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1頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月

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2頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月6.1.1反饋的基本概念

反饋

：將放大電路輸出信號(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)動畫第3頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月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，常采用瞬時極性法。第4頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月左邊是正反饋,右邊是負(fù)反饋。1）當(dāng)要求穩(wěn)定放大電路的輸出信號(輸入信號不變)時，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5頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)直流反饋和交流反饋

根據(jù)電路中反饋信號本身的交、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6頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)電壓反饋和電流反饋

根據(jù)反饋信號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7頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月(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8頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月2.負(fù)反饋的組態(tài)判斷對于負(fù)反饋來說，根據(jù)反饋信號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9頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)電壓串聯(lián)負(fù)反饋第10頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月這種反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)是

放大倍數(shù)為第11頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月(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12頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月(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13頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月(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14頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月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15頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月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16頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月第17頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月6.2負(fù)反饋對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擴展通頻帶6.2.4抑制內(nèi)部噪聲與干擾6.2.5對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18頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月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)的相對變化量減小為開環(huán)放大倍數(shù)相對變化量的倍。第19頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月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波形本身就已失真，這時，即使引入負(fù)反饋也無濟于事。改善失真動畫第20頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月6.2.3擴展通頻帶假定無反饋時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21頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月可得：對于只有單個下限截止頻率的無反饋放大器，在引入負(fù)反饋后可得：無反饋時的通頻帶為:引入負(fù)反饋后的通頻帶為:可得:即:第22頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月負(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23頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月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與噪聲的相對比值。信噪比愈大，噪聲對放大器的有害影響就愈小。

第24頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月6.2.5對輸入電阻和輸出電阻的影響

1.負(fù)反饋對輸入電阻的影響(1)串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增大第25頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小

=第26頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月2.負(fù)反饋對輸出電阻的影響(1)電壓負(fù)反饋使輸出電阻減小=第27頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月（2)電流負(fù)反饋使輸出電阻增大

第28頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月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，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)對于多級放大器，引入的負(fù)反饋盡量為級間整體反饋，即從輸出端直接引回至輸入回路。第29頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月6.3深度負(fù)反饋放大電路的分析計算負(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算6.3.1深度負(fù)反饋的特點6.3.2深度負(fù)反饋放大電路的計算第30頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月6.3.1深度負(fù)反饋的特點

對于任何組態(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，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:可利用上述特點來分析估算具有深度負(fù)反饋的電路。第31頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月6.3.2深度負(fù)反饋放大電路的計算在估算閉環(huán)電壓放大倍數(shù)時，(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，(2)根據(jù)放大電路的實際情況，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32頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月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常用的頻率補償方法第33頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月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34頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)負(fù)反饋放大電路發(fā)生自激振蕩時，必然有：該式可以分別用模和相角表示為：上面兩個式子分別表示負(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35頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月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)判斷是否同時滿足自激振蕩的幅度條件和相位條件。

第36頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月第37頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月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38頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)增益裕度

(2)相位裕度第39頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月6.4.2常用的頻率補償方法

頻率(或相位)補償?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40頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月1.電容補償這種補償使放大器的相位滯后，因此屬于滯后補償。第41頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月假設(shè)未補償前頻率為：補償后變成：放大倍數(shù)為：第42頁，課件共46頁，創(chuàng)作于2023年2月2.補償極零抵消補償法：設(shè)法在的表達(dá)式的分子中引入一個零點，與其分母中的一個極點相抵消，從而使頻帶盡量寬一些。