反饋分析課件

1、反饋放大電路及應(yīng)用 反饋是自動控制和自動調(diào)節(jié)中一個必不可少的環(huán)節(jié)。不管是工業(yè)控制或是社會經(jīng)濟管理，人的機體調(diào)理，都存在著各種各樣的反饋。舉例：供水系統(tǒng)根據(jù)集成運放的理想模型，集成運放在開環(huán)下不能正常工作，只有在引入負反饋的閉環(huán)條件下才能穩(wěn)定地工作。 放大器引入負反饋后能改善放大器的許多技術(shù)指標，如：提高放大器的工作穩(wěn)定性，改善非線性失真，抑制噪聲，提高輸入電阻，降低輸出電阻，展寬通頻帶等。反饋放大器 開環(huán)放大器框圖表示：信號源基本放大器負載+UCCRCC2C1Rfuiuoibifii3.3.1反饋的基本概念與分類一、反饋基本概念 反饋放大器輸出電量（電壓或電流）中的一部分（或全部），通過一定的

2、電路形式（稱反饋網(wǎng)絡(luò)），送回到輸入回路，與原輸入信號一起加到放大器的凈輸入端，從而使輸出電量得以自動調(diào)節(jié)。反饋放大器 反饋放大器框圖表示：反饋網(wǎng)絡(luò)：它向輸出電路索取電量，并將該電量轉(zhuǎn)換成與原輸入量綱一致的電量。根據(jù)輸出量的不同分為：電壓反饋電流反饋反饋放大器控制什么量就應(yīng)該反饋什么量！電壓取樣，反饋信號與輸出電壓成正比-電壓反饋電壓反饋電流反饋電流取樣，反饋信號與輸出電流成正比-電流反饋反饋放大器 由于輸入量 可能是電壓量，也可能是電流量，反饋量 只有與輸入量的量綱相一致時，才能求和，所以，反饋網(wǎng)絡(luò)還承擔信號的變換作用。比較求和電路：輸入量與反饋量在相同的電量形式下相加減。反饋放大器根據(jù)輸入量

3、與反饋量疊加方式大不同分為：串聯(lián)反饋并聯(lián)反饋串聯(lián)反饋：電壓相加減串聯(lián)疊加形式并聯(lián)反饋：電流相加減并聯(lián)疊加形式正反饋一般用在振蕩器中，而負反饋通常用在放大器中，以改善放大器的性能指標。反饋放大器根據(jù)疊加效果的不同分為：正反饋：反饋后，使凈輸入電量增加，即負反饋：反饋后，使凈輸入電量減小，即交流反饋：僅存在交流反饋量的反饋。直流反饋：僅存在直流反饋量的反饋。根據(jù)作用交直流信號的不同分為：如何分析反饋電路二、反饋放大器的類型分析確定溝通輸入電路與輸出電路的反饋器件或電路通道確定溝通輸入電路與輸出電路的反饋器件或電路通道+UCCRCC2C1Rfuiuoibifii輸入信號與反饋信號是否作用于同一點，確

4、定串并聯(lián)反饋輸入信號與反饋信號是否作用于同一點，確定串并聯(lián)反饋輸入信號與反饋信號是否作用于同一點，確定串并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋 反饋量形式：電壓輸入信號與反饋信號是否作用于同一點，確定串并聯(lián)反饋+UCCRCC2C1Rfuiuoibifii串聯(lián)反饋 反饋量形式：電流確定反饋量與輸出量的關(guān)系（電壓反饋/電流反饋）令輸入量為0，取消放大環(huán)節(jié)，判斷反饋量與輸出量的關(guān)系（與負載無關(guān)）。確定反饋量與輸出量的關(guān)系（電壓反饋/電流反饋）方法1：寫出反饋量與輸出量的函數(shù)關(guān)系，表達式不顯含負載確定反饋量與輸出量的關(guān)系（電壓反饋/電流反饋）+UCCRCC2C1Rfuiuoibifii方法2：將輸出端（負載）短路或開路，觀

5、察反饋量的變化。確定反饋量與輸出量的關(guān)系（電壓反饋/電流反饋）考慮微變小信號模型電壓反饋電流反饋如果 則為電流反饋。判斷方法：將輸出端瞬時短路，即RL=0，如果此時無反饋了，即時，為電壓反饋；也可用輸出開路來做，即RL開路，則如果此時無反饋了，即時，為電流反饋；如果 則為電壓反饋。電壓反饋還是電流反饋取決于反饋量Xf是正比于輸出電壓還是正比于輸出電流？確定正反饋/負反饋反饋后凈輸入增加 正反饋反饋后凈輸入減少 負反饋判斷方法：用瞬時極性法：假若在某瞬時輸入極性為，然后根據(jù)放大器的組態(tài)，逐級推出該時刻的瞬時變化極性、經(jīng)反饋網(wǎng)絡(luò)后的極性，然后決定反饋信號與原信號的相位關(guān)系。確定正反饋/負反饋確定正

6、反饋/負反饋+UCCRCC2C1Rfuiuoibifii直流反饋和交流反饋在直流通路中存在的反饋直流反饋在交流通路中存在的反饋交流反饋在交直流通路中都有反饋交直流反饋并存Re2只存在直流反饋，沒有交流反饋；Rf、Cf只存在交流反饋，沒有直流反饋；Re1既存在著直流反饋，同時也存在交流反饋，即交直流反饋并存；負反饋放大器的分析作業(yè)17.1.1 c,d17.2.117.2.317.2.617.2.8三、負反饋作用過程1.電壓負反饋時，當負載電阻RL變化情況下，其作用是維持輸出電壓不變，即可穩(wěn)定輸出電壓。在輸入信號不變下，當RL改變時，其電壓的穩(wěn)定過程如下：負反饋放大器的分析電壓并聯(lián)負反饋RL 戴維

7、南定理注意極性負反饋放大器的分析電壓串聯(lián)負反饋RL 2. 電流負反饋時，當負載電阻RL變化情況下，其作用是維持輸出電流不變，即可穩(wěn)定輸出電流。在輸入信號不變下，當RL改變時，其電流的穩(wěn)定過程如下：負反饋放大器的分析電流串聯(lián)負反饋RL 諾頓定理負反饋放大器的分析電流并聯(lián)負反饋RL 二、負反饋放大電路的增益函數(shù)由負反饋放大器的方塊圖可知，放大器的閉環(huán)增益函數(shù)為：式中的項稱環(huán)路增益或回路增益。負反饋放大器的增益函數(shù)將上式寫成幅模形式后對該式討論如下：則電路為負反饋。若 ，則電路為深度負反饋，此時，其電壓增益為：如果 ，閉環(huán)增益小于開環(huán)增益閉環(huán)后的電路增益由反饋系數(shù)決定，式中的負反饋放大器的增益函數(shù)稱

8、為反饋深度，它越大，反饋深度越深。當，則表示其反饋為正反饋。當，則說明在無輸入信號的情況下也有輸出，此時電路產(chǎn)生了自激振蕩。負反饋犧牲了放大器增益提高了放大器的性能指標正反饋雖提高增益但穩(wěn)定性差，會使放大器無法工作負反饋放大器的增益函數(shù)3.3.3 負反饋對放大電路性能的改善 負反饋降低了增益，但換來了許多技術(shù)指標的提高一、提高閉環(huán)增益的穩(wěn)定性 放大器的增益會因環(huán)境的各種因素而發(fā)生變化，加了負反饋后會抑制這種變化，使其增益穩(wěn)定。 假定信號在中頻段，且反饋網(wǎng)絡(luò)為純電阻，故放大倍數(shù) 和反饋系數(shù) 都是實數(shù)。所以增益函數(shù)表達式為：負反饋改善放大器性能微分得兩邊同除Af后得該式表明：放大器引入了負反饋后，

9、其增益的相對變化量dAf/Af是無反饋時的1/（1+AF）。說明負反饋越深，放大倍數(shù)的穩(wěn)定性越好。負反饋改善放大器性能二、改善放大器的非線性失真 非線性失真由器件的非線性特性引起。假定輸入信號為正弦，經(jīng)放大后產(chǎn)生了不對稱的輸出波形，即產(chǎn)生了失真了。 負反饋改善放大器性能加了負反饋波形改善情況無負反饋情況非線性失真的定量分析：由于非線性失真是信號大了之后引起，所以假定失真由末級引起，如圖所示：開環(huán)時：閉環(huán)后：輸出信號降低了，并為模擬失真的信號負反饋改善放大器性能式子表明，有用信號 和失真信號部分 都下降為開環(huán)時的 。比較反饋效果應(yīng)該在同一輸出幅度下才有意義，所以應(yīng)加大 使其反饋后的輸出電壓 和反

10、饋前的 相等。增大 后，上式變?yōu)椋?式子表明，負反饋后，可以加大有用的輸入信號，使損失部分得以補嘗，而負反饋將失真部分的信號得到了抑制。負反饋改善放大器性能 這里必須注意：信號本身的非線性，負反饋將無能為力。三、抑制放大電路內(nèi)部的溫漂，噪聲及干擾 如果噪聲、干擾來自電路內(nèi)部時，負反饋能起到抑制作用，這時只要加大有用信號，以提高信噪比（S/N）。 如果噪聲、干擾混在有用信號中或來自電路外部，則負反饋無能為力。只能用屏蔽、隔離、濾波或消除干擾源等手段加以剔除。負反饋改善放大器性能四、展擴放大器的通頻帶 假定反饋網(wǎng)絡(luò)為純電阻，F(xiàn)為實數(shù)，且放大電路在低頻段和高頻段都只有一個轉(zhuǎn)折頻率（極點頻率）。因此，

11、高低頻段頻率特性的復數(shù)表達式分別為：負反饋改善放大器性能低頻段高頻段可見閉環(huán)后，上限頻率展寬了。加了負反饋后的高頻段頻率特性可見閉環(huán)后，中頻增益下降了。負反饋改善放大器性能加了負反饋后的低頻段頻率特性其中負反饋改善放大器性能 可見放大器引入負反饋后，上限頻率升高了，下限頻率降低了，因而使放大器的通頻帶擴展了，下圖是負反饋使通頻帶展寬的波特圖。負反饋改善放大器性能負反饋展寬通頻帶的波特圖說明五、負反饋對輸出電阻的影響電壓反饋使輸出電阻減少電壓串聯(lián) 假定反饋電路中信號單向化傳輸，取樣電路不取電流并無壓降；負反饋改善放大器性能電壓反饋使輸出電阻減少電壓并聯(lián)開環(huán)放大器負反饋改善放大器性能電流反饋使輸出電阻增加電流并聯(lián)開環(huán)放大器負反饋改善放大器性能電流反饋使輸出電阻增加電流串聯(lián)負反饋改善放大器性能開環(huán)放大器六、負反饋對輸入電阻的影響串聯(lián)反饋輸入電阻增加開環(huán)放大器負反饋改善放大器性能并聯(lián)反饋輸入電阻減少開環(huán)放大器無反饋時，加了負反饋后輸入電流增加了所以，輸入電阻下降了，且為：負反饋改善放大器性能3.3.4 負反饋放大電路的計算 放大器加了反饋之后使電路復雜了，傳統(tǒng)方法是畫出等效電路后，利用電路原理中的方法求解各項技術(shù)指標。現(xiàn)在可用計算機輔助分析。目前大量的可以用計算機進行仿真求取。 而在