電工與電子技術Ⅱ：第17章 電子電路中的反饋

1、第17章 電子電路中的反饋17.1 反饋的基本概念17.2 放大電路中的負反饋本章要求：1.能判別電子電路中的直流反饋和交流反饋、 正反饋和負反饋以及負反饋的四種類型;2. 了解負反饋對放大倍數(shù)及其穩(wěn)定性的影響。17.1.1 負反饋與正反饋反饋：將放大電路輸出端的信號(電壓或電流)的 一部分或全部通過某種電路引回到輸入端。17.1 反饋的基本概念(b) 帶反饋(a)不帶反饋A電子電路方框圖+A 凈輸入信號 反饋信號 輸出信號凈輸入信號：F反饋電路比較環(huán)節(jié) 輸入信號基本放大電路 若三者同相，則Xd = Xi - Xf , 即Xd Xi ，即反饋信號起了增強凈輸入信號的作用則為正反饋。17.1.2

2、 負反饋與正反饋的判別方法利用瞬時極性法判別負反饋與正反饋的步驟： 4. 若反饋信號與輸入信號加在同一輸入端(或同一電極)上， 兩者極性相反時，凈輸入信號減小, 為負反饋；反之，極性相同為正反饋。 3. 若反饋信號與輸入信號加在不同輸入端(或兩個電極)上， 兩者極性相同時，凈輸入信號減小, 為負反饋；反之，極性相反為正反饋。 1.設接“地”參考點的電位為零。 2. 若電路中某點的瞬時電位高于參考點(對交流為電壓的正半周)，則該點電位的瞬時極性為正(用表示)；反之為負(用 表示)。+uf+ud設輸入電壓 ui 為正，差值電壓 ud =ui uf各電壓的實際方向如圖uf 減小了凈輸入電壓(差值電壓

3、) 負反饋uoRFuiR2R1+例1：uoRFuiR2R1+例2：設輸入電壓 ui 為正，差值電壓 ud =ui + uf各電壓的實際方向如圖uf 增大了凈輸入電壓 正反饋+uf+ud例3：RB1RCC1C2RB2RERL+UCCuiuo+設輸入電壓 ui 為正，差值電壓 ube =ui uf各電壓的實際方向如圖uf 減小了凈輸入電壓 負反饋RBRERLuiuo+交流通路+uf+ubeie交、直流分量的信號均可通過 RE，所以RE引入的是交、直流反饋。例3：RB1RCC1C2RB2RERL+UCCuiuo+RBRERLuiuo+交流通路+uf+ubeie如果有發(fā)射極旁路電容， RE中僅有直流分

4、量的信號通過 ，這時RE引入的則是直流反饋。引入交流負反饋的目的：改善放大電路的性能引入直流 負反饋的目的：穩(wěn)定靜態(tài)工作點17.2 放大電路中的負反饋17.7.1 負反饋的分類 (1)根據(jù)反饋所采樣的信號不同，可以分為電壓反饋和電流反饋。如果反饋信號取自輸出電壓，叫電壓反饋。如果反饋信號取自輸出電流，叫電流反饋。 (2)根據(jù)反饋信號在輸入端與輸入信號比較形式的不同，可以分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。 反饋信號與輸入信號串聯(lián)，即反饋信號與輸入信號以電壓形式作比較，稱為串聯(lián)反饋。 反饋信號與輸入信號并聯(lián)，即反饋信號與輸入信號以電流形式作比較，稱為并聯(lián)反饋。1.串聯(lián)電壓負反饋+uf+ud 設輸入電壓 ui

5、 為正，差值電壓 ud =ui ufuf 削弱了凈輸入電壓(差值電壓) 負反饋反饋電壓取自輸出電壓電壓反饋 反饋信號與輸入信號在輸入端以電壓的形式比較 串聯(lián)反饋AF+ufuduiuO(b)方框圖(a)電路uoRFuiR2R1+RL各電壓的實際方向如圖2.并聯(lián)電壓負反饋設輸入電壓 ui 為正，差值電流 id = i1 if各電流的實際方向如圖if 削弱了凈輸入電流(差值電流) 負反饋反饋電流取自輸出電壓電壓反饋 反饋信號與輸入信號在輸入端以電流的形式比較并聯(lián)反饋uoRFuiR2R1+RLi1if idAF+ifidiiuO(b)方框圖(a)電路3.串聯(lián)電流負反饋+uf+ud設輸入電壓 ui 為正

6、，差值電壓 ud =ui uf各電壓的實際方向如圖uf 削弱了凈輸入電壓(差值電壓) 負反饋反饋電壓取自輸出電流 電流反饋 反饋信號與輸入信號在輸入端以電壓的形式比較 串聯(lián)反饋uf =Rio uouiR2RL+ioR+(a)電路AF+ufuduiiO(b)方框圖4.并聯(lián)電流負反饋設輸入電壓 ui 為正，差值電流 id = i1 if各電流的實際方向如圖if 削弱了凈輸入電流(差值電流) 負反饋反饋電流取自輸出電流電流反饋 反饋信號與輸入信號在輸入端以電流的形式比較 并聯(lián)反饋(a)電路AF+ifidiiiO(b)方框圖RFR1uiR2RL+ioRuRi1ifid運算放大器電路反饋類型的判別方法：

7、 1. 反饋電路直接從輸出端引出的，是電壓反饋；從負載電阻RL的靠近“地”端引出的，是電流反饋； 2. 輸入信號和反饋信號分別加在兩個輸入端(同相和反相)上的，是串聯(lián)反饋；加在同一個輸入端(同相或反相)上的，是并聯(lián)反饋； 3. 對串聯(lián)反饋，輸入信號和反饋信號的極性相同時，是負反饋；極性相反時，是正反饋； 4. 對并聯(lián)反饋，凈輸入電流等于輸入電流和反饋電流之差時，是負反饋；否則是正反饋。例1：試判別下圖放大電路中從運算放大器A2輸出端引至A1輸入端的是何種類型的反饋電路。uf+解： 因反饋電路直接從運算放大器A2的輸出端引出，所以是電壓反饋； 因輸入信號和反饋信號分別加在反相輸入端和同相輸入端上

8、，所以是串聯(lián)反饋； 因輸入信號和反饋信號的極性相同，所以是負反饋。串聯(lián)電壓負反饋 先在圖中標出各點的瞬時極性及反饋信號；uo1uiR+uo+RLA1A2例2：試判別下圖放大電路中從運算放大器A2輸出端引至A1輸入端的是何種類型的反饋電路。解： 因反饋電路是從運算放大器A2的負載電阻RL的靠近“地”端引出的，所以是電流反饋； 因輸入信號和反饋信號均加在同相輸入端上，所以是并聯(lián)反饋; 因凈輸入電流 id 等于輸入電流和反饋電流之差，所以是負反饋。并聯(lián)電流負反饋i1ifiduo1uiR+uo+RLA1A2例3：判斷圖示電路中的負反饋類型。解: RE2對交流不起作用，引入的是直流反饋；RE1對本級引入

9、串聯(lián)電流負反饋。RE1、RF對交、直流均起作用，所以引入的是交、直流反饋。RB1RC1C1RB2RE1+RS+RFRC2CE2C2RE2RL+UCC+T1T2esuiuo+例3：判斷圖示電路中的負反饋類型。解：RE1、RF引入越級串聯(lián)電壓負反饋。+ T2集電極的 反饋到T1的發(fā)射極，提高了E1的交流電位，使Ube1減小，故為負反饋； 反饋從T2的集電極引出，是電壓反饋；反饋電壓引入到T1的發(fā)射極，是串聯(lián)反饋。RB1RC1C1RB2RE1+RS+RFRC2CE2C2RE2RL+UCC+T1T2esuiuo例4：如果RF不接在T2 的集電極，而是接C2與RL 之間，兩者有何不同 ？解：因電容C2的

10、隔直流作用，這時RE1、RF僅引入 交流反饋。RB1RC1C1RB2RE1+RS+RFRC2CE2C2RE2RL+UCC+T1T2esuiuo例5：如果RF的另一端不接在T1 的發(fā)射極，而是接在它的基極，兩者有何不同，是否會變成正反饋 ？ 解：T2集電極的 反饋到T1的基極，提高了B1的交流電位，使Ube1增大，故為正反饋。+RB1RC1C1RB2RE1+RS+RFRC2CE2C2RE2RL+UCC+T1T2esuiuo17.2.2 負反饋對放大電路工作性能的影響反饋放大電路的基本方程反饋系數(shù)凈輸入信號開環(huán)放大倍數(shù)閉環(huán)放大倍數(shù)+AF1. 降低放大倍數(shù) 負反饋使放大倍數(shù)下降。則有：同相，所以 A

11、F 是正實數(shù)負反饋時， | 1+AF| 稱為反饋深度，其值愈大，負反饋作用愈強，Af也就愈小。2. 提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性引入負反饋使放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高。放大倍數(shù)下降至1/(1+AF)倍, 其穩(wěn)定性提高1+AF倍。若AF 1，稱為深度負反饋，此時： 在深度負反饋的情況下，閉環(huán)放大倍數(shù)僅與反饋電路的參數(shù)有關。例：A=300，F(xiàn)=0.01。3. 改善波形失真 負反饋是利用失真的波形來改善波形的失真，因此只能減小失真，而不能完全消除失真。加入負反饋無負反饋FufAuiuo大小略小略大接近正弦波uouiA+uid略大略小uf4. 展寬通頻帶引入負反饋使電路的高頻帶寬度增加無負反饋有負反饋f|AO|0.707|Ao|Of2| Afo |f2|A|, |Af |0.707|Afo|BWBWf負反饋展寬通頻帶直接耦合使電路的低頻特性良好uiubeib+5. 對放大電路輸入電阻的影響在同樣的 ib下，ui= ube + uf ube，所以 rif 提高。(1) 串聯(lián)負反饋無負反饋時：有負反饋時：使電路的輸入電阻提高uiubeib+uf+if無負反饋時：有負反饋時：在同樣的ube下，ii = ib + if ib，所以 rif 降低。(2) 并聯(lián)負反饋使電路的輸入電阻降低iiibube+iiibube+ 電壓負反饋具有穩(wěn)定輸出電壓的作用，即有恒壓輸出特性，故輸出電阻降低。 電流負反饋具有穩(wěn)