模擬電子電路第六章反饋.ppt

1、2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),1,第六章 反饋,6-1 反饋的基本概念及基本方程,6-1-1 什么是反饋,6-1-2反饋放大器的基本框圖,6-1-3反饋放大器的基本方程,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),2,6-2 負(fù)反饋對(duì)放大器性能的影響,6-2-1放大倍數(shù)穩(wěn)定度提高,6-2-2放大器通頻帶展寬，線性失真減小,6-2-3非線性失真減小，輸入動(dòng)態(tài)范圍展寬,6-2-4 減小放大器內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲與干擾的影響,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),3,6-3 反饋放大器的分類及對(duì)輸入、輸出阻抗的影響,6-3-1 電壓反饋與電流反饋,6-3-2電壓、電流負(fù)反饋對(duì)輸出電阻的影響,

2、6-3-3串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋,6-3-4串聯(lián)、并聯(lián)負(fù)反饋對(duì)放大器輸入電阻的影響,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),4,6-4 反饋放大器的分析和近似計(jì)算,6-4-1反饋放大器增益和反饋系數(shù)的定義及近似計(jì)算,一、串聯(lián)電壓負(fù)反饋,二、串聯(lián)電流負(fù)反饋,三、并聯(lián)電壓負(fù)反饋,四、并聯(lián)電流負(fù)反饋,五、深度負(fù)反饋條件下，近似計(jì)算法的原理與步驟,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),5,6-4-2 集成運(yùn)算放大器的兩種基本反饋組態(tài),一、集成運(yùn)算放大器的開環(huán)傳輸特性,二、并聯(lián)電壓負(fù)反饋反相比例放大器,1. 閉環(huán)增益Auf,2.閉環(huán)輸入電阻Rif,3. 閉環(huán)輸出電阻Rof,三、串聯(lián)電壓負(fù)反饋同相比例放

3、大器,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),6,643分立元件負(fù)反饋放大器的分析計(jì)算,一、單級(jí)負(fù)反饋放大器電路,1. 單級(jí)串聯(lián)電壓負(fù)反饋電路,2. 單級(jí)串聯(lián)電流負(fù)反饋電路,3. 單級(jí)并聯(lián)電壓負(fù)反饋電路,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),7,二、多級(jí)反饋放大器電路,1. 串聯(lián)電壓負(fù)反饋電路,2. 并聯(lián)電流負(fù)反饋電路,3.串聯(lián)電流負(fù)反饋電路,4.并聯(lián)電壓負(fù)反饋電路,5. 串聯(lián)電流正反饋電路,三、反饋放大器例題分析,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),8,6-5 反饋放大器穩(wěn)定性討論,6-5-1負(fù)反饋放大器穩(wěn)定工作的條件,6-5-2 利用開環(huán)增益的波特圖來判別放大器的穩(wěn)定性,202

4、0年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),9,第六章 反饋,（1）掌握反饋的基本概念和反饋類型的判斷方法。 （2）掌握深度負(fù)反饋條件下放大電路的近似估算法。 （3）了解負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響。 （4）了解負(fù)反饋放大電路產(chǎn)生自激振蕩的原因、穩(wěn)定判據(jù)和消除自激振蕩的方法。,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),10,61 反饋的基本概念及基本方程,611 什么是反饋,反饋：將放大器的輸出量（電流或電壓）通過一定的網(wǎng)絡(luò)，回送到放大器的輸入回路，并同輸入信號(hào)一起參與放大器的輸入控制作用，從而使放大器的某些性能獲得有效改善的過程。,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),11,圖61負(fù)反饋穩(wěn)定工作點(diǎn)

5、電路,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),12,取樣,比較,凈輸入信號(hào),反饋信號(hào),輸出信號(hào),輸入信號(hào),圖62反饋放大器基本框圖,612反饋放大器的基本框圖,注：對(duì)一個(gè)實(shí)際電路，當(dāng)基本放大器的反向傳輸效應(yīng)（與反饋網(wǎng)絡(luò)的反向傳輸效應(yīng)對(duì)比）和反饋網(wǎng)絡(luò)的正向傳輸效應(yīng)（與基本放大器的正向傳輸效應(yīng)對(duì)比）均可忽略時(shí)，才可采用該模型。,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),13,基本放大器的傳輸增益(開環(huán)增益或開環(huán)放大倍數(shù)),反饋放大器的傳輸增益（閉環(huán)增益）,反饋網(wǎng)絡(luò)的傳輸系數(shù)(反饋系數(shù)),環(huán)路增益(回歸比),反饋深度,D = 1+AF,613反饋放大器的基本方程,2020年10月7日星期三,模擬電

6、子技術(shù),14,反饋放大器的基本方程,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),15,結(jié) 論,（1）負(fù)反饋使放大器的增益下降了（1+AF）倍；,（2）反饋深度D = 1+AF，表征反饋強(qiáng)弱；,D1或AF 1 深反饋條件,（3）深反饋條件下，,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),16,62 負(fù)反饋對(duì)放大器性能的影響,621負(fù)反饋使放大倍數(shù)穩(wěn)定度提高,A不穩(wěn)定,Af穩(wěn)定,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),17,開環(huán)放大倍數(shù)相對(duì)穩(wěn)定度為,閉環(huán)放大倍數(shù)相對(duì)穩(wěn)定度為,若近似以增量代替微分，則：,通常用放大倍數(shù)的相對(duì)變化量來衡量放大器的穩(wěn)定性。,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),18,

7、例1設(shè)計(jì)一個(gè)負(fù)反饋放大器，要求閉環(huán)放大倍數(shù)Af=100，當(dāng)開環(huán)放大倍數(shù)A變化10%時(shí)，Af的相對(duì)變化量在0.5%以內(nèi)，試確定開環(huán)放大倍數(shù)A及反饋系數(shù)F值。,所以,因?yàn)?解：,因?yàn)?所以,由于,所以,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),19,6-2-2負(fù)反饋使放大器通頻帶展寬，線性失真減小,有源低通濾波器,令,則,同理,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),20,無反饋放大器的頻率響應(yīng),增益,A,I,A,I,-3 dB,f,L,f,H,無反饋放大器的帶寬,f,(頻率),圖63負(fù)反饋改善放大器頻率響應(yīng)的示意圖,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),21,圖64 引起頻率失真的因素必須

8、包含在反饋環(huán)之內(nèi),2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),22,6-2-3 負(fù)反饋使非線性失真減小，輸入動(dòng)態(tài)范圍展寬,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),23,i,o,0,u,be,A,X,i,.,X,o,.,x,o,0,t,0,t,x,i,基本放大器,i,o,0,u,be,A,F,t,x,o,X,o,.,t,0,x,i,X,i,.,X,f,.,0,t,x,i,x,f,0,t,X,i,.,0,圖65負(fù)反饋改善非線性失真的工作原理示意圖,(a)無反饋,(b)負(fù)反饋使非線性失真減小,輸入動(dòng)態(tài)范圍展寬,負(fù)反饋對(duì)非線性失真的影響.avi,負(fù)反饋對(duì)非線性失真的影響(示波器圖).avi,2020年

9、10月7日星期三,模擬電子技術(shù),24,非線性失真系數(shù),非線性失真減小，輸入動(dòng)態(tài)范圍展寬只在 非線性失真不是十分嚴(yán)重的情況下才是正確的。 （此時(shí)，輸入信號(hào)和反饋回來的諧波信號(hào)不發(fā)生相互作用，即不產(chǎn)生新的頻率分量。）,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),25,6-2-4 負(fù)反饋可以減小放大器內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲與干擾的影響,利用負(fù)反饋抑制放大器內(nèi)部噪聲及干擾的機(jī)理與減小非線性失真是一樣的。負(fù)反饋輸出噪聲下降(1+AF)倍。如果輸入信號(hào)本身不攜帶噪聲和干擾，且其幅度可以增大，輸出信號(hào)分量保持不變，那么放大器的信噪比將提高(1+AF)倍。,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),26,(1)負(fù)反饋使

10、放大器的放大倍數(shù)下降，但增益穩(wěn)定度提高，頻帶展寬，非線性失真減小，內(nèi)部噪聲干擾得到抑制，且所有性能改善的程度均與反饋深度( 1+AF )有關(guān)。,(2)被改善的對(duì)象就是被取樣的對(duì)象。例如，反饋取樣的是輸出電流，則有關(guān)輸出電流的性能得到改善；反之，取樣對(duì)象是輸出電壓，則有關(guān)輸出電壓的性能得到改善。,負(fù)反饋的特點(diǎn),(3)負(fù)反饋只能改善包含在負(fù)反饋環(huán)節(jié)以內(nèi)因素引起的放大器性能下降，對(duì)反饋環(huán)以外的，與輸入信號(hào)一起進(jìn)來的失真、干擾、噪聲及其它不穩(wěn)定因素是無能為力的。,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),27,6-3 反饋放大器的分類及對(duì)輸入、輸出阻抗的影響,負(fù)反饋對(duì)于輸入、輸出阻抗的影響僅限于負(fù)反饋

11、環(huán)內(nèi)。 正反饋 對(duì)于輸入、輸出阻抗的影響與負(fù)反饋相反。,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),28,6-3-1 電壓反饋與電流反饋,節(jié)點(diǎn)型連接形式,圖6-6電壓反饋和電流反饋,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),29,6-3-1 電壓反饋與電流反饋,.,節(jié)點(diǎn)型連接形式,U,CC,R,C2,u,o,R,E2,R,C1,R,E1,R,f,u,i,R,B1,R,B2,V,2,V,1,圖6-6電壓反饋和電流反饋,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),30,回路型連接形式,圖6-6電壓反饋和電流反饋,6-3-1 電壓反饋與電流反饋,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),31,回路型連接

12、形式,圖6-6電壓反饋和電流反饋,6-3-1 電壓反饋與電流反饋,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),32,6-3-2電壓反饋和電流反饋對(duì)輸出電阻的影響,圖67 電壓負(fù)反饋放大器輸出電阻的計(jì)算,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),33,電壓負(fù)反饋使輸出電阻變小。,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),34,圖68電流負(fù)反饋放大器輸出電阻的計(jì)算,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),35,電流負(fù)反饋使輸出電阻變大。,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),36,6-3-3串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋,(a)串聯(lián)反饋,若為負(fù)反饋,回路型連接形式,圖69串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋框圖,2020年

13、10月7日星期三,模擬電子技術(shù),37,圖69串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋框圖,(b)并聯(lián)反饋,節(jié)點(diǎn)型連接形式,若為負(fù)反饋,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),38,串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻變大,6-3-4串聯(lián)和并聯(lián)負(fù)反饋對(duì)放大器輸入電阻的影響,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),39,并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻變小,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),40,圖612四種典型的負(fù)反饋組態(tài)電路,(a)串聯(lián)電壓負(fù)反饋,(b)串聯(lián)電流負(fù)反饋,(c)并聯(lián)電壓負(fù)反饋,(d)并聯(lián)電流負(fù)反饋,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),41,反饋組態(tài)的判斷.avi,瞬時(shí)極性法.avi,反饋類型匯總,本級(jí),級(jí)間,直

14、流,交流,正,反,壓串,壓并,流串,流并,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),42,6-4 反饋放大器的分析和近似計(jì)算,6-4-1四種組態(tài)反饋放大器特征增益和特征反饋系數(shù)的定義及近似計(jì)算,Ui Ui Uf,Ii Ii If,Uo,Io,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),43,一、串聯(lián)電壓負(fù)反饋,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),44,二、串聯(lián)電流負(fù)反饋,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),45,三、并聯(lián)電壓負(fù)反饋,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),46,四、并聯(lián)電流負(fù)反饋,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),47,五、深度負(fù)反饋條件下，近似計(jì)算法的原理

15、與步驟,1.原理,串聯(lián)反饋,并聯(lián)反饋,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),48,求Xf的方法：,串聯(lián)斷路；并聯(lián)短路；,2.步驟,（1）判斷反饋類型；,（2）求Xi、 Xf的表達(dá)式 ；,（3）依據(jù)Xi Xf求Auf的表達(dá)式 ；,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),49,圖613集成運(yùn)算放大器開環(huán)傳輸特性,6-4-2 集成運(yùn)算放大器的兩種基本反饋?zhàn)钁B(tài),一、集成運(yùn)算放大器的開環(huán)傳輸特性,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),50,二、并聯(lián)電壓負(fù)反饋反相比例放大器,(a)電路,(b)閉環(huán)傳輸特性,1. 閉環(huán)增益Auf,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),51,2.閉環(huán)輸入電阻Ri

16、f,3. 閉環(huán)輸出電阻Rof,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),52,三、串聯(lián)電壓負(fù)反饋同相比例放大器,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),53,圖617 運(yùn)放構(gòu)成的電壓跟隨器,_,+,A,u,U,o,U,i,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),54,643分立元件負(fù)反饋放大器的分析計(jì)算,一、單級(jí)負(fù)反饋放大器電路,串聯(lián)反饋， 輸入支路斷路,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),55,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),56,并聯(lián)反饋， 反饋點(diǎn)對(duì)地短路,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),57,二、多級(jí)反饋放大器電路,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),

17、58,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),59,(,a,),(,b,),U,f,.,R,3,R,3,R,4,U,o,F,U,o,.,.,圖620等效到第一級(jí)射極的反饋電壓 (a)輸入回路等效 ；(b)戴維南等效電路,本級(jí)反饋,直通效應(yīng),2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),60,2. 并聯(lián)電流負(fù)反饋電路,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),61,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),62,3.串聯(lián)電流負(fù)反饋電路,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),63,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),64,4.并聯(lián)電壓負(fù)反饋電路,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),6

18、5,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),66,三、反饋放大器例題分析,例2電路如圖627所示。這是一個(gè)兩級(jí)放大器，第一級(jí)為場(chǎng)效應(yīng)管差分放大器，第二級(jí)為運(yùn)放構(gòu)成的反相比例放大器。 (1)為進(jìn)一步提高輸出電壓穩(wěn)定度，試正確引入反饋。 (2)計(jì)算沒有引入反饋時(shí)放大倍數(shù)。 (3)計(jì)算引入反饋后的閉環(huán)放大倍數(shù)Auf=? (4)若一定要求引入并聯(lián)電壓負(fù)反饋，電路應(yīng)如何改接?,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),67,圖627 例2電路,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),68,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),69,65 反饋放大器穩(wěn)定性討論,651負(fù)反饋放大器穩(wěn)定工作的條件,若

19、A、F 都是常數(shù)，則,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),70,-產(chǎn)生自激振蕩,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),71,-振蕩的振幅條件,-振蕩的相位條件,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),72,幅度裕度,相位裕度,180,A,B,圖628用環(huán)路增益來判斷穩(wěn)定性,增益交界頻率 f0,相位交界頻率 f,自激,穩(wěn)定,判斷方法,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),73,6-5-2 利用開環(huán)增益的波特圖來判別放大器的穩(wěn)定性,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),74,-45,-135,-225,穩(wěn)定,不穩(wěn)定,（閉環(huán)）,(不穩(wěn)定),圖629用開環(huán)特性波特圖來判斷放大器的穩(wěn)

20、定性,若閉環(huán)增益線交于 開環(huán)增益線,穩(wěn)定,若閉環(huán)增益線交于 及以下開環(huán)增益線,自激,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),75,在低頻和中頻 區(qū)：,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),76,作 業(yè),6-1,6-8,6-11,6-15,6-17,6-18 (1)、(2),2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),77,負(fù)反饋放大器的定量計(jì)算方法,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,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),78,正向傳輸效應(yīng),負(fù)載效應(yīng),電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大器中反饋網(wǎng)絡(luò)的等效電路,反饋效應(yīng),并聯(lián)短路,求Xf的方法,2020年10月7日星期三,模擬電子技術(shù),79,正向傳輸效應(yīng),負(fù)載效應(yīng),電流串聯(lián)負(fù)反饋放大器中反饋網(wǎng)絡(luò)的等效電路,電流串聯(lián)負(fù)反饋示意圖,反饋效應(yīng),串聯(lián)斷路,求Xf的方法,2020年10月7日星期三