模電6反饋4第六章放大電路中的Feedback

1、1第六章 放大電路中的反饋(Feedback)6.1 反饋的基本概念6.2 負(fù)反饋的四種組態(tài)和反饋的一般表達(dá)式6.3 負(fù)反饋(Negative feedback)對(duì)放大電路性能的影響6.4 負(fù)反饋放大電路的分析計(jì)算6.5 負(fù)反饋放大電路的自激振蕩2本章基本要求會(huì)判：判斷電路中有無反饋及反饋的性質(zhì)會(huì)算：估算深度負(fù)反饋條件下的放大倍數(shù)會(huì)引：根據(jù)需求引入合適的反饋會(huì)判振消振：判斷電路是否能穩(wěn)定工作，會(huì)消除自激振蕩。36.1反饋的基本概念6.1.1反饋概念的建立Rb1+VccRcC1C2Rb2CeReRLuiuoBEC靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路T ICQ , IEQ UEQ=IEQReUBEQ=UBQ-UEQ

2、 IBQ ICQ , IEQ 從而抑制Q點(diǎn)的變化保持Q點(diǎn)基本穩(wěn)定。UBQ固定電流負(fù)反饋451. 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到輸入回路，影響輸入，稱為反饋。要研究哪些問題？怎樣引回是從輸出電壓還是輸出電流引出反饋多少怎樣引出 反饋放大電路可用方框圖表示。影響放大電路的輸入電壓還是輸入電流66.1.2反饋的分類一、根據(jù)極性不同，分為正反饋和負(fù)反饋正反饋引入的反饋信號(hào)增強(qiáng)了外加輸入信號(hào)的作用，從而使放大電路的放大倍數(shù)提高。負(fù)反饋引入的反饋信號(hào)削弱了外加輸入信號(hào)的作用，從而使放大電路的放大倍數(shù)降低。7判斷方法：瞬時(shí)極性法先假定輸入信號(hào)為某一個(gè)瞬時(shí)極性，然后逐級(jí)推出電路其

3、它有關(guān)各點(diǎn)瞬間信號(hào)的變化情況，最后判斷反饋到輸入端信號(hào)的瞬時(shí)極性是增強(qiáng)還是削弱了原來的輸入信號(hào)。+-R1uIuOR2R3+uF- -+正反饋1238+R2uIuOR3R4+uF- -+R1+負(fù)反饋1239二、根據(jù)反饋信號(hào)的交、直流性質(zhì)，分為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，交流通路中存在的反饋稱為交流反饋。引入交流負(fù)反饋引入直流負(fù)反饋10交流反饋Re1RFRe2Rc1Rc2+VccVT1VT2CFRb+uo-+uI-+uBE-+uF-11三、根據(jù)反饋信號(hào)在放大電路輸出端采樣方式的不同，分為電壓反饋和電流反饋電壓反饋如果反饋信號(hào)取自輸出電壓，稱為電壓反饋電流反饋如果反饋信號(hào)取

4、自輸出電流，稱為電流反饋判斷方法假設(shè)將輸出端短路（即令輸出電壓等于零），如果反饋信號(hào)不復(fù)存在為電壓反饋；否則為電流反饋。電流反饋的作用使輸出電流保持穩(wěn)定，提高了輸出電阻電壓反饋的作用使輸出電壓保持穩(wěn)定，降低了電路的輸出電阻12Re1RFRe2Rc1Rc2+VccVT1VT2CFRb+uo-+uI-+uBE-+uF-電壓反饋13電流反饋RsRe1RFRe2Rc1Rc2+VccC1C2+VT1VT2+Ce+us-14四、根據(jù)反饋信號(hào)在放大電路輸入回路中求和形式不同，分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋如果反饋信號(hào)在輸入回路中以電壓形式求和（即反饋信號(hào)與輸入信號(hào)串聯(lián)），稱為串聯(lián)反饋并聯(lián)反饋如果反饋信號(hào)在輸

5、入回路中以電流形式求和（即反饋信號(hào)與輸入信號(hào)并聯(lián)），稱為并聯(lián)反饋15串聯(lián)反饋Re1RFRe2Rc1Rc2+VccVT1VT2CFRb+uo-+uI-+uBE-+uF-16并聯(lián)反饋RsRe1RFRe2Rc1Rc2+VccC1C2+VT1VT2+Ce+us-i1iBiF17五. 局部反饋和級(jí)間反饋 只對(duì)多級(jí)放大電路中某一級(jí)起反饋?zhàn)饔玫姆Q為局部反饋，將多級(jí)放大電路的輸出量引回到其輸入級(jí)的輸入回路的稱為級(jí)間反饋。通過R3引入的是局部反饋通過R4引入的是級(jí)間反饋通常，重點(diǎn)研究級(jí)間反饋或稱總體反饋。186.2.1負(fù)反饋的四種組態(tài)一、電壓串聯(lián)負(fù)反饋+A-R1R2+-+RF+-+放大網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)19電壓放大倍

6、數(shù)反饋系數(shù)+A-R1R2+-+RF+-+放大網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)20二、電壓并聯(lián)負(fù)反饋+-AR2R1-+RF-+R1-+反饋量是僅僅決定于輸出量的物理量。21放大倍數(shù)（轉(zhuǎn)移電阻）反饋系數(shù)+-AR2R1-+RF-+R1將一個(gè)物理導(dǎo)出量用若干個(gè)基本量的乘方之積表示出來的表達(dá)式，稱為該物理量的量綱式，簡(jiǎn)稱量綱(dimension)。 量綱22三、電流串聯(lián)負(fù)反饋-+-+-+RL-+A-RLRF-+-+23放大倍數(shù)（轉(zhuǎn)移電導(dǎo)）反饋系數(shù)-+A-RLRF-+-+-+-+-+RL24四、電流并聯(lián)負(fù)反饋-A+R2RL-+R3+-R1RF-+-+RL25電流放大倍數(shù)反饋系數(shù)+-R2RL-+R3+-R1RF-+RL26四種

7、負(fù)反饋組態(tài)的 、 的比較輸出信號(hào)反饋信號(hào)放大網(wǎng)絡(luò)的放大倍數(shù)反饋系數(shù)電壓串聯(lián)式電壓并聯(lián)式電流串聯(lián)式電流并聯(lián)式(S)()電壓放大倍數(shù)電流放大倍數(shù)轉(zhuǎn)移電阻轉(zhuǎn)移電導(dǎo)(S)()276.2.2 反饋的一般表達(dá)式反饋放大電路的方框圖+-閉環(huán)放大器開環(huán)放大器28開環(huán)放大倍數(shù)反饋系數(shù)+-29閉環(huán)放大倍數(shù)回路增益反饋深度+-30反饋深度則負(fù)反饋則正反饋（1）31（2）深度負(fù)反饋（3）即自激振蕩反饋深度32例：VTRbRe+-C1C2+Vcc+-判斷反饋極性和組態(tài)。+電壓串聯(lián)負(fù)反饋 33由三極管構(gòu)成的放大電路的反饋的判斷原則：（1）共射、共集：基極和發(fā)射極同相，基極和集電極反相。共基：發(fā)射極和集電極同相。（2）共射

8、、共集：若反饋電阻接在基極，為并聯(lián)反饋；若反饋電阻接在發(fā)射極，為串聯(lián)反饋。（3）若反饋取自輸出電壓，為電壓反饋。若反饋取自輸出電流，為電流反饋。34VT1RC1RF+-C1C2+Vcc+-RsRe2RC2VT2+-電流并聯(lián)負(fù)反饋 35VTRFRe+-C1C2+Vcc+-RC+-電壓并聯(lián)負(fù)反饋 36VT2RbRe1+-C1C2+Vcc+-RFRe2+VT1RC1RC2RC3VT3+-電流串聯(lián)負(fù)反饋 +37-+Vcc+-VT1RC1VT2RC2RbRe3+-VccIRC3RF+電壓串聯(lián)負(fù)反饋 同側(cè)的基極和集電極反相；對(duì)側(cè)的基極和集電極同相。38+R2uIuOR3R4+uF- -+R1電壓串聯(lián)負(fù)反饋

9、+39由集成運(yùn)放構(gòu)成的放大電路的反饋的判斷原則：（1）若輸入信號(hào)由同相輸入端輸入，輸出和輸入信號(hào)同相。若輸入信號(hào)由反相輸入端輸入，輸出和輸入信號(hào)反相。（2）若反饋電阻和輸入信號(hào)接在同一輸入端，為并聯(lián)反饋；反之，為串聯(lián)反饋。（3）若反饋取自輸出電壓，為電壓反饋。若反饋取自輸出電流，為電流反饋。40+-R1AR2+RF-+VccRc+電壓并聯(lián)負(fù)反饋 41+-R2R1AC1C2+電壓串聯(lián)負(fù)反饋 電壓并聯(lián)正反饋 42+-R2RF2AR1+電壓串聯(lián)正反饋 RF1-電壓并聯(lián)負(fù)反饋 -43+-+-RFA1R1+-A2電壓并聯(lián)負(fù)反饋 44+-AR1+RF-+Vcc電壓并聯(lián)負(fù)反饋 -Vcc-45例：F點(diǎn)分別接在

10、H、J、K點(diǎn)時(shí)，各形成何種反饋？R1Re1+-C1C3+Vcc+-RF+VT1RC1RC2VT2R2C2R3R4FHJKRe2Ce46R1Re1+-C1C3+Vcc+-RF+VT1RC1RC2VT2R2C2R3R4FHRe2Ce+-+電壓并聯(lián)正反饋 47+-+電壓串聯(lián)負(fù)反饋 R1Re1+-C1C3+Vcc+-RFVT1RC1RC2VT2R2C2R3R4FJRe2Ce+48R1Re1+-C1C3+Vcc+-RFVT1RC1RC2VT2R2C2R3R4FKRe2Ce-+電壓并聯(lián)負(fù)反饋 496.3.1 提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性6.3 負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響中頻段：或引入負(fù)反饋后，放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高

11、了(1+AF)倍506.3.2 減小非線性失真和抑制干擾小tXoXi大tA(a) 無反饋Xi小大小大XOXiAF(b) 有負(fù)反饋大小負(fù)反饋使放大電路的輸出波形中的非線性減小為無反饋時(shí)的1/（1+ AF ）倍。負(fù)反饋使放大電路的噪聲被抑制為為無反饋時(shí)的1/（1+ AF ）倍。516.3.3 擴(kuò)展通頻帶無負(fù)反饋時(shí)52引入負(fù)反饋后，上限頻率提高了 倍有反饋時(shí)的中頻電壓放大倍數(shù)有反饋時(shí)的上限頻率53引入負(fù)反饋后，下限頻率降低了 倍 增益帶寬積基本不變fHfL引入負(fù)反饋后，通頻帶展寬了 倍BWf= fHf-fLf fHf = BW= fH-fL fH546.3.4改變輸入電阻和輸出電阻一、負(fù)反饋對(duì)輸入電

12、阻的影響+-無負(fù)反饋時(shí)引入負(fù)反饋時(shí)RifRi551串聯(lián)負(fù)反饋可提高放大電路的輸入電阻RifRi+-+-+-+-Ri56無負(fù)反饋時(shí)引入串聯(lián)負(fù)反饋時(shí)又得RifRi+-+-+-+-Ri引入串聯(lián)負(fù)反饋，放大電路的輸入電阻為無反饋時(shí)的（1+ ）倍。572并聯(lián)負(fù)反饋可減小放大電路的輸入電阻RifRi+-+-Ri+-Rs無負(fù)反饋時(shí)引入串聯(lián)負(fù)反饋時(shí)又得引入并聯(lián)負(fù)反饋，放大電路的輸入電阻為無反饋時(shí)的1/（1+ ）倍。58二、負(fù)反饋對(duì)放大電路輸出電阻的影響+-+-RoRL輸出電阻Ro越小，則輸出電壓 越穩(wěn)定。1電壓負(fù)反饋可減小放大電路的輸出電阻59+-加壓求流法60+-Ro+-引入電壓負(fù)反饋，放大電路的輸出電阻為

13、無反饋時(shí)的1/（1+ ）倍。612電流負(fù)反饋可提高放大電路的輸出電阻RoRL輸出電阻Ro越大，則輸出電流 越穩(wěn)定。62+-Ro引入電流負(fù)反饋，放大電路的輸出電阻為無反饋時(shí)的（1+ ）倍。63（1）放大電路若引入串聯(lián)負(fù)反饋，則可以提高放大電路的輸入電阻，若引入并聯(lián)負(fù)反饋則使輸入電阻降低。其提高或降低的程度取決于反饋深度（1AF）。放大電路引入負(fù)反饋后對(duì)性能的改善及影響64（2）放大電路若引入電壓負(fù)反饋，則可減小放大電路的輸出電阻，若引入電流負(fù)反饋則使輸出電阻增加，其減小或增加的程度取決于反饋深度（1AF）。放大電路引入負(fù)反饋后對(duì)性能的改善及影響65為了改善放大電路的某些性能應(yīng)如何引入負(fù)反饋呢？（

14、1）要穩(wěn)定直流量（靜態(tài)工作點(diǎn)），應(yīng)該引入（2）要改善交流性能，應(yīng)引入（3）要穩(wěn)定輸出電壓，應(yīng)引入 ；直流負(fù)反饋交流負(fù)反饋電壓負(fù)反饋要穩(wěn)定輸出電流，應(yīng)引入電流負(fù)反饋66（4）要提高輸入電阻，應(yīng)引入 ； 性能的改善或改變都與反饋深度（1AF）有關(guān)，且都是以犧牲放大倍數(shù)為代價(jià)。為了改善放大電路的某些性能應(yīng)如何引入負(fù)反饋呢？要減小輸入電阻，應(yīng)引入 串聯(lián)負(fù)反饋并聯(lián)負(fù)反饋67例：為了減小電路從信號(hào)源索取的電流，增大帶負(fù)載能力，應(yīng)在放大電路中引入 為了從信號(hào)源索取更大的電流，并穩(wěn)定輸出電流，應(yīng)在放大電路中引入 電壓串聯(lián)負(fù)反饋電流并聯(lián)負(fù)反饋686.4.1 利用關(guān)系式 估算閉環(huán)電壓放大倍數(shù)電壓串聯(lián)負(fù)反饋6.4

15、負(fù)反饋放大電路的分析計(jì)算若則計(jì)算閉環(huán)電壓放大倍數(shù)69-+R2R1-+A+-R3-+電壓串聯(lián)負(fù)反饋+70Re1RFRe2Rc1Rc2+VccVT1VT2Rb+-+uI-+-+-+電壓串聯(lián)負(fù)反饋716.4.2 利用關(guān)系式 估算閉環(huán)電壓放大倍數(shù)深度負(fù)反饋由閉環(huán)放大倍數(shù)的定義可知：由反饋系數(shù)的定義可知：則可知72由于又故+-串聯(lián)負(fù)反饋:并聯(lián)負(fù)反饋:73例：運(yùn)放為理想運(yùn)放，電路滿足深度負(fù)反饋條件。估算閉環(huán)電壓放大倍數(shù)。+-R2R1-+RFA+-(a)+-電壓并聯(lián)負(fù)反饋虛斷虛短（虛地）74+-R2R1-+RFA+-而則則75+-R2R1-+RFA+-(b)RLR3+-+-電流并聯(lián)負(fù)反饋-76而則則+-R2

16、R1-+RFA+-(b)RLR3+-77-+RLR1-+A+-RF-+(c)+電流串聯(lián)負(fù)反饋+則則78Re1RFRe2Rc1Rc2+VccVT1VT2Rb+-+uI-+-+-+電流串聯(lián)負(fù)反饋VT3Re3Rc3+79Re1Re2Rc1Rc2+VccVT1VT2RF+-+-RS+-電流并聯(lián)負(fù)反饋而則C180Re1Re2Rc1Rc2+VccVT1VT2RF+-RS+-C181+Vcc-+-VT1RC1VT2RC2R1Re3+-VEEIRC3RF+R1電壓并聯(lián)負(fù)反饋而則82+Vcc+-VT1RC1VT2RC2R1Re3+-VEEIRC3RFR1836.5.1產(chǎn)生自激振蕩的原因一、自激振蕩的幅度條件和相位條件產(chǎn)生自激振蕩的條件：即6.5 負(fù)反饋放大電路的自激振蕩(n=0,1,2,）幅度條件相位條件84Of/HzO-90-180-270-135-225f/HzfLfH單管共射放大電路的頻率響應(yīng)85二、自激振蕩的判斷方法-180產(chǎn)生自激f0f0AFAF=-18086不產(chǎn)生自激-180f0f0AFfcfcAF=-18087三、負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定裕度1、幅度裕度穩(wěn)定-Gm0, 且