維修電工(高級)負反饋

1、維修電工(高級)第一篇電子技術(shù)第一單元第一單元負反饋負反饋放大電路放大電路 電子電路中的負反饋電子電路中的負反饋 1 1 負反饋的概念負反饋的概念 2 2 負反饋的類型及分析方法負反饋的類型及分析方法 3 3 負反饋對放大器性能的影響負反饋對放大器性能的影響1.1 負反饋的概念負反饋的概念凡是將放大電路輸出端的信號（電壓或電凡是將放大電路輸出端的信號（電壓或電流）的一部分或全部引回到輸入端，與輸入流）的一部分或全部引回到輸入端，與輸入信號迭加，就稱為信號迭加，就稱為反饋反饋。若引回的信號削弱了輸入信號，就稱為若引回的信號削弱了輸入信號，就稱為負負反饋反饋。若引回的信號增強了輸入信號，就稱。若引

2、回的信號增強了輸入信號，就稱為為正反饋正反饋。反饋反饋放大器放大器輸出輸出輸入輸入取取+ 加強輸入信號加強輸入信號 正反饋正反饋 用于振蕩器用于振蕩器取取 - 削弱輸入信號削弱輸入信號 負反饋負反饋 用于放大器用于放大器開環(huán)開環(huán)閉環(huán)閉環(huán)負反饋的作用：負反饋的作用：穩(wěn)定靜態(tài)工作點；穩(wěn)定放大倍穩(wěn)定靜態(tài)工作點；穩(wěn)定放大倍數(shù)；提高輸入電阻；降低輸出電阻；擴展通頻數(shù)；提高輸入電阻；降低輸出電阻；擴展通頻帶帶反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)迭加迭加反饋反饋信號信號實際被放大信號實際被放大信號基本放大電路基本放大電路AodX oX 反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)FfX 放大放大：dooXXA 迭加：迭加：fidXXX 負反饋框圖：負反饋

3、框圖：AO稱為開環(huán)稱為開環(huán)放大倍數(shù)放大倍數(shù)iX + 反饋反饋：ofXXF AF稱為閉環(huán)放大倍數(shù)稱為閉環(huán)放大倍數(shù)AF=Xo / Xi輸出信號輸出信號輸入信號輸入信號反饋信號反饋信號差值信號差值信號負反饋放大器負反饋放大器F稱為反饋系數(shù)稱為反饋系數(shù)設(shè)設(shè)Xf與與Xi同相同相負反饋放大器的一般關(guān)系負反饋放大器的一般關(guān)系閉環(huán)放大倍數(shù)：閉環(huán)放大倍數(shù)：放大放大：dooXXA 反饋反饋：ofXXF 迭加：迭加：fidXXX AF=Xo / Xi =Xo / (Xd+ Xf)= Xo / ( + XoF) =XoAo11Ao+F=Ao1+AoFAF=Ao1+ AoF負反饋放大器的閉環(huán)放大倍數(shù)負反饋放大器的閉環(huán)放

4、大倍數(shù)當當Ao很大時很大時, AoF 1,AF 1 F結(jié)論結(jié)論:當當Ao很大時很大時,負反饋放大器的閉環(huán)放大負反饋放大器的閉環(huán)放大倍數(shù)與晶體管無關(guān)倍數(shù)與晶體管無關(guān),只與反饋網(wǎng)絡(luò)有關(guān)。即只與反饋網(wǎng)絡(luò)有關(guān)。即負反饋可以穩(wěn)定放大倍數(shù)。負反饋可以穩(wěn)定放大倍數(shù)。負反饋放大器的四種連接方式負反饋放大器的四種連接方式反饋量反饋量 Xo輸入信號的連接方式輸入信號的連接方式Uo電壓電壓Ic電流電流Ie串聯(lián)串聯(lián)并聯(lián)并聯(lián)(將反饋信號變?yōu)殡妷盒盘枌⒎答佇盘栕優(yōu)殡妷盒盘?與與輸入電壓輸入電壓Ui相減相減)(將反饋信號變?yōu)殡娏餍盘枌⒎答佇盘栕優(yōu)殡娏餍盘?與與輸入電流輸入電流Ii相減相減)四種連接方式四種連接方式: (1)

5、電流串聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋 (2)電壓串聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋 (3)電流并聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋 (4)電壓并聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋1.2 負反饋的類型及分析方法負反饋的類型及分析方法負反饋的類型負反饋的類型負負反反饋饋交流負反交流負反饋饋直流負反直流負反饋饋電壓串聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋作用：穩(wěn)定靜態(tài)工作點作用：穩(wěn)定靜態(tài)工作點穩(wěn)定放大倍數(shù)；提高輸入電阻；穩(wěn)定放大倍數(shù)；提高輸入電阻；降低輸出電阻；擴展通頻帶降低輸出電阻；擴展通頻帶作用作用(1) 接有發(fā)射極交流負反饋電阻的放大器接有發(fā)射極交流負反饋電阻的放大器

6、(電流串聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋)RB1+ECRCC1C2RB2RERLuoBCRFRECEEuiubeufui = ube + ufube = ui - uf負反饋電阻負反饋電阻RF其中其中uf = RF ie ie ic = io符合公式：符合公式：fidXXX RB1=100k RB2=33k RE=2.5k RC=5k RL=5k =60EC=15V解：解：(1)估算靜態(tài)工作點估算靜態(tài)工作點C2B1B2BERRR UB=（33 15）/（100+33）=3.7VIC IE =UE/RE = (UB- UBE)/ RE = (3.7-0.7)/2.5 =1.2mAIB=IC/ =1.2/6

7、0=0.02mA=20 AUCE = EC - ICRC - IERE =12-1.2 (5+2.5)=6VRB1=100k RB2=33k RE=2.5k RC=5k RL=5k =60EC=15V解：解：(2)空載電壓放大倍數(shù)、帶載電壓空載電壓放大倍數(shù)、帶載電壓 放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻)mA(I)mV(26)1()(300rEbe =300+61 (26/1.2)=1622 =1.62 k ri= RB1/ RB2/ rbe =100/33/1.62=1.52 k ro= RC =5k Au空空= - RC /rbe=-60 5/1.62=-186 Au載

8、載= - RL /rbe=-60 (5/5)/1.62=-93RB1+ECRCC1C2RB2CERERLuiuoBEC靜態(tài)工作點穩(wěn)定且具有靜態(tài)工作點穩(wěn)定且具有射極交流負反饋電阻射極交流負反饋電阻的放大器的放大器RB1=100k RB2=33k RE=2.5k RC=5k RL=5k =60EC=15VRFRECERE=2.4k RF=100 靜態(tài)工作點穩(wěn)定且具有靜態(tài)工作點穩(wěn)定且具有射極交流負反饋電阻射極交流負反饋電阻的放大器的放大器 直流通道及靜態(tài)工作點直流通道及靜態(tài)工作點+ECRB1RCRB2REICIEIBUCERFR RE E和和R RF F共同起直流負反饋的共同起直流負反饋的作用，作用

9、，穩(wěn)定靜態(tài)工作點穩(wěn)定靜態(tài)工作點因因R RE E+R+RF F= =2.5k ，所，所以較上述電路以較上述電路靜態(tài)靜態(tài)工作點工作點不變不變Ui=Ibrbe+IeRF= Ibrbe +（1+ ）IbRF = Ibrbe +（1+ ）RFUo=-Ic（RC/RL）=- Ib RL Au=UoUi=- Ib RLIbrbe +（1+ ）RF=- RLrbe +（1+ ）RF=-60 （5/5）/1.62+(1+60) 0.1=-19RB1=100k RB2=33k RE=2.4k RF=100 RC=5k RL=5k =60EC=15VbeLurRA =-93靜態(tài)工作點穩(wěn)定且具有靜態(tài)工作點穩(wěn)定且具有射

10、極交流負反饋電阻射極交流負反饋電阻的放大器的放大器 微變等效電路及輸入電阻輸出微變等效電路及輸入電阻輸出電阻電阻rbeRCRLiU oU bI RB1RB2iI bI cI BECI1I2IeRFUi= Ibrbe +（1+ ）RFIb = Ui /rbe +（1+ ）RF Ii = I1 +I1 +Ib= Ui /RB1 + Ui /RB2+Ui /rbe +（1+ ）RF輸出電阻輸出電阻RO=RC輸出電阻輸出電阻靜態(tài)工作點穩(wěn)定且具有靜態(tài)工作點穩(wěn)定且具有射極交流負反饋電阻射極交流負反饋電阻的放大的放大器器 微變等效電路及輸入電阻輸出電阻微變等效電路及輸入電阻輸出電阻Ui= Ibrbe +（1

11、+ ）RFIb = Ui /rbe +（1+ ）RF Ii = I1 +I1 +Ib= Ui /RB1 + Ui /RB2+Ui /rbe +（1+ ）RF ri = RB1 / RB2 / /rbe +（1+ ）RF=5.9k ri = Ui /Ii = Ui Ui /RB1 + Ui /RB2+Ui /rbe +（1+ ）RF 對比對比 ri = RB1 / RB2 / /rbe =1.52k 性能比較性能比較結(jié)論結(jié)論: (1)放大倍數(shù)減小了放大倍數(shù)減小了,但穩(wěn)定了但穩(wěn)定了,即受晶體管的影響減小。即受晶體管的影響減小。(2) 輸入電阻提高了輸入電阻提高了.無無RF有有RF放大倍數(shù)放大倍數(shù)

12、-93 -19輸入電阻輸入電阻 1.52k 5.9k 輸出電阻輸出電阻 5 k 5 k RB1=100k RB2=33k RE=2.4k RF=100 RC=5k RL=5k =60EC=15Vrbe=1.62 k 放大倍數(shù)穩(wěn)定性的比較放大倍數(shù)穩(wěn)定性的比較無無RFbeLurRA =60時時, Au =-93 =50時時, Au =-77有有RF=- RLrbe +（1+ ）RFAF =60時時, Au =-19 =50時時, Au =-18.6放大倍數(shù)的近似計算放大倍數(shù)的近似計算=- RLrbe +（1+ ）RFAF用反饋放大器用反饋放大器AF 1 F進行計算：進行計算：若若（1+ ）RF r

13、be, 則則AF -RLRF=-(5/5)/0.1=-25uf = RF ie ，uo= -RL ic 反饋系數(shù)反饋系數(shù)F=ufuo=-RFRL，則，則AF 1 FRLRF=-=-25=-19(2) 射極跟隨器射極跟隨器(電壓串聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋)ui = ube + ufube = ui - ufRB+ECC1C2RERLuouiubeuf其中其中uf = uo 符合公式：符合公式：fidXXX 性能：性能：（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》糯蟊稊?shù)的近似計算：放大倍數(shù)的近似計算：用公式：用公式：= （1+ ） RLrbe +（1+ ）R

14、LAF若若 （1+ ）RL rbe , AF 1用反饋放大器用反饋放大器AF 1 F進行計算：進行計算：因為因為uf = uo，所以，所以F= uf / uo=1； AF 1(3) 在集電極與基極間接有反饋電阻在集電極與基極間接有反饋電阻的放大器的放大器(電壓并聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋)+UCCRCC2C1RfuiuoibifiiRf的作用：的作用：1.提供靜態(tài)工作點提供靜態(tài)工作點2.直流負反饋直流負反饋,穩(wěn)定穩(wěn)定靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點3. .交流負反饋交流負反饋,穩(wěn)穩(wěn)定放大倍數(shù)定放大倍數(shù)ii = ib + ifib = ii - if其中其中if =-(uo-ui)/Rf,即即if是由是由uo形

15、成的形成的符合公式：符合公式：fidXXX (4)在兩級放大器之間接有負反饋電阻的放大在兩級放大器之間接有負反饋電阻的放大器器(電壓串聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋)ufube+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+ECuoui+T1T2Rfui = ube + ufube = ui - uf其中其中uf uo Re1Rf+Re1符合公式：符合公式：fidXXX 放大倍數(shù)的近似計算：放大倍數(shù)的近似計算：用反饋放大器用反饋放大器AF 1 F進行計算：進行計算：因為因為uf uo Re1Rf+Re1所以所以F= uf / uo=Re1Rf+Re1AF 1 F=Re1Rf+Re11

16、.3 負反饋對放大電路的影響負反饋對放大電路的影響dooXXA ofXXF fidXXX 反饋電路的反饋電路的基本基本 方程方程基本放大電路基本放大電路AodX oX 反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)FfX iX + FA1AXXAooiofFAo開環(huán)放大倍數(shù)開環(huán)放大倍數(shù)AF閉環(huán)放大倍數(shù)閉環(huán)放大倍數(shù)Xf與與Xi同相同相負反饋使放大倍數(shù)下降。負反饋使放大倍數(shù)下降。引入負反饋使電路的穩(wěn)定性提高引入負反饋使電路的穩(wěn)定性提高。dfofdoXXXXXXFAo dfXX 、同相，所以同相，所以0FAo AFAF AO1+AOFAO1=AF=Ao1+ AoF則有：則有：|AF|Ao|1. 對放大倍數(shù)的影響對放大倍數(shù)的影響若

17、若:1FAo 稱為深度負反饋，此時：稱為深度負反饋，此時： F1Af在深度負反饋的情況下，放大倍數(shù)只與在深度負反饋的情況下，放大倍數(shù)只與反饋網(wǎng)絡(luò)有關(guān)。反饋網(wǎng)絡(luò)有關(guān)。 FA1o反饋深度反饋深度2. 交流負反饋能改善波形的失真交流負反饋能改善波形的失真Aouiufuiuoud加反饋前加反饋前加反饋后加反饋后AoF+ 失真失真改善改善uouo3. 對輸入、輸出電阻的影響對輸入、輸出電阻的影響1、串聯(lián)反饋使電路的輸入電阻增加：、串聯(lián)反饋使電路的輸入電阻增加：ioifr )FA1(r 2、并聯(lián)反饋使電路的輸入電阻減?。骸⒉⒙?lián)反饋使電路的輸入電阻減?。?FA1(rroiif 3、電壓反饋使電路的輸出電阻減

18、?。?、電壓反饋使電路的輸出電阻減小：)FA1(rrooof 例如例如:射極輸出器射極輸出器例如例如:射極輸出器射極輸出器4、電流反饋使電路的輸出電阻增加、電流反饋使電路的輸出電阻增加4. 對通頻帶的影響對通頻帶的影響引入負反饋使電路的通頻帶寬度增加：引入負反饋使電路的通頻帶寬度增加：oofB)FA1(B fABoAoAFBf負反饋放大器的分析方法負反饋放大器的分析方法1.分析以下各電路，哪些電阻起直流負反饋分析以下各電路，哪些電阻起直流負反饋 作用作用?1. 是否是負反饋放大器？哪些電阻起交流負是否是負反饋放大器？哪些電阻起交流負 反饋作用反饋作用? (級間反饋用級間反饋用“瞬時極性法瞬時極性

19、法”判斷是正反判斷是正反饋還是負反饋）饋還是負反饋）3. 由給定的參數(shù)估算放大器的電壓放大倍數(shù)由給定的參數(shù)估算放大器的電壓放大倍數(shù)瞬時極性判斷法RB1+ECRCC1C2RB2RERLuoBCRFRECEECBuu（1）C點電位與點電位與B電電位變化極性相反位變化極性相反（3）若）若B點電位固定點電位固定，則，則C點電位與點電位與E點電點電位變化極性相同位變化極性相同CEuu（2）E點電位與點電位與B電位電位變化極性相同變化極性相同EBuu反饋極性判斷ufube+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+ECuoui+T1T2Rf若某種原因（溫度升高）使若某種原因（溫度升高

20、）使uo上升上升反饋效果使反饋效果使uo下降下降交流負反饋交流負反饋例例1忽略1eioFeefuRRRu11fibeuuu電壓串聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋瞬時極性判斷法瞬時極性判斷法反饋系數(shù)：反饋系數(shù)：FeeofRRRUUF11放大倍數(shù)：放大倍數(shù)：111eFeFRRRFAufube+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2Re1CEC3C2+ECuoui+T1T2RfRLRE1已知：已知： Re1 、Rf ，求電壓放大倍數(shù)求電壓放大倍數(shù)例例2+UCCRCC2C1RfuSuoibifiiRSRL已知：已知： RS 、Rf，求，求電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)Rf ：直流負反饋，：直流負反饋， 交流負反

21、饋交流負反饋FbFiIIII忽略忽略ib，忽略忽略ube ，SSSbeSiRURUUIFoFobeFRURUUISFSoFRRUUA例例3+C1RC1RC2Re2C2+ECuouS+T1T2RFRLRERSCE已知：已知： RS 、RF 、Re2 ，求電壓放大倍數(shù)，求電壓放大倍數(shù)RF：建立第一級靜態(tài)工作點；級間直流負反饋，電流反饋，：建立第一級靜態(tài)工作點；級間直流負反饋，電流反饋， 穩(wěn)定各級的靜態(tài)工作點穩(wěn)定各級的靜態(tài)工作點RE 、 Re2 ：局部直流負反饋，電流反饋，穩(wěn)定各級的靜態(tài)：局部直流負反饋，電流反饋，穩(wěn)定各級的靜態(tài) 工作點工作點例例3（續(xù)）（續(xù)） RF 、Re2 ：級間直流負反饋作用，

22、提供并穩(wěn)定靜態(tài)工作點；：級間直流負反饋作用，提供并穩(wěn)定靜態(tài)工作點； 級間交流電流并聯(lián)負反饋作用級間交流電流并聯(lián)負反饋作用瞬時極性判斷法：瞬時極性判斷法：22111122)(EBCCFBiiBFEEiiuiiiiiiiui恒定，假設(shè)+C1RC1RC2Re2C2+ECuouS+T1T2RFRLRERSCE2Ei2EuFiii1Bi1Ci1Cu2Bi例例3（續(xù)）（續(xù)）+C1RC1RC2Re2C2+ECuouS+T1T2RFRLRERSCEfI2eIiIbISiSRIU電壓放大倍數(shù)的估算：電壓放大倍數(shù)的估算：fiII)/)()/(222222222222LCeFeoLCoeFeceFeeeFefRRR

23、RRURRURRRIRRRIRRRI例例3（續(xù)）（續(xù)）SiSRIU電壓放大倍數(shù)的算：電壓放大倍數(shù)的算：fiII)/)(222LCeFeofRRRRRUIfeLCeFoIRRRRRU222)/)(SeLCeFSoFRRRRRRUUA222)/)(例例4+EC直流負反饋：直流負反饋： RE1 、 Re2 、R1、R2 ： 局部直流負反饋局部直流負反饋 RF1 、 RF2 ：級間直流負反饋：級間直流負反饋級間交流級間交流電壓串聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋： RF1局部交流局部交流電流串聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋： Re2+C1RC1RC2R2C2uoui+T1T2RF2RLRE1CER1Re2RF1例例4（續(xù)

24、）（續(xù)）+EC111eFeRRRF+C1RC1RC2R2C2uoui+T1T2RF2RLRE1CER1Re2RF11111eeFFRRRFA例例5+EC+C1RC1R2C2uoui+T1T2CFRLRe1R1Re2RFRE反饋類型判斷：設(shè)反饋類型判斷：設(shè)uE2 uE1 uC1 uB2 uE2 此放大器是交流此放大器是交流正正反饋放大器反饋放大器例例6+EC+C1RC1R1C2uoui+T1T3CFRLRe2CERe3RFRe1RC2T2RC3R2CF此放大器是交流此放大器是交流正正反饋放大器反饋放大器例例7+EC+C1RC1R1C2uoui+T1T3CFRLRe2CERe3RFRe1RC2T2

25、R2交流交流電壓串聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋放大器放大器11eFeRRRF111eeFFRRRFA負反饋放大器的自激振蕩與消振 n一、負反饋放大器產(chǎn)生自激振蕩的原因 n負反饋放大器性能的改善取決于反饋深度的大小，反饋越深則性能越好。但是事物總是一分為二的，在多級放大器中，反饋太深經(jīng)常會使得放大器像振蕩電路一樣產(chǎn)生自激振蕩，使得放大器無法正常工作，這是必須加以注意的。n 多級負反饋放大器在反饋過深時為什么會產(chǎn)生自激振蕩呢?前面在討論反饋極性時， 我們用到了瞬時極性法。例如對于共射極放大電路，如果假設(shè)輸入為“十”，則可以認為 輸出為“一”，也就是說，認為輸入與輸出之間的相移是180。但實際上問題并不是

26、這樣簡單,在學習多級放大電路的頻率特性時,這一說法是僅僅對中頻信號而言的,在信號的高頻與低頻段,放大器的輸入與輸出之間的移相除了基本相移以外還會產(chǎn)生附加相移。每一級的附加相移在090之間，對于三級或三級以上的多級負反饋放大器，附加相移可以達到0270?；蚋?。這樣一來，如果電路在某一個頻率上附加相移達到了180，原 來的負反饋再加上180的附加相移，就會變成正反饋。此時如果電路的反饋很深，滿足了產(chǎn)生振蕩的相位條件(正反饋)及幅度條件(深反饋) ，電路自然就會產(chǎn)生自激振蕩了。 由于在多級放大電路中大量采用了直接耦合電路，它的下限頻率為0，不可能產(chǎn)生低頻自激振蕩，因此在負反饋電路中經(jīng)常可以見到高頻

27、自激振蕩。此時電路無法正常工作，在沒有輸入信號時，用示波器可以看到放大器有高頻信號輸出。在阻容耦合的多級負反饋放大 器中，也可以見到低頻自激振蕩。在沒有輸入信號時，用示波器可以看到放大器有低頻信 號輸出，如果是音響電路，有時還可以聽到低頻振蕩的聲音。 二、消除高頻自激振蕩的措施 n消除自激振蕩的措施，在于破壞產(chǎn)生自激振蕩的相位條件或幅度條件。當然，采用減小負反饋的反饋深度是一種最簡便的方法，但是這樣顯然將影響到放大器性能的改善，故不宜采用。消除高頻自激振蕩最常用的方法是在電路中接入RC校正電路。其指導(dǎo)思想是使電路的高頻特性衰減得更大一些，這樣一來，當電路附加相移達到180時，因為高頻段放大倍數(shù)A的減小，使得AF1而達不到振蕩的幅度條件，電路就不會產(chǎn)生自激振 蕩。圖1-18所示是RC校正電路的幾種常用的接法。 n圖1一18a是在VI， V2二級之間接入一個電容C，高頻時由于容抗的減小，使得VI 管的高頻放大倍數(shù)下降，從而破壞了自激振蕩的幅度條件，達到了消振的目的。但是這一 做法將使得電路的高頻特性下降，高頻段通頻帶變窄。 n圖1一18b是在VI， V2二級之間接入一個RC串聯(lián)支路，由于電阻的存在，減小了 電容在高頻端的并聯(lián)作用，使得電路在達到消振目的的同時，電路高頻響應(yīng)的損失比圖