電壓串聯(lián)負(fù)反饋課件

1、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)安徽理工大學(xué)電氣工程系主講 ：黃友銳第十一講09 放大電路中的反饋9.1 反饋的概念9.2 反饋的基本方程9.3 四種負(fù)反饋類型的分析9.4 負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響9.1.1 反饋的定義9.1.2 負(fù)反饋和正反饋9.1.3 電壓反饋和電流反饋9.1.4 串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋9.1.5 交流反饋和直流反饋9.1 反饋的概念 9.1.1反饋的定義 在放大電路中信號(hào)的傳輸是從輸入端到輸出端，這個(gè)方向稱為正向傳輸。反饋就是將輸出信號(hào)取出一部分或全部送回到放大電路的輸入回路，與原輸入信號(hào)相加或相減后再作用到放大電路的輸入端。反饋信號(hào)的傳輸是反向傳輸。所以放大電路無(wú)反饋也稱開(kāi)環(huán)，放大電路

2、有反饋也稱閉環(huán)。反饋的示意圖見(jiàn)圖09.01。圖09.01 反饋概念方框圖 圖中： 是輸入信號(hào)， 是反饋信號(hào)， 稱為凈輸入信號(hào)。所以有 9.1.2負(fù)反饋和正反饋負(fù)反饋加入反饋后，凈輸入信號(hào)| Xi | | Xi | ， 輸出幅度增加 ，等效增益提高。 正反饋和負(fù)反饋的判斷法之一：瞬時(shí)極性法 在放大電路的輸入端，假設(shè)一個(gè)輸入信號(hào)對(duì)地為某一極性，可用“+”、“-”或“”、“”表示。按信號(hào)傳輸方向依次判斷相關(guān)點(diǎn)的瞬時(shí)極性，直至判斷出反饋信號(hào)的瞬時(shí)極性。如果反饋信號(hào)的瞬時(shí)極性使凈輸入減小，則為負(fù)反饋；反之為正反饋。 將輸出電壓短路，若反饋信號(hào)為零，則為電壓反饋；若反饋信號(hào)仍然存在，則為電流反饋。9.1.

3、3電壓反饋和電流反饋電壓反饋：反饋信號(hào)的大小與輸出電壓成比 例的反饋稱為電壓反饋；電壓反饋與電流反饋的判斷：電流反饋：反饋信號(hào)的大小與輸出電流成比 例的反饋稱為電流反饋。電壓與電流反饋的簡(jiǎn)易判斷方法一般來(lái)說(shuō)： 反饋元件直接接在輸出端為電壓反饋。 反饋元件只要沒(méi)有直接接到輸出端，均為電流反饋。（特別注意：負(fù)載不屬于放大器，因此不能算作反饋元件。） 9.1.4串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋 反饋信號(hào)與輸入信號(hào)加在放大電路輸入回路的同一個(gè)電極，則為并聯(lián)反饋；反之，加在放大電路輸入回路的兩個(gè)電極，則為串聯(lián)反饋。 此時(shí)反饋信號(hào)與輸入信號(hào)是電流相加減的關(guān)系。 此時(shí)反饋信號(hào)與輸入信號(hào)是電壓相加減的關(guān)系。 對(duì)于運(yùn)算放大器

4、來(lái)說(shuō)，反饋信號(hào)與輸入信號(hào)同時(shí)加在同相輸入端或反相輸入端，則為并聯(lián)反饋；一個(gè)加在同相輸入端一個(gè)加在反相輸入端則為串聯(lián)反饋。 對(duì)于三極管來(lái)說(shuō)，反饋信號(hào)與輸入信號(hào)同時(shí)加在輸入三極管的基極或發(fā)射極，則為并聯(lián)反饋；一個(gè)加在基極一個(gè)加在發(fā)射極則為串聯(lián)反饋。 9.1.5交流反饋和直流反饋 反饋信號(hào)只有交流成分時(shí)為交流反饋，反饋信號(hào)只有直流成分時(shí)為直流反饋，既有交流成分又有直流成分時(shí)為交直流反饋。 正反饋可使輸出幅度增加，負(fù)反饋則使輸出幅度減小。在明確串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋后，正反饋和負(fù)反饋可用下列規(guī)則來(lái)判斷：反饋信號(hào)和輸入信號(hào)加于輸入回路一點(diǎn)（并聯(lián)反饋）時(shí)，瞬時(shí)極性相同的為正反饋，瞬時(shí)極性相反的是負(fù)反饋； 反饋

5、信號(hào)和輸入信號(hào)加于輸入回路兩個(gè)不同點(diǎn)（串聯(lián)反饋）時(shí)，瞬時(shí)極性相同的為負(fù)反饋，瞬時(shí)極性相反的是正反饋。對(duì)三極管來(lái)說(shuō)這兩點(diǎn)是基極和發(fā)射極，對(duì)運(yùn)算放大器來(lái)說(shuō)是同相輸入端和反相 輸入端。正反饋和負(fù)反饋的判斷法之二： 以上輸入信號(hào)和反饋信號(hào)的瞬時(shí)極性都是指對(duì)地而言，這樣才有可比性。例題 09.1 :試判斷圖09.02所示電路的反饋組態(tài)。解: 根據(jù)瞬時(shí)極性法，見(jiàn)圖中的紅色“+”、“-” 號(hào)，可知經(jīng)電阻R1加在基極B1上的是直流并聯(lián)負(fù)反饋。因反饋信號(hào)與輸出電流成比例，故又為電流反饋。結(jié)論：是直流電流并聯(lián)負(fù)反饋。 圖09.02 例題09.01圖 經(jīng)Rf 加在E1上是交流負(fù)反饋。反饋信號(hào)和輸入信號(hào)加在T1兩個(gè)輸

6、入電極，故為串聯(lián)反饋。結(jié)論：交流電壓串聯(lián)負(fù)反饋。例題09.2:試判斷圖09.03所示電路的反饋組態(tài) 解: 根據(jù)瞬時(shí)極性法，見(jiàn)圖中的紅色+- 號(hào)，可知是負(fù)反饋。 因反饋信號(hào)和輸入信號(hào)加在運(yùn)放A1的兩個(gè)輸入端，故為串聯(lián)反饋。 圖09.03 例題09.02圖 因反饋信號(hào)與輸出電壓成比例，故為電壓反饋。結(jié)論：交直流串聯(lián)電壓負(fù)反饋。動(dòng)畫(huà)9-1動(dòng)畫(huà)9-2例1:判斷圖示電路中RE1、RE2 的負(fù)反饋?zhàn)饔?。RE2對(duì)交流不起作用，RE1對(duì)交、直流均起作用電流串聯(lián)反饋RCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+UCCuoui+另外再看幾個(gè)例子：思考例2：判斷Rf是否負(fù)反饋，若是，判斷反饋的類型。+C1RB1RC1R

7、B21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+UCCuoui+T1T2Rf電壓串聯(lián)負(fù)反饋（交流反饋）+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1C3C2+UCCuoui+T2Rf 若Rf與T發(fā)射極相接如圖所示，引入的是何種類型的反饋？T1電流串聯(lián)正反饋例3：判斷圖示電路Rf的反饋類型。電流并聯(lián)負(fù)反饋（交、直流反饋）+uouiRE2RfRE1RC1RC2+UCC+9.2 反饋的基本方程 9.2.1 閉環(huán)放大倍數(shù)的一般表達(dá)式 9.2.2 反饋深度 9.2.3 環(huán)路增益9.2.1閉環(huán)放大倍數(shù)的一般表達(dá)式 根據(jù)圖09.01可以推導(dǎo)出反饋放大電路的基本方程。放大電路的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系

8、數(shù)放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù) 以上幾個(gè)量都采用了復(fù)數(shù)表示，因?yàn)橐紤]實(shí)際電路的相移。由于式中：稱為環(huán)路增益。9.2.2反饋深度 稱為反饋深度 它反映了反饋對(duì)放大電路影響的程度。 可分為下列三種情況 (1)當(dāng) 1時(shí)， ，相當(dāng)于負(fù)反饋 (2)當(dāng) 1時(shí)， ，相當(dāng)于正反饋 (3)當(dāng) =0 時(shí)， = ，相當(dāng)于輸入為 零時(shí)仍有輸出，故稱為“自激狀態(tài)”。 9.2.3環(huán)路增益 環(huán)路增益 是指放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)所形成環(huán)路的增益，當(dāng) 1時(shí)稱為深度負(fù)反饋，與 1+ 1相當(dāng)。于是閉環(huán)放大倍數(shù): 也就是說(shuō)在深度負(fù)反饋條件下，閉環(huán)放大倍數(shù)近似等于反饋系數(shù)的倒數(shù)，與有源器件的參數(shù)基本無(wú)關(guān)。一般反饋網(wǎng)絡(luò)是無(wú)源元件構(gòu)成的，其穩(wěn)定性

9、優(yōu)于有源器件，因此深度負(fù)反饋時(shí)的放大倍數(shù)比較穩(wěn)定。 由此可見(jiàn)：對(duì)于復(fù)雜的負(fù)反饋電路，增益的計(jì)算可簡(jiǎn)化為反饋系數(shù)的計(jì)算。 在此還要注意的是 、 和 可以是 電壓信號(hào)，也可以是電流信號(hào)。 1.當(dāng)它們都是電壓信號(hào)時(shí)， 、 、 無(wú)量綱， 和 是電壓放大倍數(shù)。 2.當(dāng)它們都是電流信號(hào)時(shí)， 、 、 無(wú)量綱， 和 是電流放大倍數(shù)。 3.當(dāng)它們既有電壓信號(hào)也有電流信號(hào)時(shí)， 、 、 有量綱， 和 也有專門(mén)的放大倍數(shù)的 稱謂。解:在求電壓放大倍數(shù)表達(dá)式時(shí)，可以把A1和A2看成一個(gè)運(yùn)算放大器，見(jiàn)圖中棕色線框。因A1和A2 都是反相輸入的，因此可確定輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間的極性關(guān)系。該電路相當(dāng)于同相比例運(yùn)算電路，所以

10、:例09.03 ：求圖09.04電路的電壓放大倍數(shù)。圖09.04 例題09.03電路圖9.3 四種負(fù)反饋類型的分析9.3.1 電壓串聯(lián)負(fù)反饋9.3.2 電壓并聯(lián)負(fù)反饋9.3.3 電流串聯(lián)負(fù)反饋9.3.4 電流并聯(lián)負(fù)反饋 負(fù)反饋的類型共有四種組態(tài):電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋電流串聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋 在此要分析反饋組態(tài)、求放大倍數(shù)等。9.3.1 電壓串聯(lián)負(fù)反饋 對(duì)圖09.05(a)所示電路，根據(jù)瞬時(shí)極性法判斷，經(jīng)Rf加在發(fā)射極E1上的反饋電壓為+，與輸入電壓極性相同，（1）判斷方法： 圖 09.05 串聯(lián)電壓負(fù)反饋(a)分立元件放大電路且加在輸入回路的兩點(diǎn)，故為串聯(lián)負(fù)反饋。反饋信號(hào)與輸出電壓

11、成比例，是電壓反饋。后級(jí)對(duì)前級(jí)的這一反饋是交流反饋，同時(shí)Re1上還有第一級(jí)本身的負(fù)反饋，這將在下面分析。 對(duì)圖 (b)，因輸入信號(hào)和反饋信號(hào)加在運(yùn)放的兩個(gè)輸入端，故為串聯(lián)反饋，根據(jù)瞬時(shí)極性判斷是負(fù)反饋，且為電壓負(fù)反饋。結(jié)論是交直流串聯(lián)電壓負(fù)反饋。圖09.05 串聯(lián)電壓負(fù)反饋(b)集成運(yùn)放放大電路 反饋系數(shù)：對(duì)于圖09.02(a) ：對(duì)于圖09.02(b)： （2）閉環(huán)放大倍數(shù) 對(duì)于串聯(lián)電壓負(fù)反饋，在輸入端是輸入電壓和反饋電壓相減，所以9.3.2 電壓并聯(lián)負(fù)反饋 電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路如圖09.06所示。因反饋信號(hào)與輸入信號(hào)在一點(diǎn)相加，為并聯(lián)反饋。根據(jù)瞬時(shí)極性法判斷，為負(fù)反饋，且為電壓負(fù)反饋。因?yàn)椴?/p>

12、聯(lián)反饋在輸入端采用電流相加減。即:圖09.06 電壓并聯(lián)負(fù)反饋具有電阻的量綱具有電阻的量綱具有電導(dǎo)的量綱而電壓增益為: 稱為互阻增益， 稱為互導(dǎo)反饋系數(shù), 相乘無(wú)量綱。對(duì)于深度負(fù)反饋，互阻增益為 9.3.3電流串聯(lián)負(fù)反饋 電流串聯(lián)負(fù)反饋電路如圖09.07所示。圖(a)是基本放大電路將Ce去掉而構(gòu)成，圖(b)是由集成運(yùn)放(見(jiàn)下頁(yè))構(gòu)成。 對(duì)圖(a)，反饋電壓從Re1上取出，根據(jù)瞬時(shí)極性和反饋電壓接入方式，可判斷為串聯(lián)負(fù)反饋。因輸出電壓短路，反饋電壓仍然存在，故為串聯(lián)電流負(fù)反饋。圖09.07(a) 電流串聯(lián)負(fù)反饋對(duì)圖09.07(b)的電路求其互導(dǎo)增益圖09.07(b) 于是 1/R ，這里忽略了R

13、f的分流作用。電壓增益為:9.3.4 電流并聯(lián)負(fù)反饋 電流并聯(lián)負(fù)反饋的電路如圖09.08(a)(b)所示。對(duì)于圖(a)電路，反饋節(jié)點(diǎn)與輸入點(diǎn)相同，所以是電流并聯(lián)負(fù)反饋。對(duì)于圖(b)電路，也為電流并聯(lián)負(fù)反饋。圖09.08 并聯(lián)電流負(fù)反饋(a)(b)電流放大倍數(shù)：電流反饋系數(shù)是： ，以圖09.08(b) 為例： 顯然，電流放大倍數(shù)基本上只與外電路的參數(shù)有關(guān)，與運(yùn)放內(nèi)部參數(shù)無(wú)關(guān)。電壓放大倍數(shù)為：動(dòng)畫(huà)9-1動(dòng)畫(huà)9-2 例題09.4:回答下列問(wèn)題。 圖09.09 例題09.4電路圖求圖 09.09 在靜態(tài)時(shí)運(yùn)放的共模輸入電壓;若要實(shí)現(xiàn)串聯(lián)電壓反饋, Rf 應(yīng)接向何處?要實(shí)現(xiàn)串聯(lián)電壓負(fù)反饋,運(yùn)放的輸入端極性如何確定？求引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋后的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)。解：靜態(tài)時(shí)運(yùn)放的共模輸入電壓，即靜態(tài)時(shí) T1和T2的集電極 電位。 圖09.09 例題09.4電路圖 Ic1 = Ic2 = Ic3 /2解 :可以把差動(dòng)放大電路看成運(yùn)放A的輸入級(jí)。輸入信號(hào)加在T1的基極，要實(shí)現(xiàn)串聯(lián)反饋，反饋信號(hào)必然要加在B2。所以要實(shí)現(xiàn)串聯(lián)電壓反饋, Rf應(yīng)接向B2。解既然是串聯(lián)反饋, 反饋和輸入信號(hào)接到差放的兩