模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 課件 第5章 電子電路中的負反饋

一、反饋的基本概念二、交流負反饋的四種組態(tài)三、反饋的判斷一、反饋的基本概念1.什么是反饋

電子電路輸出量的一部分或全部通過一定的方式引回到輸入回路，影響輸入量，稱為反饋。要研究哪些問題？怎樣引回是從輸出電壓還是輸出電流引出反饋影響輸入電壓還是輸入電流多少怎樣引出

反饋放大電路可用方框圖表示。2.正反饋和負反饋

從反饋的結(jié)果來判斷，凡反饋的結(jié)果使輸出量的變化減小的為負反饋，否則為正反饋；引入反饋后其變化是增大？還是減小？引入反饋后其變化是增大？還是減??？

或者，凡反饋的結(jié)果使凈輸入量減小的為負反饋，否則為正反饋。3.直流反饋和交流反饋

直流通路中存在的反饋稱為直流反饋，交流通路中存在的反饋稱為交流反饋。交流負反饋直流負反饋4.局部反饋和級間反饋

只對多級放大電路中某一級起反饋作用的稱為局部反饋，將多級放大電路的輸出量引回到其輸入級的輸入回路的稱為級間反饋。通過R3引入的是局部反饋通過R4引入的是級間反饋通常，重點研究級間反饋或稱總體反饋。二、反饋的判斷

1.有無反饋的判斷

“找聯(lián)系”：找輸出回路與輸入回路的聯(lián)系，若有則有反饋，否則無反饋。引入反饋了嗎？將輸出電壓全部反饋回去無反饋

有無反饋的判斷：“找聯(lián)系”：是找輸出回路與輸入回路的聯(lián)系，不僅是輸出端與輸入端的聯(lián)系！既在輸入回路又在輸出回路，因而引入了反饋。2.直流反饋和交流反饋的判斷僅有直流反饋僅有交流反饋

“看通路”，即看反饋是存在于直流通路還是交流通路。設(shè)以下電路中所有電容對交流信號均可視為短路。

直流反饋和交流反饋的判斷:交、直流反饋共存僅有直流反饋3.

正、負反饋（反饋極性）的判斷“看反饋的結(jié)果”，即凈輸入量是被增大還是被減小。瞬時極性法：給定的瞬時極性，并以此為依據(jù)分析電路中各電流、電位的極性從而得到的極性；的極性→的極性→、、的疊加關(guān)系－－正反饋－－負反饋例題.

正、負反饋的判斷反饋量是僅僅決定于輸出量的物理量,而與輸入量無關(guān)。

在判斷集成運放構(gòu)成的反饋放大電路的反饋極性時，凈輸入電壓指的是集成運放兩個輸入端的電位差，凈輸入電流指的是同相輸入端或反相輸入端的電流。反饋量反饋電流反饋量僅決定于輸出量凈輸入電流減小，引入了負反饋凈輸入電流增大，引入了正反饋4.電壓反饋和電流反饋的判斷電路引入了電壓負反饋

令輸出電壓為0，若反饋量隨之為0，則為電壓反饋；若反饋量依然存在，則為電流反饋。

電壓反饋和電流反饋的判斷:僅受基極電流的控制電路引入了電流負反饋反饋電流5.串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋的判斷

在輸入端，輸入量、反饋量和凈輸入量以電壓的方式疊加，為串聯(lián)反饋；以電流的方式疊加，為并聯(lián)反饋。引入了并聯(lián)反饋引入了串聯(lián)反饋負反饋的類型有：AF+–判別圖示電路的反饋類型17ui+–R1R2uoRF+–+–+RLud+–uf+–

凈輸入信號反饋電壓uf與ui在輸入端以電壓形式作比較，兩者串聯(lián)，故為串聯(lián)反饋。1.電壓串聯(lián)負反饋首先用電位的瞬時極性判別反饋的正、負。AF+–ufuduiuo電壓串聯(lián)負反饋方框圖判別圖示電路的反饋類型2.電壓并聯(lián)負反饋AF+–uiuoifidiiuoR1R2RF+–ui+–+–+RLidif

ii-

凈輸入電流反饋電流取自輸出電壓，并與之成正比，故為電壓反饋。

if與ii在輸入端以電流形式作比較，兩者并聯(lián)，故為并聯(lián)反饋。電壓并聯(lián)負反饋方框圖19

為負反饋；反饋電壓與輸出電流成比，故為電流反饋；判別圖示電路的反饋類型3.電流串聯(lián)負反饋AF+–ufuduiio電流串聯(lián)負反饋方框圖uf與ui

在輸入端串聯(lián)，故為串聯(lián)反饋。R2uoR+–+–+RLud+–

uf+–ioui+–20圖中判別圖示電路的反饋類型4.電流并聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋方框圖AF+–uiioidiiififRFiRuRRui+–+–+RL

ioR1iiidR2-分立元件放大電路中反饋的分析

圖示電路有無引入反饋？是直流反饋還是交流反饋？是正反饋還是負反饋？若為交流負反饋，其組態(tài)為哪種？3.若在第三級的射極加旁路電容，且在輸出端和輸入端跨接一電阻，則反饋的性質(zhì)有何變化？+__+++_uF

1.若第三級從射極輸出，則電路引入了哪種組態(tài)的交流負反饋？

2.若在第三級的射極加旁路電容，則反饋的性質(zhì)有何變化？引入了電流串聯(lián)負反饋RAAF+–5.2負反饋放大電路的方框圖及一般表達式一、負反饋放大電路的方框圖

分別為輸入信號、輸出信號和反饋信號；開環(huán)放大倍數(shù)-----無反饋時放大網(wǎng)絡(luò)的放大倍數(shù)；AF+–所以：閉環(huán)放大倍數(shù)：反饋系數(shù)：AF+–反饋深度:(說明反饋強弱的一個重要的物理量)1)若,則,即引入負反饋；

2)若,則,即引入正反饋；

3)負反饋時,若,則AF+–二、負反饋放大電路的一般表達式——深度負反饋27反饋放大電路的基本方程+–AF+–AF

同相，所以

AF是正實數(shù)

負反饋時,例：|A|=300，|F|=0.01。加入負反饋無負反饋FufAuiuo大小接近正弦波uouiA+–uiduf---引入負反饋使電路的通頻帶寬度增加無負反饋f|Am|0.707|Am|Of′2|Amf|f2|Af|,|Af|0.707|Amf|33uiubeib++––在同樣的

ib下，ui=ube+uf

>ube，所以

rif

提高。無負反饋時：有負反饋時：uf+–34if無負反饋時：有負反饋時：iiibube+–35

電壓負反饋具有穩(wěn)定輸出電壓的作用，即有恒壓輸出特性，故輸出電阻降低。

電流負反饋具有穩(wěn)定輸出電流的作用，即有恒流輸出特性，故輸出電阻提高。36四種負反饋對ri和ro的影響riro減低增高增高增高增高減低減低減低串聯(lián)電壓串聯(lián)電流并聯(lián)電壓并聯(lián)電流思考題：為了分別實現(xiàn)

(a)

穩(wěn)定輸出電壓；(b)

穩(wěn)定輸出電流；

(c)

提高輸入電阻；(d)

降低輸出電阻；

(e)提高輸出電阻；(f)降低輸入電阻；

(g)穩(wěn)定靜態(tài)工作點；(h)穩(wěn)定動態(tài)值。應引入哪種類型的負反饋？返回371.要穩(wěn)定靜態(tài)工作點，應引入直流負反饋；2.要改善動態(tài)性能，應引入交流負反饋；3.要穩(wěn)定輸出電壓，應引入電壓負反饋；4.要穩(wěn)定輸出電流，應引入電流負反饋；5.要提高輸入電阻，應引入串聯(lián)負反饋；6.要減小輸入電阻，應引入并聯(lián)負反饋；7.要提高輸出電阻，應引入電流負反饋；8.要減小輸出電阻，應引入電壓負反饋；一、深度負反饋的實質(zhì)凈輸入量可忽略不計5.4負反饋放大電路的分析計算AF+–二、深度負反饋條件下電壓放大倍數(shù)的估算1.電壓串聯(lián)負反饋電路2.電壓并聯(lián)負反饋電路Rif很小為什么?為什么?2.電壓并聯(lián)負反饋電路（續(xù)）3.電流串聯(lián)負反饋電流4.電流并聯(lián)負反饋電路為什么?為什么?Rif很小深度負反饋條件下四種組態(tài)負反饋放大電路的電壓放大倍數(shù)反饋組態(tài)電壓串聯(lián)電壓并聯(lián)電流串聯(lián)電流并聯(lián)

討論一

求解在深度負反饋條件下電路的電壓放大倍數(shù)。+__+++_uF比較兩電路

討論二

求解在深度負反饋條件下電路的電壓放大倍數(shù)。

1.第三級從射極輸出；

2.若在第三級的射極加旁路電容，且在輸出端和輸入端跨接一電阻。R5.理想運放情況下負反饋放大電路的估算因為uo為有限值，Aod＝∞，所以uN－uP＝0，即因為rid＝∞，所以

理想運放參數(shù)特點：Aod＝∞，rid＝∞，ro＝0。電路特征：反饋網(wǎng)絡(luò)為無源網(wǎng)絡(luò)，如圖。uN＝uP-------虛短路iN＝iP＝0-----虛斷路求解放大倍數(shù)的基本出發(fā)點

討論三

利用“虛短”、“虛斷”求解電路。為深度電壓串聯(lián)負反饋虛短例1：估算圖示電路的電壓放大倍數(shù)。解：uf虛斷虛地為深度電壓并聯(lián)負反饋解：（1）判別反饋組態(tài)

電壓并聯(lián)負反饋。（2）

例2：在深度負反饋條件，試求電壓放大倍數(shù)。（1）判別反饋組態(tài)

電流串聯(lián)負反饋。（2）例3：

在深度負反饋條件，試求電壓放大倍數(shù)。5.6負反饋放大電路的穩(wěn)定性

對于多級放大電路，如果引入過深的負反饋，可能引起自激振蕩。一、產(chǎn)生自激振蕩的原因和條件放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù)為：在中頻段，

放大電路沒有輸入信號，但仍有一定頻率和幅度的輸出信號，這種現(xiàn)象稱為自激振蕩。在高、低頻段，放大倍數(shù)和反饋系數(shù)的模和相角都隨頻率變化，使。幅頻特性fOfL-20dB/十倍頻fH20dB/十倍頻-270o-225o-135o-180o相頻特性-90o10fL0.1fL0.1fH10fHfO

單管阻容耦合共射放大電路的頻率響應可見，在低、高頻段，放大電路分別產(chǎn)生了0

~+90

和0

~-90

的附加相移。

兩級放大電路將產(chǎn)生0

~

180

附加相移；三級放大電路將產(chǎn)生0

~

270

的附加相移。對于多級放大電路，如果某個頻率的信號產(chǎn)生的附加相移為180o，而反饋網(wǎng)絡(luò)為純電阻，則：滿足自激振蕩的相位條件，如果同時滿足自激振蕩的幅值條件，放大電路將產(chǎn)生自激振蕩。-270o-225o-135o-180o相頻特性-90o10fL0.1fL0.1fH10fHfO

但三級放大電路，在深度負反饋條件下，對于某個頻率的信號，既滿足相位條件，也滿足幅度條件，可以產(chǎn)生自激振蕩。結(jié)論：

單級放大電路不會產(chǎn)生自激振蕩；

兩級放大電路當頻率趨于無窮大或趨于零時，雖然滿足相位條件，但不滿足幅度條件，所以也不會產(chǎn)生自激振蕩；

2、自激振蕩的條件AF+–1、判斷方法利用負反饋放大電路回路增益的波特圖，分析是否同時滿足自激振蕩的幅度和相位條件。二、負反饋放大電路穩(wěn)定性的判斷滿足自激振蕩的幅度條件頻率為f0,滿足自激振蕩的相位條件頻率為f

∏

。(1)因為存在f

∏

，且

f∏＜

f0

，則電路不穩(wěn)定。判斷方法:（2）雖然存在

f∏

，但f∏

＞

f0

，則電路穩(wěn)定，不產(chǎn)生自激振蕩。判斷方法小結(jié)如下：

1）若不存在f∏，則電路穩(wěn)定2）若存在f

∏，且

f∏

＜

f0，則電路不穩(wěn)定，必然產(chǎn)生自激振蕩。3）若存在f∏，但f

∏＞

f0

，則電路穩(wěn)定，不產(chǎn)生自激振蕩。2、穩(wěn)定裕度

當環(huán)境溫度、電路參數(shù)及電源電壓等在一定范圍內(nèi)變化時，為保證放大電路也能滿足穩(wěn)定條件，要求放大電路要有一定的穩(wěn)定裕度。（1）幅值裕度Gm

對于穩(wěn)定的負反饋放大電路，Gm為負值。Gm值愈負，負反饋放大電路愈穩(wěn)定。一般要求Gm≤-10dB。（2）相位裕度

m當f=f0時，負反饋放大電路穩(wěn)定

對于穩(wěn)定的負反饋放大電路，

m為正值。

m值愈大，負反饋放大電路愈穩(wěn)定。一般要求

m≥45

例1：已知負反饋放大電路的波特圖，判斷電路的穩(wěn)定性f/HZf/HZf∏60402000-90°-180°

AF

(a)產(chǎn)生自激

由波特圖中的相頻特性可見，當f=f∏時，相位移

AF=-180o，滿足相位條件；結(jié)論：當f=f∏

時，電路同時滿足自激振蕩的相位條件和幅度條件，將產(chǎn)生自激振蕩。

此頻率對應的對數(shù)幅頻特性位于橫坐標軸之上，即：f∏f/HZf/HZ604020OO-90°-180°

AFf0f0(b)不產(chǎn)生自激f∏f∏

結(jié)論：該負反饋放大電路不會產(chǎn)生自激振蕩，能夠穩(wěn)定工作。

由負反饋放大電路的波特圖可見，當f=f∏，相位移

AF=-180o時例2：已知負反饋放大電路的波特圖，判斷電路的穩(wěn)定性三、負反饋放大電路自激振蕩的消除方法

為保證放大電路穩(wěn)定工作，對于三級或三級以上的負反饋放大電路，需采取適當措施破壞自激振蕩的幅度條件和相位條件。最簡單的方法是減小反饋系數(shù)或反饋深度，使得在滿足相位條件時不滿足幅度條件。

但是，由于反饋深度下降，不利于放大電路其他性能的改善，因此通常采用接入電容或RC元件組成校正網(wǎng)絡(luò)，以消除自激振蕩。消除自激振蕩的方法1.簡單滯后補償常用的方法為滯后補償方法。

設(shè)放大電路為直接耦合方式，反饋網(wǎng)絡(luò)為電阻網(wǎng)絡(luò)。

在最低的上限頻率所在回路加補償電容。補償電容1.簡單滯后補償（續(xù)）最大附加相移為-135°

具有45°的相位裕度，故電路穩(wěn)定補償前補償后

滯后補償法是以頻帶變窄為代價來消除自激振蕩的。2.

RC

滯