模擬電子技術(shù)及題庫1

1、06 06 反饋在放大器反饋在放大器 (Feedback Amplifier) 6.1 反饋的概念和基本方程 6.2 負(fù)反饋對放大器性能的影響 6.3 反饋放大器的性能估算 6.4 負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性分析 6.5 小結(jié)和基本要求 V或I 輸出 輸入 反饋 凈輸入反饋反饋：將輸出輸出信號 取出取出一部分 或全部送回送回 到輸入輸入的過程閉環(huán)(closed-loop) 6.1.1反饋定義反饋定義iXfXiXXoX6.6.1 反饋的概念和基本方程反饋的概念和基本方程開環(huán)(open-loop)正反饋負(fù)反饋 6.1.2反饋的基本方程反饋的基本方程反饋系數(shù)反饋系數(shù) ：Feedback transfer

2、 function開環(huán)放大倍數(shù)開環(huán)放大倍數(shù)：Open loop gainfioiofXXXXXA量綱說明量綱說明ioXXAofXXFfiiXXXofioiiioXXXXXXXXFAA1iofXXA閉環(huán)放大倍數(shù)閉環(huán)放大倍數(shù)：Closed-loop signal gainFA1fAA三種情況： (1)當(dāng) 1時， ，相當(dāng)負(fù)反饋 (2)當(dāng) 1時， ，相當(dāng)正反饋 (3)當(dāng) =0 時， = ， “自激狀態(tài)”FA1FA1FA1fAAAfAfAFA1稱為反饋深度反饋深度FAAAf1反映反映反饋對放大電路影響的程度反饋對放大電路影響的程度FAFAAxxxxxFAffifii11011當(dāng)深度負(fù)反饋時，稱為深度負(fù)反

3、饋時，有特別的，當(dāng) 6.1.3反饋類型與判別反饋類型與判別fX只有交流成分時fX只有直流成分時交流反饋交流反饋：直流反饋直流反饋：1、按反饋信號的類型分類：從輸出端看，電壓反饋和電流反饋ooVXoFXVf短路短路法法判別方法：判別方法：0Vo0Xf電壓反饋電壓反饋2、按輸出輸入連接方式分類：?（1）電壓反饋反饋信號從Vo端引出，開路開路法法判別方法：判別方法：（2）電流反饋反饋信號從Io端引出ooIXofIFX0Io0fX電流反饋電流反饋從輸入端看，串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋fooVVV回路回路法法判別方法：判別方法：（3）串聯(lián)反饋反饋網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)在基本放大器的輸入回路中輸入信號支路與反饋支路不接在同一節(jié)

4、點(diǎn)上fiiIII節(jié)點(diǎn)電流節(jié)點(diǎn)電流法法判別方法：判別方法：（4）并聯(lián)反饋反饋網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)在基本放大器的輸入端輸入信號支路與反饋支路接在同一節(jié)點(diǎn)上? 講電壓反饋、電流反饋是從輸出端看的；講電壓反饋、電流反饋是從輸出端看的； 講串聯(lián)反饋、并聯(lián)反饋是從輸入端看的講串聯(lián)反饋、并聯(lián)反饋是從輸入端看的放大電路的放大電路的兩個兩個輸入端輸入端:運(yùn)放運(yùn)放差放差放三極管和三極管和場效應(yīng)管場效應(yīng)管判別：判別：負(fù)反饋負(fù)反饋正反饋正反饋iiXXiiXX瞬時極性瞬時極性（對地）法法極性相同（不同點(diǎn)同號） 負(fù)串饋：串饋：極性相反（不同點(diǎn)同號） 正極性相反（不同點(diǎn)同號） 負(fù)并饋：并饋：極性相同（不同點(diǎn)同號） 正iXfX3、按反饋

5、信號的極性分類：綜合綜合：反饋放大器類型描述：類型描述：類型類型 =（交、直流交、直流）+ 輸輸 出出 + 輸入輸入 + 極性極性交流反饋交流反饋直流反饋直流反饋電壓反饋電壓反饋電流反饋電流反饋串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋負(fù)反饋負(fù)反饋正反饋正反饋例如：例如： 交流交流電壓電壓串聯(lián)串聯(lián)負(fù)反饋負(fù)反饋四種交流交流負(fù)反饋負(fù)反饋放大器：電壓反饋電壓反饋電流反饋電流反饋串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋有有反反饋？饋？類型判別：類型判別：按類型順序按類型順序五步五步abcda 串聯(lián)電壓串聯(lián)電壓series-shuntb 并聯(lián)電壓并聯(lián)電壓shunt-shuntc 串聯(lián)電流串聯(lián)電流series-series

6、d 并聯(lián)電流并聯(lián)電流shunt-series例題6.1: 試判斷圖示電路 R1 、Rf各引入何種反饋？解解:引入交流電壓串聯(lián)負(fù)反饋引入交直流電流并聯(lián)負(fù)反饋1、R1 加在B1上：2、Rf 加在E1上：例題7.2: 試判斷圖示電路的反饋組態(tài)(反饋類型)?結(jié)論：結(jié)論：交直流交直流電壓電壓串聯(lián)串聯(lián)負(fù)反饋負(fù)反饋6.2 負(fù)反饋對放大電路性能的影響Advantages and Disadvantages of Negative Feedback6.2.1 6.2.1 對增益的影響對增益的影響6.2.2 6.2.2 對輸入電阻的影響對輸入電阻的影響6.2.3 6.2.3 對輸出電阻的影響對輸出電阻的影響6.2

7、.4 6.2.4 對通頻帶的影響對通頻帶的影響6.2.5 6.2.5 對其他性能的影響對其他性能的影響6.2.16.2.1負(fù)反饋對增益的影響負(fù)反饋對增益的影響 Reduction of Gain Sensitivityfxoxox 有反饋時增益的穩(wěn)定性穩(wěn)定性比無反饋時提高提高了(1+AF)倍。FA1AAfAAAFAAd)1 (1dfffixxxi放大器由于Af保持不變6.2.2 6.2.2 對輸入電阻的影響對輸入電阻的影響 Control of Input Impedance Levels(1) 串聯(lián)反饋iioiiifiiiiiiifVFAVVFVVRVVRVIIVRvvvvvv式中Ri =r

8、id 。 僅與輸入反饋類型有關(guān)(2) 并聯(lián)反饋vviif1iiFArR類似的，iiiif)1 (RFAIVRvvvv串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增大，并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小。6.2.3 6.2.3 對輸出電阻的影響對輸出電阻的影響 Control of Output Impedance Levels電壓負(fù)反饋使Ro減小(1+AF)倍oooiioioo0RVFAVIVFXXXRXAVIovoofvo 僅與輸出反饋類型有關(guān) 電流負(fù)反饋使Ro增加(1+AF)倍增強(qiáng)輸出負(fù)載，穩(wěn)定輸出電壓增強(qiáng)輸出負(fù)載，穩(wěn)定輸出電壓穩(wěn)定輸出電流穩(wěn)定輸出電流(1) 電壓負(fù)反饋FARIVRvooooof1(2) 電流負(fù)反饋)1 (

9、)1 (ooofofoooofFARIVRFARRVIioio6.2.4 負(fù)反饋對通頻帶的影響 Bandwidth ExtensionHIIIffHIfFAfjFAAjfAjfAFjfAjfAffjAjfA)1 (11)()(1)()(1)(HfIffHIHfIIIfffjAjfAfFAfFAAA1)()1 (1中頻增益減小了(1+FAI)倍上限頻率展寬了(1+FAI)倍ILLfFAff1同理:下限頻率展寬了(1+FAI)倍通頻帶加寬通頻帶加寬因?yàn)樵鲆媾c通頻帶之積為常數(shù)：A= Aff fF = (1+AF) fH6.2.5 6.2.5 對其他性能的影響對其他性能的影響 Control of O

10、thers Levels1、提高了輸出信號的SNR2、減小了線性失真3、減小了非線性失真注注 意：意： 負(fù)反饋可以改善改善放大電路的性能，改善程度取決于反饋深度，但要犧牲犧牲放大倍數(shù)！ 只能改善反饋環(huán)內(nèi)環(huán)內(nèi)的性能！6.3反饋放大器的性能估算串聯(lián)電壓負(fù)反饋并聯(lián)電壓負(fù)反饋串聯(lián)電流負(fù)反饋并聯(lián)電流負(fù)反饋1、反饋放大器的四種基本組態(tài)與估算（1）串聯(lián)電壓負(fù)反饋uuuooufofuoouFAAUUAUUFUUA1,iifRFAR)1 (FARRoof1（2）并聯(lián)電壓負(fù)反饋grrioufofgoorFAAIUAUIFIUA1,iifRFAR)1 (FARRoof1（3）串聯(lián)電流負(fù)反饋rggooufofroog

11、FAAUIAIUFUIA1,iifRFAR)1 (FARRoof1（4）并聯(lián)電流負(fù)反饋iifRFAR)1 (FARRoof1iiiioifofiioiFAAIIAIIFIIA1,2、集成運(yùn)算放大器兩種反饋的基本形式1. 開環(huán)增益Avo=（實(shí)際上Avo80dB即可）2. 輸入電阻Ri= 3.輸出電阻Ro=0（1）運(yùn)放構(gòu)成的并聯(lián)電壓負(fù)反饋iofVVAv F網(wǎng)絡(luò) b）閉環(huán)放大倍數(shù)a）類型判別1fRR= oVfI1RoVfRVo=1R“虛地”v+=v- “虛短路”Ri “虛開路” （2）運(yùn)放構(gòu)成的串聯(lián)電壓負(fù)反饋 據(jù)虛斷， V+ = Vi 據(jù)虛短， V- V+ =Vi f11o=RRRVV電壓增益:io

12、=VVAVf1f1RRiV同相放大器3、分立元件組成的負(fù)反饋放大器估算(1)共C電路RsVs +ViRL+Vo+VccC1C2Rb1 Rb2Re+反饋網(wǎng)絡(luò)111%10010oAFAAVVFVVAVVVVVRIVVVVVVvfofiovfobeibeoEeiifibe反饋電壓射極跟隨器沒有反饋fibeiVVVV0深度負(fù)反饋單級反饋放大器(2)共E電路反饋網(wǎng)絡(luò)eLvfLcLLcoeeibeeefecRRARRRRIVRIVVRIVII)/(0RsVs +ViRL+Vo+VccC1C2Rb1 Rb2Rc+Re+-Vf-+-+(3)反饋支路電路反饋網(wǎng)絡(luò)ifiovffofobefiiibeiifiiRR

13、VVARVRVVIRVRVVIIII0RiVi +RL+Vo+VccC1C2RfRc+IiIfIi+-+-例1：反饋網(wǎng)絡(luò)多級反饋放大器1111efvvvvvfRRFFAAARofRsVs +ViC1Rb1 Re1Rb2Rc1RifRL+Vo+VccC2Re2Rc2RfCf+VffeeoIovRRRVVFi11f例2：feeoUoIRRRIIFi22ffiiIIIfeecfiiRRRIIRvI2221RofR1+ViC1Rc1 Rc2RifRL+Vo+VccC2Re2RfIfIiIiRe1Ce222LcoecRIvIISiLRFR 122oRRRRRVVALefeiif例3：3434331RRR

14、FVVAVRRRVFVViovfoofi例4：7378373783363378373)(RRRRRRARRRRRRVVVVARIRRIVVVRRRRRIVLvfLfoiovfLeLeofief負(fù)反饋：反饋支路中含有復(fù)阻抗，反饋系數(shù)與信號頻率有關(guān)6.4.1 負(fù)反饋放大電路的自激條件6.4.2 用波特圖判斷自激自激原因:負(fù)反饋引入不當(dāng)，AF過大消除自激的有效方法:頻率補(bǔ)償自激(振蕩):多級放大器頻率響應(yīng)引起的附加相移（高頻段）附加相移（高頻段），使負(fù)反饋?zhàn)兂烧答仭?.4.1 6.4.1 負(fù)反饋放大電路的自激條件負(fù)反饋放大電路的自激條件相位條件相位條件又可寫為 幅度條件幅度條件1|FA AF= A

15、+ F=(2n+1) n=0,1,2,3 AAAFf=1 = 0 FA11FA即：AF是放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)的總附加相移 反饋網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常由電阻構(gòu)成，所以F=0 。問：AF=?時，自激1）AF =180 時形成正反饋2）若又滿足幅度幅度條件條件則則自激！AF = A+F= A。6.4.2 6.4.2 用波特圖判斷負(fù)反饋用波特圖判斷負(fù)反饋 放大電路的自激放大電路的自激一、一、 波特圖的繪制波特圖的繪制二、二、 放大電路自激的判斷放大電路自激的判斷三、三、 環(huán)路增益波特圖環(huán)路增益波特圖一、波特圖的繪制一、波特圖的繪制 有一個三極點(diǎn)直接耦合開環(huán)放大電路的頻率特性方程式如下：)10j1)(10j1)(10j

16、1 (107645idofffVVAv波特圖 圖圖7.5.03 7.5.03 以以20lg|Av |為為Y坐標(biāo)的坐標(biāo)的波特圖波特圖放大電路在高頻段有三個極點(diǎn)頻率fp1、fp2和fp3；當(dāng)A=180時，即S點(diǎn)對應(yīng)的頻率稱為臨界頻率fc。當(dāng)f= fc時負(fù)反饋?zhàn)兂闪苏答?，只要信號幅度滿足要求，即可自激。二、放大電路自激的判斷二、放大電路自激的判斷設(shè)反饋系數(shù)F1=10-4，閉環(huán)波特圖與開環(huán)的波特圖交P點(diǎn)看AF=1(A=1/F)點(diǎn)是否滿足相位條件對應(yīng)的附加相移A=90，不滿足相位條件，不自激對應(yīng)的附加相移A=135，不滿足相位條件，不自激。但已臨近正反饋的范疇，此時，放大倍數(shù)就有所提高。加大負(fù)反饋量，F(xiàn)2=10-3，交于P點(diǎn)A=180。滿足相位條件, 自激！結(jié)論結(jié)論：1/F交于20dB/dec段(單、兩級負(fù)反饋放大器)穩(wěn)定！三級(極點(diǎn))以上深負(fù)反饋放大器不穩(wěn)定！再加大F3=10-2，交于P“點(diǎn)三、三、 環(huán)路增益