第六章反饋放大電路及其穩(wěn)定性

第六章反饋放大電路及其穩(wěn)定性第一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四

6.1反饋的基本概念與分類

6.1.1反饋的基本概念

6.1.2反饋的分類與判斷

6.1.3反饋放大電路的方框圖表示及其一般表達(dá)式第二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四6.1.1反饋的基本概念

反饋

：將放大電路輸出信號(hào)(輸出電壓或電流)的一部分或全部，通過反饋網(wǎng)絡(luò)(反饋通路)回送到放大電路輸入端(或輸入回路)的一種工作方式。反饋網(wǎng)絡(luò)動(dòng)畫第三頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四6.1.2反饋的分類與判斷1、反饋的分類(1)正反饋和負(fù)反饋根據(jù)反饋極性的不同，可以分為正反饋和負(fù)反饋。

判斷電路中引入的是正反饋還是負(fù)反饋，常采用瞬時(shí)極性法。第四頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四左邊是正反饋,右邊是負(fù)反饋。1）當(dāng)要求穩(wěn)定放大電路的輸出信號(hào)(輸入信號(hào)不變)時(shí)，應(yīng)采用負(fù)反饋的方式。2）引入正反饋可構(gòu)成各種波形產(chǎn)生電路。第五頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四(2)直流反饋和交流反饋

根據(jù)電路中反饋信號(hào)本身的交、直流性質(zhì)，可以分為直流反饋和交流反饋。

（a）圖為直流反饋（b）圖為交流反饋第六頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四(3)電壓反饋和電流反饋

根據(jù)反饋信號(hào)在放大電路輸出端采樣方式的不同，可以分為電壓反饋和電流反饋。

放大電路中引入的反饋是電壓反饋還是電流反饋的判斷，可采用短路法。

（a）為電流反饋，（b）為電壓反饋。第七頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四(4)串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋根據(jù)反饋網(wǎng)絡(luò)與基本放大器輸入端的連接方式不同，可以分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。

（a）為并聯(lián)反饋，（b）為串聯(lián)反饋。第八頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四2.負(fù)反饋的組態(tài)判斷對(duì)于負(fù)反饋來說，根據(jù)反饋信號(hào)在放大電路輸出端采樣方式、在輸入回路中求和形式的不同，共有四種類型或組態(tài)，即：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)反饋和電流并聯(lián)負(fù)反饋。

第九頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四(1)電壓串聯(lián)負(fù)反饋第十頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四這種反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)是

放大倍數(shù)為第十一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四(2)電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大倍數(shù)為

反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)為

第十二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四(3)電流串聯(lián)負(fù)反饋

放大倍數(shù)為反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)為第十三頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四(4)電流并聯(lián)負(fù)反饋放大倍數(shù)為反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)為第十四頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四6.1.3反饋放大電路的方框圖表示及其一般表達(dá)式1.反饋放大電路的方框圖表示反饋系數(shù)定義為:第十五頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四2.反饋放大電路放大倍數(shù)的一般表達(dá)式(1)一般表達(dá)式的推導(dǎo)閉環(huán)放大倍數(shù)(2)的一般表達(dá)式分析

①反饋深度②環(huán)路增益③深度負(fù)反饋近似表達(dá)式

第十六頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四第十七頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四6.2負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響6.2.1提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性6.2.2減小非線性失真6.2.3擴(kuò)展通頻帶6.2.4抑制內(nèi)部噪聲與干擾6.2.5對(duì)輸入電阻和輸出電阻的影響6.2.6負(fù)反饋的正確引入原則第十八頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四6.2.1提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性

閉環(huán)放大倍數(shù)的一般表達(dá)式可表示為：即：

可得：

負(fù)反饋使閉環(huán)放大倍數(shù)的相對(duì)變化量減小為開環(huán)放大倍數(shù)相對(duì)變化量的倍。第十九頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四6.2.2減小非線性失真引入負(fù)反饋可以減小放大電路引起的非線性失真。負(fù)反饋只能減小放大電路本身引起的非線性失真。如果放大器輸入信號(hào)波形本身就已失真，這時(shí)，即使引入負(fù)反饋也無濟(jì)于事。改善失真動(dòng)畫第二十頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四6.2.3擴(kuò)展通頻帶假定無反饋時(shí)基本放大電路在高頻段的放大倍數(shù)為：引入負(fù)反饋后：得：

第二十一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四可得：對(duì)于只有單個(gè)下限截止頻率的無反饋放大器，在引入負(fù)反饋后可得：無反饋時(shí)的通頻帶為:引入負(fù)反饋后的通頻帶為:可得:即:第二十二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四負(fù)反饋的反饋深度愈深，通頻帶展得就愈寬，但中頻放大倍數(shù)下降得也愈多。第二十三頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四6.2.4抑制內(nèi)部噪聲與干擾信噪比:放大器有用輸出信號(hào)與噪聲的相對(duì)比值。信噪比愈大，噪聲對(duì)放大器的有害影響就愈小。

第二十四頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四6.2.5對(duì)輸入電阻和輸出電阻的影響

1.負(fù)反饋對(duì)輸入電阻的影響(1)串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增大第二十五頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四(2)并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小

=第二十六頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四2.負(fù)反饋對(duì)輸出電阻的影響(1)電壓負(fù)反饋使輸出電阻減小=第二十七頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四（2)電流負(fù)反饋使輸出電阻增大

第二十八頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四6.2.6負(fù)反饋的正確引入原則一般原則：(l)要穩(wěn)定放大器靜態(tài)工作點(diǎn)，應(yīng)引入直流負(fù)反饋。(2)要改善放大器交流性能，應(yīng)引入交流負(fù)反饋。(3)要想穩(wěn)定輸出電壓(即減小輸出電阻)，應(yīng)引入電壓負(fù)反饋；要想穩(wěn)定輸出電流(即增大輸出電阻)，應(yīng)引入電流負(fù)反饋。(4)要提高輸入電阻，應(yīng)引入串聯(lián)負(fù)反饋；要減小輸入電阻，應(yīng)引入并聯(lián)負(fù)反饋。(5)對(duì)于多級(jí)放大器，引入的負(fù)反饋盡量為級(jí)間整體反饋，即從輸出端直接引回至輸入回路。第二十九頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四6.3深度負(fù)反饋放大電路的分析計(jì)算負(fù)反饋放大電路常用的分析方法：①等效電路法

②拆環(huán)分析法

③深度負(fù)反饋條件下的近似計(jì)算6.3.1深度負(fù)反饋的特點(diǎn)6.3.2深度負(fù)反饋放大電路的計(jì)算第三十頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四6.3.1深度負(fù)反饋的特點(diǎn)

對(duì)于任何組態(tài)的負(fù)反饋放大電路，只要滿足深度負(fù)反饋條件，都可以利用的特點(diǎn)，直接估算閉環(huán)電壓放大倍數(shù)。

可分別表示成以下兩種形式：

串聯(lián)負(fù)反饋:并聯(lián)負(fù)反饋:可利用上述特點(diǎn)來分析估算具有深度負(fù)反饋的電路。第三十一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四6.3.2深度負(fù)反饋放大電路的計(jì)算在估算閉環(huán)電壓放大倍數(shù)時(shí)，(1)判斷負(fù)反饋的組態(tài)是串聯(lián)負(fù)反饋還是并聯(lián)負(fù)反饋，以便選擇式、中的一個(gè)，(2)根據(jù)放大電路的實(shí)際情況，列出和(或和)的表達(dá)式，(3)直接估算閉環(huán)電壓放大倍數(shù)。第三十二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四6.4負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性分析6.4.1負(fù)反饋放大電路的自激振蕩與穩(wěn)定工作條件分析6.4.2常用的頻率補(bǔ)償方法第三十三頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四6.4.1負(fù)反饋放大電路的自激振蕩與穩(wěn)定工作條件分析1.產(chǎn)生自激振蕩的原因與條件負(fù)反饋放大器將可能產(chǎn)生自激振蕩根本原因之一:附加相移。第三十四頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四當(dāng)負(fù)反饋放大電路發(fā)生自激振蕩時(shí)，必然有：該式可以分別用模和相角表示為：上面兩個(gè)式子分別表示負(fù)反饋放大電路產(chǎn)生自激振蕩的幅度條件和相位條件。,第三十五頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四2.自激振蕩的判斷方法為了判斷負(fù)反饋放大電路是否可能振蕩，(1)可利用其環(huán)路增益的波特圖;(2)綜合分析的幅頻特性和相頻特性;(3)判斷是否同時(shí)滿足自激振蕩的幅度條件和相位條件。

第三十六頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四第三十七頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四3.負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定裕度

穩(wěn)定裕度:放大器遠(yuǎn)離自激的程度。衡量指標(biāo):增益裕度、相位裕度

第三十八頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四(1)增益裕度

(2)相位裕度第三十九頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四6.4.2常用的頻率補(bǔ)償方法

頻率(或相位)補(bǔ)償?shù)母舅枷耄涸诨痉糯箅娐坊蚍答伨W(wǎng)絡(luò)中添加一些元件來改變反饋放大電路的開環(huán)頻率特性,破壞自激振蕩條件，以保證閉環(huán)穩(wěn)定工作，并滿足要求的穩(wěn)定裕度。第四十頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四1.電容補(bǔ)償這種補(bǔ)償使放大器的相位滯后，因此屬于滯后補(bǔ)償。第四十一頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四假設(shè)未補(bǔ)償前頻率為：補(bǔ)償后變成：放大倍數(shù)為：第四十二頁，共四十六頁，編輯于2023年，星期四2.補(bǔ)償極零抵消補(bǔ)償法：設(shè)法在的表達(dá)式的分子中引入一個(gè)零點(diǎn)，與其分母中的一個(gè)極點(diǎn)相抵消，從而使頻帶盡量寬一些。第四十三