模塊五負(fù)反饋電路

1、模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)5.1 反饋的概念和一般表達(dá)式5.2 負(fù)反饋放大電路的組態(tài)5.3 深度負(fù)反饋放大電路的計(jì)算5.4 負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響5.5 負(fù)反饋對(duì)放大電路的自激及消除模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)放大器中的反饋放大器中的反饋 理解反饋、正反饋、負(fù)反饋、直流反饋、交流理解反饋、正反饋、負(fù)反饋、直流反饋、交流反饋、開(kāi)環(huán)、閉環(huán)、反饋系數(shù)、反饋深度、電壓反饋、開(kāi)環(huán)、閉環(huán)、反饋系數(shù)、反饋深度、電壓反饋、電流反饋、串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋等概念；反饋、電流反饋、串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋等概念；熟悉負(fù)反饋的四種基本組態(tài)，理解各基本組態(tài)中熟悉負(fù)反饋的四種基本組態(tài)，理解各基本組態(tài)中A、 Af 、F的含意；掌握各

2、種基本組態(tài)負(fù)反饋對(duì)的含意；掌握各種基本組態(tài)負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響；放大電路性能的影響； 熟悉強(qiáng)負(fù)反饋放大電路熟悉強(qiáng)負(fù)反饋放大電路增益的估算方法；了解負(fù)反饋放大電路產(chǎn)生自激增益的估算方法；了解負(fù)反饋放大電路產(chǎn)生自激振蕩的條件及消除自激振蕩的方法。振蕩的條件及消除自激振蕩的方法。模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)放大器中的反饋放大器中的反饋5.1 反饋的概念和一般表達(dá)式反饋的概念和一般表達(dá)式 從放大電路輸出回路中取出部分或全部的輸出信號(hào)，通過(guò)適當(dāng)?shù)耐緩交厮偷捷斎攵耍瑢?duì)輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)控的過(guò)程稱為反饋?；痉糯箅娐稟取樣X(jué)id疊加X(jué)0Xi反饋電路FXF 基本放大電路的輸入信號(hào)(凈輸入信號(hào))放大電路輸出信號(hào)

3、反饋信號(hào)含反饋的放大電路輸入信號(hào)負(fù)反饋放大電路的方框圖模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)放大器中的反饋放大器中的反饋單級(jí)或多級(jí)放大器X0Xi反饋網(wǎng)絡(luò)只有正向傳輸，沒(méi)有反向傳輸既有正向傳輸，又有反饋反饋使輸入信號(hào)增強(qiáng)，稱為正反饋，用于振蕩器反饋使輸入信號(hào)消弱，稱為負(fù)反饋，用于放大器穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)；穩(wěn)定放大倍數(shù)；提高輸入電阻；降低輸出電阻；擴(kuò)展通頻帶。5.1 反饋的概念和一般表達(dá)式反饋的概念和一般表達(dá)式模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)放大器中的反饋放大器中的反饋5.1 反饋的概念和一般表達(dá)式反饋的概念和一般表達(dá)式CERE 若電路將直流量反饋到輸入回路，則稱為直流反饋。圖中直流反饋環(huán)節(jié)RECE部分。 若電路將交流量反

4、饋到輸入回路，則稱為交流反饋。即去掉CE。 放大電路中引入直流負(fù)反饋，可以穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)Q；引入交流負(fù)反饋，會(huì)影響放大電路的工作性能，使電壓放大倍數(shù)大大下降。模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)放大器中的反饋放大器中的反饋 判斷下圖中有哪些反饋回路，屬于交流反饋還是直流反饋？5.1 反饋的概念和一般表達(dá)式反饋的概念和一般表達(dá)式根據(jù)反饋到輸入端的信號(hào)是直流還是交流，或直流交流反饋同時(shí)存在來(lái)判斷反饋形式。交直流反饋交直流反饋 由于電容的通交隔直作用，此阻容反饋支路屬于交流反饋形式。模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)放大器中的反饋放大器中的反饋基本放大電路AodX oX 反饋網(wǎng)絡(luò)FfX iX +輸出信號(hào)輸入信號(hào)反饋信號(hào)差

5、值信號(hào)負(fù)反饋放大器FFA1Ax)A1 (xAXXAddiOfA0為開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)dO0XXAofXXFfidXXX設(shè)Xf和Xi同相F為反饋系數(shù)Af為閉環(huán)放大倍數(shù)模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)放大器中的反饋放大器中的反饋FFA1Ax)A1 (xAXXAddiOfFA 式中 稱為環(huán)路增益， 稱為反饋深度。FA1 1.當(dāng)1FA1 時(shí)，基本放大電路輸入信號(hào)被消弱，為； 2.當(dāng)1FA1 時(shí)，基本放大電路輸入信號(hào)被增強(qiáng)，為； 3.當(dāng)0FA1 時(shí)，基本放大電路即使沒(méi)有輸入信號(hào)也會(huì)有輸出信號(hào)，此時(shí)放大電路。模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)放大器中的反饋放大器中的反饋5.2 負(fù)反饋放大電路的組態(tài)負(fù)反饋放大電路的組態(tài) 反饋分有正

6、反饋和負(fù)反饋兩種形式：能使凈輸入信號(hào)增強(qiáng)的反饋稱為正反饋；使凈輸入信號(hào)削弱的反饋稱為負(fù)反饋。放大電路中普遍采用的形式是負(fù)反饋。 根據(jù)反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大電路在輸出、輸入端連接方式的不同，負(fù)反饋放大電路的反饋形式可分為四種類型：1、電壓串聯(lián)負(fù)反饋；2、電壓并聯(lián)負(fù)反饋；3、電流串聯(lián)負(fù)反饋；4、電流并聯(lián)負(fù)反饋。直流負(fù)反饋的作用就是穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)；引入交流負(fù)反饋一可以使輸入電阻提高，二是使輸出電阻降低，三可以擴(kuò)展通頻帶，四可以穩(wěn)定電路的電壓放大倍數(shù)。模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)放大器中的反饋放大器中的反饋5.2.1 電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路 前面所講得共集電極放大電路就是一個(gè)典型的電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路。ui =

7、 ube + ufubeuf = uo uiube = ui uf，uf其中uOfidXXX符合公式（1）放大倍數(shù)）放大倍數(shù) 1（2）輸入電阻大）輸入電阻大（3）輸出電阻?。┹敵鲭娮栊i電壓反饋電壓反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋u0RL串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)放大器中的反饋放大器中的反饋 判斷下圖所示電路的反饋類型，并指出電路的反饋系數(shù)等于多少？根據(jù)圖中標(biāo)示可知：ufR2R1uiRFuOOf11fURRRUf11OfmFRRRUU所以反饋系數(shù)為模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)放大器中的反饋放大器中的反饋5.2.2 電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大電路 若反饋信號(hào)從輸出電壓采樣，就是電壓反饋；若凈輸入電流和輸入

8、電流、反饋電流之間為相量求和關(guān)系，說(shuō)明是并聯(lián)反饋。dIfIFFRURUUIooffidIII反饋電流 因?yàn)榉答伭颗c輸出電壓成比例，所以為電壓反饋。從輸入端看，有 此式說(shuō)明，反饋量和輸入量在輸入端是電流相量求和關(guān)系，因此是并聯(lián)反饋。ui電壓反饋電壓反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋u0RL并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋iI模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)放大器中的反饋放大器中的反饋5.2.3 電流串聯(lián)負(fù)反饋放大電路 若反饋信號(hào)從輸出電流采樣，就是電流反饋；若凈輸入電壓和輸入電壓、反饋電壓之間為相量求和關(guān)系，說(shuō)明是串聯(lián)反饋。根據(jù)圖中標(biāo)示可知：fidUUUfofRIU圖示電路中 此式說(shuō)明，反饋量取自于輸出電流，因此是電流反饋。 ufiO

9、RLuOuiRF ud 反饋量和輸入量在輸入端是電壓相量求和關(guān)系，因此是串聯(lián)反饋。ui電流反饋電流反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋i0串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋RL模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)放大器中的反饋放大器中的反饋5.2.4 電流并聯(lián)負(fù)反饋放大電路反饋網(wǎng)絡(luò)中電壓放大倍數(shù)dOuIIAF33OfuFRRRII所以反饋系數(shù)為fidIII圖示電路中 此式說(shuō)明，反饋量和輸入量在輸入端是電流相量求和關(guān)系，因此是并聯(lián)反饋。RLuOuiR1RFR2R3iOidiiifui電流反饋電流反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋RLi0模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)放大器中的反饋放大器中的反饋+CTRb1CCRb1b2RVL+uoR-u+-ib2C

10、cReic+u-f+R1bCCTCRVRu+-Lo-+uieC2Su+-RSf-u+ 判斷下圖所示各電路是電壓反饋還是電流反饋。 左圖所示電路fibeUUU因此是串聯(lián)負(fù)反饋電路； 又因?yàn)榉答伻∽杂谳敵鲭娏?，所以是電流反饋。fibeUUU因此是串聯(lián)負(fù)反饋電路。右圖所示電路反饋取自于輸出電壓，因此是電壓反饋；又因?yàn)槟M電子技術(shù)模擬電子技術(shù)放大器中的反饋放大器中的反饋5.3 深度深度負(fù)反饋放大電路的計(jì)算負(fù)反饋放大電路的計(jì)算 對(duì)于1+AF1的深度負(fù)反饋放大器來(lái)說(shuō)，由于1+AFAF，所以有Af=A/(1+AF)A/AF1/F。 上式說(shuō)明，在深度負(fù)反饋電路的近似計(jì)算中，在忽略了凈輸入量后，在串聯(lián)負(fù)反饋中，

11、輸入電壓近似等于反饋電壓；在并聯(lián)負(fù)反饋電路中，輸入電流近似等于反饋電流；由此根據(jù)所學(xué)電壓放大倍數(shù)公式，計(jì)算出反饋電路的放大倍數(shù)。 在確定輸入輸出電阻時(shí)，深度負(fù)反饋電路(1+AF)1，所以在串聯(lián)負(fù)反饋時(shí)，Rif；并聯(lián)負(fù)反饋時(shí)，Rif0；電流負(fù)反饋時(shí)， ROf；電壓負(fù)反饋時(shí)，ROf0；參看課本166頁(yè)例5.3.1模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)放大器中的反饋放大器中的反饋5.4 負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響5.4.1 提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性 放大電路引入負(fù)反饋，一般都會(huì)造成電壓放大倍數(shù)Au的下降，反饋電壓IeRe越大，電壓放大倍數(shù)下降越多。雖然負(fù)反饋引起Au的下降，但換來(lái)的卻是放大電

12、路穩(wěn)定性的提高。對(duì)放大電路來(lái)講，提高穩(wěn)定性至關(guān)重要。 1FAF1AfFA1反饋深度；若，則模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)放大器中的反饋放大器中的反饋5.4.2 減小非線性失真和抑制干擾uiufuiuoud加反饋前AF uouo加反饋后 采用負(fù)反饋提高放大電路的穩(wěn)定性，從本質(zhì)上講，是利用失真的波形來(lái)改善波形的失真。實(shí)際上并不能使波形失真完全消除。模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)放大器中的反饋放大器中的反饋5.4.3 展寬通頻帶 若電路在深度負(fù)反饋條件下且網(wǎng)絡(luò)為純電阻性，又可減小放大電路的非線性失真，還可抑制反饋環(huán)內(nèi)的噪聲和干擾。n 放大電路加入負(fù)反饋后，增益下降，但通頻帶卻加寬了。 無(wú)反饋時(shí)放大器的通頻帶：

13、BW= f HfL f H，有反饋時(shí)放大器的通頻帶： BWf= f HffLf f Hf，可以證明：020lg|A|（dB）f（Hz） Am fL fH fLf fHf AmfBW)FA1 (BWmf模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)放大器中的反饋放大器中的反饋5.4.4 改變輸入電阻和輸出電阻1. 負(fù)反饋對(duì)輸入電阻的影響iif)FA1 (RR即串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增大FA1iifRR對(duì)于并聯(lián)負(fù)反饋電路，其輸入電阻為即并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小例如射極輸出器，屬于串聯(lián)負(fù)反饋電路，其輸入電阻為模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)放大器中的反饋放大器中的反饋5.4.4 改變輸入電阻和輸出電阻2. 負(fù)反饋對(duì)輸出電阻的影響O

14、Of)FA1 (RR即電壓負(fù)反饋使輸出電阻減小FA1OOfRR若放大電路引入電流負(fù)反饋，其輸出電阻為即電流負(fù)反饋使輸出電阻增大放大電路中若引入電壓負(fù)反饋，其輸出電阻為模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)放大器中的反饋放大器中的反饋n 要穩(wěn)定直流量n引入直流負(fù)反饋n 要穩(wěn)定交流量n引入交流負(fù)反饋n 要穩(wěn)定輸出電壓n引入電壓負(fù)反饋n 要增大輸入電阻n引入串聯(lián)負(fù)反饋n 要穩(wěn)定輸出電流n引入電流負(fù)反饋n 要減小輸入電阻n引入并聯(lián)負(fù)反饋模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)放大器中的反饋放大器中的反饋5.5 負(fù)反饋對(duì)放大電路的自激及消除負(fù)反饋對(duì)放大電路的自激及消除1. 自激現(xiàn)象5.5.1 自激的原因和產(chǎn)生條件 負(fù)反饋放大電路的影

15、響程度取決于反饋深度1+AF，反饋深度值越大，影響程度也越大。當(dāng)反饋深度過(guò)大時(shí)，放大電路不能繼續(xù)穩(wěn)定工作。在不加輸入信號(hào)的情況下，放大電路仍會(huì)產(chǎn)生一定頻率的信號(hào)輸出，這種現(xiàn)象稱為。+iL+u-+u放大器放大器-oR 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)放大器中的反饋放大器中的反饋產(chǎn)生自激的原因fidXXX 基本放大電路基本放大電路AdX oX 反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)FfX iX + 中頻時(shí)： |idXX 高頻或低頻時(shí),放大器產(chǎn)生附加相移達(dá)到180時(shí).為負(fù)反饋。 |idXX 變?yōu)檎答仭?此時(shí)，若滿足|dfXX 則Xi=0,仍會(huì)有輸出信號(hào)。 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)放大器中的反饋放大器中的反饋產(chǎn)生自激的條件1FA

16、n幅值條件幅值條件180) 12(fann相位條件相位條件( (附加相移附加相移) )fdX0XddXFAX自激振蕩條件自激振蕩條件1FA分解為幅值條件與相位條件：由以上分析知：基本放大電路基本放大電路AdX oX 反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)FfX 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)放大器中的反饋放大器中的反饋5.5.2 利用環(huán)路增益波特圖判別是否產(chǎn)生自激振蕩方法一n則放大器穩(wěn)定，否則自激則放大器穩(wěn)定，否則自激dB0lg20 FA 180fa n滿足：滿足：n為了切實(shí)保證穩(wěn)定，要留有為了切實(shí)保證穩(wěn)定，要留有4545余量，稱為余量，稱為相位裕度相位裕度m m 方法二dB0lg20FA 180fa 滿足：滿足：則放大

17、器穩(wěn)定。否則自激。則放大器穩(wěn)定。否則自激。mG同理，為了切實(shí)保證穩(wěn)定，同理，為了切實(shí)保證穩(wěn)定，要留有要留有-10dB-10dB的余量，稱為的余量，稱為幅值裕度幅值裕度mG模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)放大器中的反饋放大器中的反饋 消除自激振蕩的指導(dǎo)思想是：人為地降低第一個(gè)極點(diǎn)的頻率，拉大它與第二個(gè)極點(diǎn)頻率之間的距離，確保相交點(diǎn)出現(xiàn)在第一、二極點(diǎn)頻率之間，即相交在-20dB/十倍頻程處。常用的補(bǔ)償方法有滯后補(bǔ)償和超前補(bǔ)償。5.5.3 負(fù)反饋放大電路自激振蕩的消除方法1. 簡(jiǎn)單的滯后補(bǔ)償 在多級(jí)放大電路的前兩級(jí)之間并聯(lián)上補(bǔ)償電容C ，如圖(a)所示；調(diào)頻等效電路如圖(b)所示。模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)放

18、大器中的反饋放大器中的反饋 設(shè)前級(jí)的輸出電阻為Ro1，后級(jí)的輸入電阻為Ri2，后級(jí)的輸入電容為Ci2，則補(bǔ)償前的上限頻率為：2211)/(21iioHCRRf在加入補(bǔ)償電容C后，上限頻率為：)(/(212211CCRRfiioH選擇電容C使f =fH2時(shí)， 且 ，0lg202HffFA1210HHff 則f=f c時(shí)的相位 有足夠的相位裕度，不會(huì)產(chǎn)生自激。135cfffA模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)放大器中的反饋放大器中的反饋下圖是電容補(bǔ)償?shù)牟ㄌ貓D，補(bǔ)償后波特圖如實(shí)線所示。2. RC滯后補(bǔ)償 簡(jiǎn)單的滯后補(bǔ)償是以犧牲帶寬為代價(jià)的，在這種情況下，頻帶變窄。模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)放大器中的反饋放大器中的反饋 RC滯后補(bǔ)償對(duì)損失有所補(bǔ)償，如圖(a)所示； 高頻等效電路如圖(b)所示。設(shè)CCi2，于是忽略Ci2，利用戴維南定律，可得:122112111/1HHiooiffjffjCjRRRCjRUU模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)放大器中的反饋放大器中的反饋其中：CRRRfioH)/