第六章放大電路中的反饋,6.1反饋的基本概念及判斷方法,6.2負(fù)反饋放大器的四種基本組態(tài),6.3負(fù)反饋放大器的方框圖及一般表達(dá)式,6.4深度負(fù)反饋放大器放大倍數(shù)的計算,6.5負(fù)反饋對放大器性能的影響,6.1反饋的基本概念及判斷方法,6.1.1反饋的基本概念,一、什么是反饋,凡是將放大電路輸出端的信號（電壓或電流）的一部分或全部引回到輸入端，與輸入信號迭加，就稱為反饋。,開環(huán),閉環(huán),反饋框圖：,二、正反饋與負(fù)反饋,若引回的信號削弱了輸入信號，就稱為負(fù)反饋。,這里所說的信號一般是指交流信號，所以判斷正負(fù)反饋，就要判斷反饋信號與輸入信號的相位關(guān)系，同相是正反饋，反相是負(fù)反饋。,若引回的信號增強(qiáng)了輸入信號，就稱為正反饋。,取+加強(qiáng)輸入信號正反饋用于振蕩器,取-削弱輸入信號負(fù)反饋用于放大器,負(fù)反饋的作用：穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)；穩(wěn)定放大倍數(shù)；提高輸入電阻；降低輸出電阻；擴(kuò)展通頻帶。,三、直流反饋與交流反饋,如果反饋量只含有直流量，則稱為直流反饋。,如果反饋量只含有交流量，則稱為交流反饋。,如果反饋量同時既有直流量又有交流量，則稱為交、直流反饋。,直流負(fù)反饋主要用于穩(wěn)定放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，本章重點(diǎn)研究交流負(fù)反饋。,6.1.2反饋的判斷,一、首先判斷有無反饋,無反饋,有反饋,無反饋,二、反饋極性的判斷,+,-,-,負(fù)反饋,+,+,+,正反饋,+,-,-,負(fù)反饋,+,+,-,-,負(fù)反饋,三、直流反饋與交流反饋的判斷,直流反饋,交、直流反饋,無反饋,交流反饋,解：根據(jù)反饋到輸入端的信號是交流還是直流還是同時存在，來進(jìn)行判別。,例：判斷下圖中有哪些反饋回路，是交流反饋還是直流反饋。,交、直流反饋,交流反饋,注意電容的“隔直通交”作用！,幾個基本概念,1.開環(huán)與閉環(huán),電路中只有正向傳輸，沒有反向傳輸，稱為開環(huán)狀態(tài)。,正向傳輸信號從輸入端到輸出端的傳輸,反向傳輸信號從輸出端到輸入端的傳輸,既有正向傳輸，又有反饋稱為閉環(huán)狀態(tài)。,信號的正向傳輸,信號的正向傳輸,反饋傳輸(通路)（反饋網(wǎng)絡(luò)）,本級反饋反饋只存在于某一級放大器中,級間反饋反饋存在于兩級以上的放大器中,例,2.本級反饋與級間反饋,級間反饋,本級反饋,本級反饋,本級反饋,級間反饋,例6.1.1,+,+,-,-,6.2負(fù)反饋放大器的四種類型,負(fù)反饋類型有四種組態(tài):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,一.電壓串聯(lián)負(fù)反饋,根據(jù)瞬時極性判斷是負(fù)反饋，所以該電路為電壓串聯(lián)負(fù)反饋,故為串聯(lián)負(fù)反饋。,反饋電壓：,因為反饋量與輸出電壓成比例，所以稱電壓反饋。,分立電路電壓串聯(lián)負(fù)反饋,RL,電壓負(fù)反饋的特性穩(wěn)定輸出電壓,穩(wěn)定過程：,負(fù)載變化時，輸出電壓穩(wěn)定輸出電阻,ui一定,二.電流串聯(lián)負(fù)反饋,反饋電壓：uf=ioR1,根據(jù)瞬時極性判斷是負(fù)反饋，所以該電路為電流串聯(lián)負(fù)反饋,因為反饋量與輸出電流成比例，所以是電流反饋。,故為串聯(lián)負(fù)反饋。,分立電路組成的電流串聯(lián)負(fù)反饋電路,引入電流負(fù)反饋的目的穩(wěn)定輸出電流,穩(wěn)定過程：,負(fù)載變化時，輸出電流穩(wěn)定輸出電阻,RL,三.電壓并聯(lián)負(fù)反饋,根據(jù)瞬時極性判斷是負(fù)反饋，所以該電路為電壓并聯(lián)負(fù)反饋。,因為反饋量與輸出電壓成比例，所以是電壓反饋。,反饋電流：,故為并聯(lián)負(fù)反饋。,分立電路電壓并聯(lián)負(fù)反饋,反饋量與輸出電壓成比例，所以是電壓反饋。,根據(jù)瞬時極性判斷是負(fù)反饋，所以該電路為電壓串聯(lián)負(fù)反饋,id=ii-if,在輸入端有,故為并聯(lián)負(fù)反饋。,因為反饋電流：,四.電流并聯(lián)負(fù)反饋,根據(jù)瞬時極性判斷是負(fù)反饋，所以該電路為電流并聯(lián)負(fù)反饋。,又因為在輸入端有:,iD=ii-if,反饋電流：,因為反饋量與輸出電流成比例，所以是電流反饋。,故為并聯(lián)負(fù)反饋。,分立元件電路組成的電流并聯(lián)負(fù)反饋,引入電流負(fù)反饋的目的穩(wěn)定輸出電流,穩(wěn)定過程：,負(fù)載變化時，輸出電流穩(wěn)定輸出電阻,RL,五.反饋類型及判別方法總結(jié),1.直流反饋與交流反饋?zhàn)⒁怆娙莸摹案糁蓖ń弧弊饔?例題1:試判斷下圖電路中有哪些反饋支路，各是直流反饋還是交流反饋？,2.反饋極性：正反饋與負(fù)反饋,判定方法“瞬時極性法”,例題2:試判斷下列電路中反饋支路的反饋極性。,+,+,-,-,負(fù)反饋,負(fù)反饋,+,-,-,-,+,-,-,-,+,+,-,-,3.電壓反饋與電流反饋的判斷,假設(shè)輸出端交流短路（RL=0），即uo=0，若反饋信號消失了，則為電壓反饋；若反饋信號仍然存在，則為電流反饋。,電壓反饋：反饋信號的大小與輸出電壓成比例。,判斷方法輸出短路法：,電流反饋：反饋信號的大小與輸出電流成比例。,例題3:試判斷下列電路中引入的反饋是電壓反饋還是電流反饋。,電流反饋,電壓反饋,4.串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋,串聯(lián)反饋：反饋信號與輸入信號加在放大電路輸入回路的兩個電極。有：ud=ui-uf,并聯(lián)反饋：反饋信號與輸入信號加在放大電路輸入回路的同一個電極。有：id=ii-if,此時反饋信號與輸入信號是電壓相加減的關(guān)系。,此時反饋信號與輸入信號是電流相加減的關(guān)系。,對于三極管電路：,若反饋信號與輸入信號同時加在三極管的基極或發(fā)射極，則為并聯(lián)反饋。,若反饋信號與輸入信號一個加在基極一個加在發(fā)射極則為串聯(lián)反饋。,對于運(yùn)放電路：,若反饋信號與輸入信號同時加在同相端或反相端為并聯(lián)反饋。,若反饋信號與輸入信號一個加在同相端一個加在反相端則為串聯(lián)反饋。,結(jié)論：若反饋信號反饋到信號輸入端則為并聯(lián)反饋，否則為串聯(lián)反饋。,例題4:試判斷下列電路中引入的反饋是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋。,例題5:試判斷下列電路中的反饋組態(tài)。,解:電壓串聯(lián)負(fù)反饋。,+,-,-,-,解:電壓并聯(lián)負(fù)反饋。,例題6:試判斷下列電路中的反饋組態(tài)。,+,+,-,-,（1）串聯(lián)反饋,5.信號源對反饋效果的影響,ud=ui-uf,所以us應(yīng)為恒壓源，即信號源內(nèi)阻RS越小越好。,要想反饋效果明顯，就要求uf變化能有效引起ud的變化。,（2）并聯(lián)反饋,id=ii-if,所以is應(yīng)為恒流源，即信號源內(nèi)阻RS越大越好。,要想反饋效果明顯，就要求if變化能有效引起id的變化。,6.3負(fù)反饋放大電路的方框圖及一般表達(dá)式,6.3.1負(fù)反饋放大電路的方框圖表示法,稱為閉環(huán)放大倍數(shù),稱為環(huán)路放大倍數(shù),稱為開環(huán)放大倍數(shù),6.3.2負(fù)反饋放大電路的一般表達(dá)式,稱為反饋深度,關(guān)于反饋深度的討論,一般負(fù)反饋,深度負(fù)反饋,正反饋,自激振蕩,6.4深度負(fù)反饋放大電路放大倍數(shù)的計算,6.4.1深度負(fù)反饋的實(shí)質(zhì),對串聯(lián)負(fù)反饋：,對并聯(lián)負(fù)反饋：,1.估算的依據(jù),即，深度負(fù)反饋條件下，閉環(huán)增益只與反饋系數(shù)有關(guān)。,由,得,方法一：,一.估算電壓放大倍數(shù),u+=u-（運(yùn)放電路）,ue=ub（三極管電路）,ii+=ii-=0（運(yùn)放電路）,ib=0（三極管電路）,由此可得深度負(fù)反饋條件下，基本放大電路“虛短”、“虛斷”的概念,(1)“虛短”,(2)“虛斷”,（1）電壓串聯(lián)負(fù)反饋,例1.分立電路電壓串聯(lián)負(fù)反饋,2.舉例,解：,電壓放大倍數(shù)：,例2.運(yùn)放組成的電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路,解：,利用虛短和虛斷的概念得知,閉環(huán)電壓增益,則,例3.,解：,閉環(huán)電壓增益,（2）電流并聯(lián)負(fù)反饋放大器,例1.分立電路電流并聯(lián)負(fù)反饋,解：,例2.分立電路電流并聯(lián)負(fù)反饋,解：,（3）電壓并聯(lián)負(fù)反饋,例1.分立電路電壓并聯(lián)負(fù)反饋,解：,例2.運(yùn)放組成的電壓并聯(lián)負(fù)反饋,解：,（4）電流串聯(lián)負(fù)反饋,例1.分立元件組成的電流串聯(lián)負(fù)反饋,解：,例2.運(yùn)放組成的電流串聯(lián)負(fù)反饋,解：,二.估算輸入輸出電阻,在深度負(fù)反饋條件下：,注：表中的輸入、輸出電阻均指反饋環(huán)中的輸入、輸出電阻。,（1）電壓串聯(lián)負(fù)反饋,舉例,RifRb1,ROf0,（2）電壓并聯(lián)負(fù)反饋,RifRS,ROf0,（3）電流并聯(lián)負(fù)反饋,ROfRC2,RifRS,6.5負(fù)反饋對放大電路性能的影響,提高增益的穩(wěn)定性,減少非線性失真,擴(kuò)展頻帶,改變輸入電阻和輸出電阻,在放大器中引入負(fù)反饋,降低了放大倍數(shù),使放大器的性能得以改善：,一.提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性,閉環(huán)時,只考慮幅值有,即閉環(huán)增益相對變化量比開環(huán)減小了1+AF倍,另一方面:,在深度負(fù)反饋條件下,即閉環(huán)增益只取決于反饋網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)反饋網(wǎng)絡(luò)由穩(wěn)定的線性元件組成時，閉環(huán)增益將有很高的穩(wěn)定性。,2.改善放大器的非線性失真,加反饋前,加反饋后,失真,改善,3.擴(kuò)展放大器的通頻帶,放大電路加入負(fù)反饋后，增益下降，但通頻帶卻加寬了。,無反饋時放大器的通頻帶：fbw=fHfLfH有反饋時放大器的通頻帶：fbwf=fHffLffHf,可以證明：fbwf=(1+AF)fbw放大器的一個重要特性：增益與通頻帶之積為常數(shù)。即：Amffbwf=Amfbw,4.負(fù)反饋對輸入電阻的影響,(1)串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增加,無反饋時：,有反饋時：,(2)并聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻減小,無反饋時：,有反饋時：,5.負(fù)反饋對輸出電阻的影響,電壓負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電壓（當(dāng)負(fù)載變化時）恒壓源輸出電阻小。,(1)電壓負(fù)反饋使輸出電阻減小,電流負(fù)反饋穩(wěn)定輸出電流（當(dāng)負(fù)載變化時）恒流源輸出電阻大。,(2)電流負(fù)反饋使輸出電阻提高,為改善性能引入負(fù)反饋的一般原則,要穩(wěn)定直流量,引直流負(fù)反饋,要穩(wěn)定交流量,引交流負(fù)反饋,要穩(wěn)定輸出電壓,引電壓負(fù)反饋,要穩(wěn)定輸出電流,引電流負(fù)反饋,要增大輸入電阻,引串聯(lián)負(fù)反饋,要減小輸入電阻,引并聯(lián)負(fù)反饋,舉例：在下面的放大器中按要求引入適當(dāng)?shù)姆答仭＃?）希望加入信號后，ic3的數(shù)值基本不受R6改變的影響。,V,V,V,V,1,5,1,2,T,2,T,R,3,R,C,3,4,+V,R,CC,R,T,1,R,R,7,6,R,-,u,+,i,u,o,+,-,（2）希望接入負(fù)載后，輸出電壓UO基本穩(wěn)定。,（3）希望輸入端向信號源索取的電流小。,（4）希望穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。,解：以上兩種反饋都同時具有交、直流反饋，所以能夠穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。,如果要求只引入直流負(fù)反饋，去除交流反饋。怎樣接？,一.產(chǎn)生自激振蕩的原因及條件,1.自激振蕩現(xiàn)象,在不加輸入信號的情況下，放大電路仍會產(chǎn)生一定頻率的信號輸出。,6.6負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性,2.產(chǎn)生自激振蕩的原因,中頻時：,高頻或低頻時，放大器產(chǎn)生的附加相移達(dá)到180時。,為負(fù)反饋。,變?yōu)檎答仭?此時，若滿足,則Xi=0，仍會有輸出信號。,3.自激振蕩的條件,幅值條件,相位條件（附加相移）,自激振蕩條件：,分解為幅值條件與相位條件：,由以上分析知：,二.穩(wěn)定判椐及穩(wěn)定裕度,方法一：,則放大器穩(wěn)定。否則自激。,同理，為了切實(shí)保證穩(wěn)定，要留有-10dB的余量，稱為幅值裕度,方法二：,則放大器穩(wěn)定。否則自激。,為了切實(shí)保證穩(wěn)定，要留有45余量，稱為相位裕度,三.負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性分析,若P點(diǎn)在水平線之下，穩(wěn)定；否則不穩(wěn)定。,或,判斷穩(wěn)定性方法：,將寫為：,即：,舉例：設(shè)一基本放大器的增益為：,三.負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性分析,1.設(shè)反饋系數(shù)，分析其穩(wěn)定性,三個極點(diǎn)頻率為：fp1=0.5106Hz，fp2=5106Hz，fp3=5107Hz。其中fp1=0.5106Hz最低，它決定了整個基本放大器的上限頻率，稱為主極點(diǎn)頻率。,與E點(diǎn)相對應(yīng)的附加相位移為，因此，放大器是不穩(wěn)定的。,2.將反饋系數(shù)改為，分析其穩(wěn)定性,與D點(diǎn)相對應(yīng)的附加相位移為，因此，放大器是穩(wěn)定的。且jm,反饋深度越深，越容易自激。,結(jié)論：,基本放大電,四.自激振蕩的消除方法,思考,如果在0dB線以上只有一個轉(zhuǎn)折頻率，則無論反饋深度如何，電路都能穩(wěn)定工作，對嗎？,無論反饋深度如何，相交點(diǎn)都交在的-20dB/十倍頻程處，放大電路是穩(wěn)定的。,因此，消除自激振蕩的指導(dǎo)思想是，人為地降低第一個極點(diǎn)的頻率，拉大它與第二個極點(diǎn)頻率之間的距離，確保相交點(diǎn)出現(xiàn)在第一、二極點(diǎn)頻率之間，即相交在-20dB/十倍頻程處。,1.電容補(bǔ)償法,同前例，為了對它進(jìn)行頻率補(bǔ)償，在產(chǎn)生主極點(diǎn)的電容旁邊并聯(lián)電容CP，這樣使fp1發(fā)生了改變，令fp2、fp3不變。,設(shè)反饋系數(shù)，分析可得：放大器是穩(wěn)定的。,在實(shí)際應(yīng)用中，常將電容跨接在的輸入和輸出端之間，代替CP。這樣就可以減小補(bǔ)償電容的值。,5k,綜合舉例1：求電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻。,綜合舉例2：求電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻。,1將電子系統(tǒng)輸出回路的電量（電壓或電流），以一定的方式送回到輸入回路的過程稱為反饋。2電路中常用的負(fù)反饋有四種組態(tài)：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?？梢酝ㄟ^觀察法，輸出短路法和瞬時極性法等方法判斷電路反饋類型。,3負(fù)反饋電路的四種不同組態(tài)可以統(tǒng)一用方框圖加以表示，其閉環(huán)增益的表達(dá)式為：,4負(fù)反饋可以全面改善放大電路的性能，包括：提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性，減小非線性失真，抑制噪聲，擴(kuò)展頻帶，改變輸入、輸出電阻等。,5在深負(fù)反饋條件下，可用或“虛短”“虛斷”法估算電路的閉環(huán)增益。,6負(fù)反饋電路的反饋深度如果過大，將有可能產(chǎn)生自激振蕩?？梢圆捎妙l率補(bǔ)償技術(shù)消除自激振蕩。但這樣會使電路的頻帶變窄。,本章小結(jié),