第17章 電子電路中的反饋

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(fù)反饋17.3振蕩電路中的正反饋17.1.1負(fù)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RB1RCC1C2RB2RERL+++UCCuiuo++––RS+–uCE+–eS通過RE將輸出電流反饋到輸入RB+UCCC1C2RERLui+–uo+–++es+–RS通過RE將輸出電壓反饋到輸入反饋放大電路的方框圖：Axixo開環(huán)Axdxo閉環(huán)Fxixf∑基本放大電路反饋電路比較符號輸入量輸出量反饋量凈輸入量按反饋極性分正反饋負(fù)反饋反饋信號使凈輸入信號增大。反饋信號使凈輸入信號減少?！糜谡袷庪娐分挟a(chǎn)生波形——用于改善放大電路的性能AxdxoFxixf∑17.1.2正反饋與負(fù)反饋的判別方法瞬時(shí)極性法：設(shè)接地參考點(diǎn)的電位為零，假設(shè)輸入信號有一個(gè)正極性的變化，用符號表示，看反饋回來的量是使凈輸入量增大還是減少，若增大則為正反饋，若減少則為負(fù)反饋。+uoRFuiR2R1++––++–+–uf+–udud=ui–

ufuf削弱了凈輸入電壓

——負(fù)反饋例：uoRFuiR2R1++––++–+–uf+–udud=ui–

ufuf增大了凈輸入電壓

——正反饋17.1.3反饋的類型及判斷1、根據(jù)反饋信號所取自的輸出信號不同電壓反饋電流反饋——反饋信號取自輸出電壓——反饋信號取自輸出電流判斷方法：反饋端直接從輸出端引出，為電壓反饋。反饋端從負(fù)載電阻的靠近“地”端引出的，為電流反饋。uoRFuiR2R1++––++–RuiR2+–++–RL2、根據(jù)反饋信號與輸入信號在輸入端聯(lián)接形式的不同串聯(lián)反饋并聯(lián)反饋——反饋信號以電壓形式串接在輸入回路中——反饋信號以電流形式并接在輸入端判斷方法：反饋端與輸入端加在同一輸入端上，為并聯(lián)反饋。以電流形式進(jìn)行比較反饋端與輸入端加在兩個(gè)輸入端上，為串聯(lián)反饋。以電壓形式進(jìn)行比較uoRFuiR2R1++––++–+–uf+–uduoRFuiR2R1++––++–RLiiifid負(fù)反饋的類型:負(fù)反饋電壓串聯(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3、根據(jù)反饋對交流還是直流起作用分為直流反饋交流反饋——穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)——改善放大電路的性能在反饋網(wǎng)絡(luò)中，串接隔直電容，可以隔斷直流，此時(shí)反饋只對交流起作用。在起反饋?zhàn)饔玫碾娮鑳啥瞬⒙?lián)旁路電容，可以使其只對直流起作用。17.2放大電路中的負(fù)反饋17.2.1負(fù)反饋的類型uoRFuiR2R1++––++–RL電壓串聯(lián)負(fù)反饋+–uf+–uduoRFuiR2R1++––++–RLiiifid電壓并聯(lián)負(fù)反饋uf+–RuiR2+–++–RL+–ud電流串聯(lián)負(fù)反饋iouf=Rioiiifid電流并聯(lián)負(fù)反饋ioRuiR1+–++–RLR2RF運(yùn)算放大器電路反饋類型的判別方法：(1)反饋電路直接從輸出端引出的，是電壓反饋；從負(fù)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(gè)輸入端(同相和反相)上的，是串聯(lián)反饋；加在同一個(gè)輸入端(同相或反相)上的，是并聯(lián)反饋；(3)反饋信號使凈輸入信號減少的是負(fù)反饋；否則是正反饋。例1：判別反饋類型。ui+–++–++–RLRA1A2電壓串聯(lián)負(fù)反饋ui+–++–++–RLRA1A2電流并聯(lián)負(fù)反饋練習(xí)題：電路如圖所示，要求：(1)設(shè)iI<<iL，寫出iL與uI之間的運(yùn)算關(guān)系。(2)指出圖中的反饋電路，判斷反饋極性(正、負(fù)反饋)和類型。(3)說明負(fù)載電阻RL阻值變化時(shí)，iL是否改變?R5R2++–RLR4R3uIR1+–++–A1A2iIiLuo17.2.2負(fù)反饋對放大電路工作性能的影響1.降低放大倍數(shù)則有：(1+AF)稱為反饋深度，其值愈大，負(fù)反饋?zhàn)饔糜鷱?qiáng)，Af也就愈小。AxdxoFxixf∑2.提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性Af的相對穩(wěn)定性A的相對穩(wěn)定性引入負(fù)反饋使放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高(1+AF)倍。若AF>>1，稱為深度負(fù)反饋，此時(shí)：在深度負(fù)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(guān)。例2：如圖所示同相比例運(yùn)算電路，R1=10kΩ，RF=300kΩ，Auo=104。求閉環(huán)電壓放大倍數(shù)Auf；如果，求。uoRFuiR2R1++––++Auo–RL+–uf+–ud解：(1)3.改善波形失真Auiufud加反饋前加反饋后uo大略小略大略小略大負(fù)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。uoAF小接近正弦波正弦波ui4.展寬通頻帶引入負(fù)反饋使電路的通頻帶寬度增加無負(fù)反饋BWf|Au|OBWf有負(fù)反饋5.對放大電路輸入電阻的影響串聯(lián)反饋：使ri提高并聯(lián)反饋：使ri減小——與串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋有關(guān)6.對放大電路輸出電阻的影響電壓反饋：使ro減小電流反饋：使ro提高——與電壓反饋還是電流反饋有關(guān)結(jié)論：(1)要想穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，應(yīng)引入直流負(fù)反饋。(2)要想改善交流性能，應(yīng)引入交流負(fù)反饋。(3)要想穩(wěn)定輸出電壓，應(yīng)引入電壓負(fù)反饋；

要想穩(wěn)定輸出電流，應(yīng)引入電流負(fù)反饋。(4)要提高ri，應(yīng)引入串聯(lián)負(fù)反饋；

要減小ri，應(yīng)引入并聯(lián)負(fù)反饋。(5)要提高ro，應(yīng)引入電流負(fù)反饋；

要減小ro，應(yīng)引入電壓負(fù)反饋。練習(xí)題：運(yùn)算放大器電路如圖所示，RL為負(fù)載電阻，則RF1和RF2引入的反饋分別為()。(a)串聯(lián)電流負(fù)反饋(b)并聯(lián)電流負(fù)反饋(c)串聯(lián)電壓負(fù)反饋(d)正反饋R2R1++–RLRF2RF1ui△17.2.3分立元器件放大電路中的負(fù)反饋1、電壓反饋和電流反饋的判斷方法反饋端與輸出端為同一電極，為電壓反饋。反饋端與輸出端不為同一電極上，為電流反饋。+–uoRL+–uoRL2、串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋的判斷方法判斷方法：接輸出回路+UCCui+–iiifib反饋端與輸入端加在同一電極上，為并聯(lián)反饋。以電流形式進(jìn)行比較+UCCui+–反饋端與輸入端不加在同一電極上，為串聯(lián)反饋。以電壓形式進(jìn)行比較+–uf+–ube3、正負(fù)反饋的判斷——瞬時(shí)極性法(1)設(shè)接“地”參考點(diǎn)的電位為零，在某點(diǎn)對“地”電壓(即電位)的正半周，該點(diǎn)交流電位的瞬時(shí)極性為正；在負(fù)半周則為負(fù)。(2)設(shè)基極瞬時(shí)極性為正，根據(jù)集電極瞬時(shí)極性與基極相反、發(fā)射極(接有發(fā)射極電阻而無旁路電容時(shí))瞬時(shí)極性與基極相同的原則，標(biāo)出相關(guān)各點(diǎn)的瞬時(shí)極性。(3)若反饋信號與輸入信號加在同一電極上兩者極性相反為負(fù)反饋；極性相同為正反饋。(4)若反饋信號與輸入信號加在兩個(gè)電極上兩者極性相同為負(fù)反饋；極性相反為正反饋。例1：RB1RCC1C2RB2RERL+++UCCuiuo++––1、判別反饋元件(一般是電阻、電容)(1)連接在輸入與輸出之間的元件。(2)為輸入回路與輸出回路所共有的元件。判斷如圖所示電路的反饋類型。RE是反饋元件。2、判斷是交流反饋還是直流反饋交、直流分量的信號均可通過RE，所以RE引入的是交、直流反饋。CE若有旁路電容，RE引入的則是直流反饋。3、判斷反饋類型凈輸入信號：ui

與uf串聯(lián)，以電壓形式比較——串聯(lián)反饋——串聯(lián)電流負(fù)反饋+uf–+–ube

ube

=ui-

ufRB1RCC1C2RB2RERL+++UCCuiuo++––uf削弱了凈輸入電壓——負(fù)反饋ieuf正比于輸出電流

——電流反饋

uf

=ieRE

icRC電阻RF連接在輸入與輸出之間，所以RF是反饋元件。2、判斷是交流反饋還是直流反饋RF引入的是交、直流反饋。例2：1、判斷反饋元件判斷如圖所示電路的反饋類型。+UCCRCC1RF++––C2++RLuiuo3、判斷反饋類型凈輸入信號：ii與if并聯(lián)，以電流形式比較——并聯(lián)反饋——負(fù)反饋if正比于輸出電壓

——電壓反饋——并聯(lián)電壓負(fù)反饋

ib=

ii-if反饋電流if削弱了凈輸入電流+UCCRCC1RF++––C2++RLuiuoiiifib例3：判斷如圖所示電路的反饋類型。RB1RC1C1RB2RE1++–RFRC2CE2C2RE2RL++UCC+–T1T2uiuo解:RE1、RF：交、直流反饋；RE2：直流反饋；RE1對本級引入電流串聯(lián)負(fù)反饋。RE1、RF引入級間電壓串聯(lián)負(fù)反饋。討論1：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？RB1RC1C1RB2RE1++–RFRC2CE2C2RE2RL++UCC+–T1T2uiuo解:因電容C2的隔直流作用，這時(shí)RE1、RF僅引入交流反饋。討論2：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(huì)變成正反饋？RB1RC1C1RB2RE1++–RFRC2CE2C2RE2RL++UCC+–T1T2uiuo解:

RE1、RF引入級間正反饋。17.3.1自激振蕩17.3振蕩電路中的正反饋放大電路在無輸入信號的情況下，就能輸出一定頻率和幅值的交流信號的現(xiàn)象。1、自激振蕩的條件AF正弦波振蕩電路的方框圖和大小和相位都一致。條件：A正反饋的方框圖F+和大小和相位都一致。條件：設(shè)，產(chǎn)生自激振蕩的條件：(1)相位條件：(振蕩電路必須是正反饋)——振蕩產(chǎn)生的首要條件(2)幅度條件：必須有足夠的反饋量(可以通過調(diào)整Au

或F達(dá)到)。2.正弦波振蕩電路的組成(1)放大電路:放大信號(2)反饋網(wǎng)絡(luò):必須是正反饋(3)選頻網(wǎng)絡(luò):保證輸出為單一頻率的正弦波(4)穩(wěn)幅環(huán)節(jié):使電路能從AuF

>1，過渡到

AuF

=1，從而達(dá)到穩(wěn)幅振蕩。——用來產(chǎn)生一定頻率和幅值的正弦交流信號。（從1Hz~幾百M(fèi)Hz)17.3.2正弦波振蕩電路常用的有：LC振蕩電路：輸出功率大、頻率高。RC振蕩電路：輸出功率小、頻率低。石英晶體振蕩電路：頻率穩(wěn)定度高。應(yīng)用：無線電通訊、廣播電視，工業(yè)上的高頻感應(yīng)爐、超聲波發(fā)生器、正弦