模電負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性

1、模電課件負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性第1頁，共24頁，2022年，5月20日，6點52分，星期四6.5.1 自激及穩(wěn)定工作條件1. 自激振蕩現(xiàn)象 在不加任何輸入信號的情況下，放大電路仍會產(chǎn)生一定頻率的信號輸出。第2頁，共24頁，2022年，5月20日，6點52分，星期四 由于存在RC回路，在高頻區(qū)或低頻區(qū)產(chǎn)生附加相移AF，當(dāng)AF達(dá)到180，使中頻區(qū)的負(fù)反饋在高頻區(qū)或低頻區(qū)變成了正反饋，當(dāng)滿足了一定的幅值條件時，便產(chǎn)生自激振蕩。 在許多情況下反饋電路是由電阻構(gòu)成的，所以F=0 ，AF = A+F= A。 2. 產(chǎn)生原因第3頁，共24頁，2022年，5月20日，6點52分，星期四6.5.1 負(fù)反饋放大電

2、路的自激條件第4頁，共24頁，2022年，5月20日，6點52分，星期四6.5.1 自激及穩(wěn)定工作條件3. 自激振蕩條件自激振蕩反饋深度即得自激振蕩條件幅值條件相位條件（附加相移）閉環(huán)增益第5頁，共24頁，2022年，5月20日，6點52分，星期四6.5.2 負(fù)反饋放大電路的自激1. 波特圖的繪制2. 放大電路自激的判斷3. 環(huán)路增益波特圖的引入4. 判斷自激的條件第6頁，共24頁，2022年，5月20日，6點52分，星期四1. 波特圖的繪制 有效地判斷放大電路是否能自激的方法，可用波特圖。例：有一個三極點直接耦合開環(huán)放大電路的頻率特性方程式如下:第7頁，共24頁，2022年，5月20日，6點

3、52分，星期四 圖6.23 以20lg|Av |為Y坐標(biāo)的波特圖 （動畫6-5） 根據(jù)給定的頻率特性方程，放大電路在高頻段有三個極點頻率fp1、fp2和fp3。105代表中頻電壓放大倍數(shù)（100dB），于是可畫出幅度頻率特性曲線和相位頻率特性曲線?？偟南囝l特性曲線是用每個極點頻率的相頻特性曲線合成而得到的。 相頻特性曲線的Y坐標(biāo)是附加相移A。當(dāng)A=180時，即圖中的S點對應(yīng)的頻率稱為臨界頻率fc。當(dāng)f= fc時反饋信號與輸入信號同相，負(fù)反饋變成了正反饋，只要信號幅度滿足要求，即可自激。第8頁，共24頁，2022年，5月20日，6點52分，星期四6.5.1 自激及穩(wěn)定工作條件負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性

4、分析一般與頻率無關(guān)，則的幅頻響應(yīng)是一條水平線水平線的交點為即該點滿足對于幅度條件 第9頁，共24頁，2022年，5月20日，6點52分，星期四第10頁，共24頁，2022年，5月20日，6點52分，星期四6.5.1 自激及穩(wěn)定工作條件(2) 作水平線判斷穩(wěn)定性方法(1) 作出的幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)波特圖在水平線的交點作垂線交相頻響應(yīng)曲線的一點(3) 判斷是否滿足相位裕度m 45若該點滿足相位裕度，穩(wěn)定；否則不穩(wěn)定。在相頻響應(yīng)的點處作垂線交 于P點若P點在 水平線之下，穩(wěn)定；否則不穩(wěn)定?；虻?1頁，共24頁，2022年，5月20日，6點52分，星期四設(shè)反饋系數(shù)F1=10-4，閉環(huán)波特圖與開環(huán)的波特

5、圖交P點，對應(yīng)的附加相移A=90，不滿足相位條件，不自激。第12頁，共24頁，2022年，5月20日，6點52分，星期四 進一步加大負(fù)反饋量，設(shè)反饋系數(shù)F2=10-3，閉環(huán)波特圖與開環(huán)的波特圖交P點，對應(yīng)的附加相移A=135，不滿足相位條件，不自激。 此時A雖不是180，但已接近正反饋的范疇，因此當(dāng)信號頻率接近106Hz時，即P點時，放大倍數(shù)就有所提高。第13頁，共24頁，2022年，5月20日，6點52分，星期四 再進一步加大反饋量，設(shè)反饋系數(shù)F3=10-2，閉環(huán)波特圖與開環(huán)波特圖交P點，對應(yīng)的附加相移A=180。當(dāng)放大電路的工作頻率提高到對應(yīng)P點處的頻率時，滿足自激的相位條件。 此時放大電

6、路有 40 dB 的 增 益，AF= 102 10-2=1，正好滿足放大電路自激的幅度條件，放大電路產(chǎn)生自激。此時F是可取得的最大反饋系數(shù)。第14頁，共24頁，2022年，5月20日，6點52分，星期四6.5.1 自激及穩(wěn)定工作條件5. 負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性分析基本放大電基本放大越大，水平線下移，越容易自激越大，表明反饋深度越深,越容易自激。P點交在 的-20dB/十倍頻程處，放大電路是穩(wěn)定的。第15頁，共24頁，2022年，5月20日，6點52分，星期四圖6.24 環(huán)路增益波特圖環(huán)路增益波特圖(動畫6-6)第16頁，共24頁，2022年，5月20日，6點52分，星期四4. 穩(wěn)定裕度: 相位裕

7、度m45 幅度裕度| Gm | 10 dB第17頁，共24頁，2022年，5月20日，6點52分，星期四4. 判斷自激的條件 根據(jù)以上討論，可將環(huán)路增益波特圖分為三種情況，如圖6.25所示。臨界頻率fc(180)大于切割頻率f 0 則電路穩(wěn)定。(a)穩(wěn)定:fcf0 ,Gm0dB (b)自激: fc0dB (c)臨界狀態(tài): fc=f0, Gm=0dB 圖6.25 判斷自激的實用方法第18頁，共24頁，2022年，5月20日，6點52分，星期四消除自激的條件1、當(dāng) 使2、當(dāng) 使 在靠近主極點的地方加電容第19頁，共24頁，2022年，5月20日，6點52分，星期四第20頁，共24頁，2022年，5月20日，6點52分，星期四第21頁，共24頁，2022年，5月20日，6點52分，星期四第22頁，共24頁，2022年，5月20日，6點52分，星期四例6.5：有一負(fù)反饋放大電路的頻率特性表達(dá)式 如下:1.試判斷放大電路是否可能自激,2.如果自激使用電容補償消除之。解：先作出幅頻特性曲線和相頻特性曲線， 如圖6.24所示。第23頁，共24頁，2022年，5月20日，6點52分，星期四 圖6.26 利用電容補償消除自激振蕩（動畫6-7） 加電容補償，改變極點頻率fp1的位置至102 Hz處，從新的相頻特性曲