電工學(xué)-電子電路中的反饋

1、第5章 電子電路中的反饋 1第5章 電子電路中的反饋n 5.1反饋的基本概念與分類n 5.2負反饋對放大電路性能的影響n 5.3振蕩電路中的反饋21. 1. 什么是反饋什么是反饋 放大電路輸出量的一部分或全部通過一定的方式引回放大電路輸出量的一部分或全部通過一定的方式引回到輸入回路，影響輸入，稱為反饋。到輸入回路，影響輸入，稱為反饋。要研究哪些問題？要研究哪些問題？怎樣怎樣引回引回是從輸出電壓還是是從輸出電壓還是輸出電流引出反饋輸出電流引出反饋多少多少怎樣怎樣引出引出反饋放大電路可用方框圖表示。反饋放大電路可用方框圖表示。影響放大電路的輸入影響放大電路的輸入電壓還是輸入電流電壓還是輸入電流反饋

2、通路反饋通路信號反向傳輸?shù)那佬盘柗聪騻鬏數(shù)那篱_環(huán)開環(huán) 無反饋通路無反饋通路閉環(huán)閉環(huán) 有反饋通路有反饋通路5.1.1反饋的基本概念反饋的基本概念5.1反饋的基本概念與分類3 從反饋的結(jié)果來判斷，凡反饋的結(jié)果使輸出量的變化減小的為負反饋，否則為正反饋；引入反饋后其變化是引入反饋后其變化是增大？還是減小？增大？還是減??？引入反饋后其變化是增大？引入反饋后其變化是增大？還是減小？還是減??？ 或者，凡反饋的結(jié)果使凈輸入量減小的為負反饋，否則為正反饋。2. 正反饋和負反饋正反饋和負反饋5.1.1反饋的基本概念43. 直流反饋和交流反饋直流反饋和交流反饋 直流通路中存在的反饋稱為直流反饋，交流通路中存在

3、的反饋稱為交流反饋。引入交流負反饋引入交流負反饋引入直流負反饋引入直流負反饋5.1.1反饋的基本概念54. 局部反饋和級間反饋局部反饋和級間反饋 只對多級放大電路中某一級起反饋作用的稱為局部反饋，只對多級放大電路中某一級起反饋作用的稱為局部反饋，將多級放大電路的輸出量引回到其輸入級的輸入回路的稱將多級放大電路的輸出量引回到其輸入級的輸入回路的稱為級間反饋。為級間反饋。通過R3引入的是局部反饋通過R4引入的是級間反饋通常，重點研究級間反饋或稱總體反饋。通常，重點研究級間反饋或稱總體反饋。5.1.1反饋的基本概念6 將輸出電壓的一部分或全部引回到輸入回路來影響凈輸入量的為電壓反饋，即ooUX 將輸

4、出電流的一部分或全部引回到輸入回路來影響凈輸入量的為電流反饋，即ooIX 描述放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)在輸出端的連接方式，即反饋網(wǎng)絡(luò)的取樣對象。 電壓反饋和電流反饋電壓反饋和電流反饋5.1.2反饋的類型7 串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋 描述放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)在輸入端的連接方式，即輸入量、反饋量、凈輸入量的疊加關(guān)系。負反饋-串聯(lián)負反饋串聯(lián)負反饋idifUUU 串聯(lián)反饋：反饋信號以電壓(uf)形式出現(xiàn)于輸入端，與輸入電壓(ui)形成電壓串聯(lián)回路。若 為電壓信號，則形成串聯(lián)反饋。fX5.1.2反饋的類型8 串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋負反饋并聯(lián)反饋：反饋信號以電流(if)形式出現(xiàn)于輸入端，

5、與輸入電流(ii)形成電流并聯(lián)節(jié)點。若 為電流信號，則形成并聯(lián)反饋。fX-并聯(lián)負反饋并聯(lián)負反饋idifIII 在中頻段：在中頻段：idifidifUUUIII ，5.1.2反饋的類型91.電壓串聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋輸入端出現(xiàn)回路，以電壓形式輸入端出現(xiàn)回路，以電壓形式出現(xiàn)（串聯(lián)）出現(xiàn)（串聯(lián)）輸出端反饋網(wǎng)絡(luò)與輸出端反饋網(wǎng)絡(luò)與RL并聯(lián)（電壓）并聯(lián)（電壓）5.1.2反饋的類型101.電壓串聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋反饋電壓正比輸出電壓特點：特點：1of1fRUURR -串聯(lián)負反饋串聯(lián)負反饋5.1.3 交流負反饋的交流負反饋的4種基本組態(tài)種基本組態(tài)輸入以電壓形式求和（KVL）： uid=ui- uf 11

6、 正、負反饋（反饋極性）的判斷正、負反饋（反饋極性）的判斷“看反饋的結(jié)果” ，即凈輸入量是被增大還是被減小。瞬時極性法： 給定 的瞬時極性，并以此為依據(jù)分析電路中各電流、電位的極性從而得到 的極性；iXoX負反饋負反饋idifidif UUUIII 或或正反饋正反饋idifidif UUUIII 或或的極性的極性 的極性的極性 、 、 的疊加關(guān)系的疊加關(guān)系oXfXiXfXidX5.1.3 交流負反饋的交流負反饋的4種基本組態(tài)種基本組態(tài)121.電壓串聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋穩(wěn)定輸出電壓特點：idifUUU 瞬時極性 如圖所示，得RLuoufuid（=ui-uf) uo5.1.3 交流負反饋的交流負

7、反饋的4種基本組態(tài)種基本組態(tài)131.電壓串聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋穩(wěn)定輸出電壓特點： 電壓控制的電壓源 Rs阻值越小，反饋效果越明顯 fiSiidURRRU 單獨作用時:fU5.1.3 交流負反饋的交流負反饋的4種基本組態(tài)種基本組態(tài)142. 電壓并聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋輸入端出現(xiàn)節(jié)點，以電流形式出輸入端出現(xiàn)節(jié)點，以電流形式出現(xiàn)現(xiàn)( (并聯(lián)并聯(lián)) )輸出端反饋網(wǎng)絡(luò)與輸出端反饋網(wǎng)絡(luò)與RL并聯(lián)并聯(lián)( (電壓電壓) )5.1.3 交流負反饋的交流負反饋的4種基本組態(tài)種基本組態(tài)152. 電壓并聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋 輸入以電流形式求和（KCL）： iid=ii-if特點：特點：-并聯(lián)負反饋虛短虛地fofR

8、UI 5.1.3 交流負反饋的交流負反饋的4種基本組態(tài)種基本組態(tài)162. 電壓并聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋 穩(wěn)定輸出電壓 電流控制的電壓源特點：特點：RLuoifiiduo5.1.3 交流負反饋的交流負反饋的4種基本組態(tài)種基本組態(tài)172. 電壓并聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋 穩(wěn)定輸出電壓 電流控制的電壓源特點：特點： Rs阻值越大，反饋效果越明顯 fiSSidIRRRI 單獨作用時:fI5.1.3 交流負反饋的交流負反饋的4種基本組態(tài)種基本組態(tài)18瞬時極性 如圖所示2. 電壓并聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋反饋通路對于反饋通路，其左側(cè)為高電位(+)，右側(cè)為低電位()，故其if流向為從上往下在節(jié)點處由KCL可得f

9、iidIII 所以為負反饋5.1.3 交流負反饋的交流負反饋的4種基本組態(tài)種基本組態(tài)19瞬時極性 如圖所示反饋通路對于反饋通路，其左側(cè)為正電位(+)，右側(cè)也為正電位(+)，此時if流向是怎樣的呢？在節(jié)點處由KCL可得fiidIII 所以為正反饋圖示電路為正反饋還是負反饋？1、找出反饋通路雖然同為正電位，但是右側(cè)為放大器放大后輸出，故其數(shù)值應(yīng)比左側(cè)高，所以其if流向應(yīng)為從下往上5.1.3 交流負反饋的交流負反饋的4種基本組態(tài)種基本組態(tài)203. 電流串聯(lián)負反饋反饋通路電流反饋；串聯(lián)反饋。213. 電流串聯(lián)負反饋串聯(lián)反饋對應(yīng)有一個uf，uf在哪兒？uf為反饋終點對地電壓顯然為R1兩端電壓。fUiUi

10、dU在ui、uid、uf組成的電壓串聯(lián)回路中，判斷uf的極性，從而判斷反饋的正負(瞬時極性發(fā))。224. 電流并聯(lián)負反饋由瞬時極性法標出反饋電流if的流向虛短Rf與R形成并聯(lián)，總電流為iooffIRRRI 負號是因為習(xí)慣標注的io參考方向與現(xiàn)在的瞬時方向相反在節(jié)點用KCLfiidIII 負反饋電流并聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋234. 電流并聯(lián)負反饋輸入以電流形式求和（KCL）： iid=ii-if穩(wěn)定輸出電流電流控制的電流源特點：特點：并聯(lián)反饋，Rs阻值越大，反饋效果越明顯 -并聯(lián)負反饋RLiOifiid=(iiif)iO24放大倍數(shù)的穩(wěn)定性是基本放大電路的放大倍數(shù)的穩(wěn)定性是基本放大電路的(1+A

11、F) 倍。倍。5.2.2 提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性在中頻段，放大倍數(shù)、反饋系數(shù)等均為實數(shù)。在中頻段，放大倍數(shù)、反饋系數(shù)等均為實數(shù)。AFAA 1fAAAFAAd11dff 2f)1(1ddAFAA 2f)1(ddAFAA 說明放大倍數(shù)減小到基本放大電路的說明放大倍數(shù)減小到基本放大電路的 ，AF1125設(shè)反饋網(wǎng)絡(luò)是純電阻網(wǎng)絡(luò)設(shè)反饋網(wǎng)絡(luò)是純電阻網(wǎng)絡(luò)HmHLmLfj1 j11 ffAAffAAFAAA 引入負反饋后引入負反饋后的幅頻特性的幅頻特性bwbwfLLfHHf)1( 1 )1(fAFfAFfffAFf 可推導(dǎo)出引入負反饋后的截止頻率、通頻帶5.2.4展寬通頻帶展寬通頻帶fBWf

12、BWBW(1)1AAffAFAfAF 262、對輸出電阻的影響、對輸出電阻的影響 對輸出電阻的影響僅與反饋網(wǎng)絡(luò)和基本放大電路在輸出端的接法有關(guān)，即決定于是電壓反饋還是電流反饋。AFRR 1oof引入電壓負反饋時引入電壓負反饋時引入電流負反饋時引入電流負反饋時oof)1(RAFR 電壓負反饋穩(wěn)定輸出電壓，使輸出具有恒壓特性，因而輸出電阻減小。 電流負反饋穩(wěn)定輸出電流，使輸出具有恒流特性，因而輸出電阻增大。5.2.5負反饋對輸入、輸出電阻的影響負反饋對輸入、輸出電阻的影響272、對輸出電阻的影響、對輸出電阻的影響oof)1(RAFR 。或或引入電流負反饋引入電流負反饋；引入電壓負反饋引入電壓負反饋

13、時時在在 )( 0 )1(ofofofRRRAF5.2.5負反饋對輸入、輸出電阻的影響負反饋對輸入、輸出電阻的影響28當當 f=f0時，不但時，不但=0，且，且 最大，為最大，為1/3。F)( j3100ffffF RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)5.3.2 RC文氏橋正弦波振蕩電路文氏橋正弦波振蕩電路291)是否可用共射放大電路？2)是否可用共集放大電路？3)是否可用共基放大電路？4)是否可用兩級共射放大電路？不符合相位條件不符合幅值條件輸入電阻小、輸出電阻大，影響f02.RC文氏橋正弦波振蕩電路可引入電壓串聯(lián)負反饋，使電壓放大倍數(shù)大于3，且Ri大、Ro小，對f0影響小。5.3.2 RC文氏橋正

14、弦波振蕩電路文氏橋正弦波振蕩電路30應(yīng)為RC 串并聯(lián)網(wǎng)路配一個電壓放大倍數(shù)略大于3、輸入電阻趨于無窮大、輸出電阻趨于0的放大電路。2.RC文氏橋正弦波振蕩電路同相比例電路同相比例電路5.3.2 RC文氏橋正弦波振蕩電路文氏橋正弦波振蕩電路31用同相比例運算電路作放大電路。用同相比例運算電路作放大電路。 因同相比例運算電路因同相比例運算電路有非常好的線性度，故有非常好的線性度，故 R1 或或 Rf 用熱敏電阻，或加二用熱敏電阻，或加二極管作為非線性環(huán)節(jié)。極管作為非線性環(huán)節(jié)。1f2RR 2.RC文氏橋正弦波振蕩電路文氏橋正弦波振蕩電路5.3.2 RC文氏橋正弦波振蕩電路文氏橋正弦波振蕩電路32文氏

15、橋振蕩器的特點？文氏橋振蕩器的特點？以以RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)為選頻網(wǎng)絡(luò)和正為選頻網(wǎng)絡(luò)和正反饋網(wǎng)絡(luò)、并引反饋網(wǎng)絡(luò)、并引入電壓串聯(lián)負反入電壓串聯(lián)負反饋，兩個網(wǎng)絡(luò)構(gòu)饋，兩個網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成橋路，一對頂成橋路，一對頂點作為輸出電壓，點作為輸出電壓，一對頂點作為放一對頂點作為放大電路的凈輸入大電路的凈輸入電壓，就構(gòu)成文電壓，就構(gòu)成文氏橋振蕩器。氏橋振蕩器。2.RC文氏橋正弦波振蕩電路文氏橋正弦波振蕩電路5.3.2 RC文氏橋正弦波振蕩電路文氏橋正弦波振蕩電路33用瞬時極性法判斷可知，電路滿足相位平衡條件當當RC10 時，時，F(xiàn)0 AF2 n振蕩電路工作原理振蕩電路工作原理5.3.2 RC文氏橋正弦波振蕩電路文氏橋正弦波振蕩電路34電路可以輸出頻率為 的正弦波RCf210 此時若放大電路的電壓增益為fu113RAR則振蕩電路滿足振幅平衡條件u1313A F 振蕩電路工