)。電流串聯(lián)負反饋使輸出電阻增加：電流串聯(lián)負反饋使輸出電阻增加： A 為負載短路時的開環(huán)放大倍數(shù)。為負載短路時的開環(huán)放大倍數(shù)。FARR 1o of )1(o

19、 ofRFAR 電壓串聯(lián)負反饋輸入電阻等效電路電壓串聯(lián)負反饋輸入電阻等效電路電流并聯(lián)負反饋輸入電阻等效電路電流并聯(lián)負反饋輸入電阻等效電路4.2.5 對放大電路穩(wěn)定性的影響對放大電路穩(wěn)定性的影響1. 自激振蕩現(xiàn)象自激振蕩現(xiàn)象 在不加任何輸入信號的情況下，放大電路仍會產(chǎn)生一定在不加任何輸入信號的情況下，放大電路仍會產(chǎn)生一定頻率的信號輸出。頻率的信號輸出。2. 產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因 在高頻區(qū)或低頻區(qū)產(chǎn)生的附加相移達到在高頻區(qū)或低頻區(qū)產(chǎn)生的附加相移達到180，使中頻區(qū)的負反饋在高頻區(qū)或低頻區(qū)變成了正反饋，當(dāng)滿足使中頻區(qū)的負反饋在高頻區(qū)或低頻區(qū)變成了正反饋，當(dāng)滿足了一定的幅值條件時，便產(chǎn)生自激振蕩。了一定的

20、幅值條件時，便產(chǎn)生自激振蕩。FA和和vi = 0AvoviAvo3. 自激振蕩條件自激振蕩條件產(chǎn)生自激振蕩。產(chǎn)生自激振蕩。反饋深度反饋深度時時， 01 FA即即1 FA為為環(huán)環(huán)路路增增益益）（ FA又又)()()()(fa FAFA得自激振蕩的平衡條件：得自激振蕩的平衡條件：1)()(kk FA 180)12()()(kfkan 幅值條件幅值條件相位條件附加相移）相位條件附加相移）FAAA 1F閉環(huán)增益閉環(huán)增益4. 消除自激的方法消除自激的方法 相位補償相位補償在電路中加入在電路中加入 C，或，或 R、C 元件進行相位補償，元件進行相位補償，改變電路的高頻特性，從而破壞自激條件。改變電路的高頻

21、特性，從而破壞自激條件。相位補償形式相位補償形式滯后補償滯后補償電容滯后電容滯后 RC 滯后滯后超前補償：超前補償：密勒效應(yīng)補償密勒效應(yīng)補償小結(jié)小結(jié)本節(jié)講述內(nèi)容：本節(jié)講述內(nèi)容：負反饋能穩(wěn)定放大倍數(shù)；負反饋能穩(wěn)定放大倍數(shù)；負反饋能擴展頻帶；負反饋能擴展頻帶；負反饋能減小非線性失真；負反饋能減小非線性失真；自激振蕩現(xiàn)象自激振蕩現(xiàn)象4.3 深度負反饋放大電路的近似計算深度負反饋放大電路的近似計算4.3.1 深度負反饋的特點深度負反饋的特點4.3.2 具有深度負反饋的放大電路計算舉例具有深度負反饋的放大電路計算舉例為電壓并聯(lián)負反饋，則有：為電壓并聯(lián)負反饋，則有：例例4.4.1 電路如圖所示，假設(shè)各電路均滿足深度負反饋條件，試采用近似計電路如圖所示，假設(shè)各電路均滿足深度負反饋條件，試采用近似計算法計算負反饋放大器的閉環(huán)源電壓增益算法計算負反饋放大器的閉環(huán)源電壓增益AVSF。10,0dfIIIVV111ssVVVIRRoofFFVVVIRR 1oFVSFsVRAVR 為一反相放大器。為一反相放大器。為電流串聯(lián)負反饋，則有：為電流串聯(lián)負反饋，則有：10,0dfVVVIooLVI R()foFoFVIIRI RooLVFsfF