模电反馈放大电路课件.ppt

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第七章反馈放大电路基本要求1、熟悉反馈基本概念，掌握基本类型判别；熟悉反馈方框图；2、掌握负反馈对放大器性能的影响；3、掌握深度负反馈条件下放大倍数的计算；4、能根据要求为电路引入适当的反馈；5、了解反馈放大电路的自激； 第七章反馈放大电路§7.1基本概念及分类§7.2框图及增益一般表达式§7.3负反馈对放大电路性能的改善§7.4负反馈放大电路的分析方法§7.5负反馈放大电路的稳定问题 7.1反馈的基本概念与分类反馈反馈网络类型四种阻态的判断方法7.1.1基本概念7.1.2四种类型的反馈阻态各种反馈类型的特点信号源对反馈效果的影响交、直流反馈正、负反馈串、并联反馈电压、电流反馈 7.1.1基本概念1.反馈将输出量（电压或电流）的全部或一部分按一定方式馈送到输入回路并影响输入的过程。 7.1.1基本概念2.反馈网络反馈通路（反馈网络）——信号反向传输的渠道开环——无反馈通路闭环——有反馈通路反馈通路（反馈网络）信号的正向传输 7.1.1基本概念反馈通路（反馈网络）信号的正向传输 根据反馈到输入端的信号是交流，还是直流，或同时存在，来进行判别。交流反馈：交、直流反馈交流反馈3、交流反馈、直流反馈与交直流反馈7.1.1基本概念存在于交流通路中的反馈直流反馈：存在于直流通路中的反馈 4.反馈极性正反馈与负反馈正反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变大了。负反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变小了。另一角度正反馈：引入反馈后，使净输入量变大了。负反馈：引入反馈后，使净输入量变小了。判别方法：瞬时极性法。假设某一瞬时，在放大电路的输入端加入一个正极性的输入信号，按信号传输方向依次判断相关点的瞬时极性，直至判断出反馈信号的瞬时极性。如果反馈信号的瞬时极性使净输入减小，则为负反馈；反之为正反馈。7.1.1基本概念 例(+)(+)(-)(-)(-)净输入量(+)(+)(-)(-)净输入量负反馈正反馈反馈通路反馈通路级间反馈通路(+)(+)(+)(+)(-)(-)净输入量级间负反馈反馈通路本级反馈通路 7.1.1基本概念5.串联反馈、并联反馈输入端：反馈信号在输入端的联接分为串联和并联两种方式。并联：反馈量输入量接于同一输入端。接于不同的输入端。串联：反馈量输入量 7.1.1基本概念6.电压反馈、电流反馈输出端：反馈信号在输出端分为取电压和取电流两种方式。电流：将负载短路，反馈网络存在，反馈量仍然存在。电压：将负载短路，反馈网络不存在，反馈量为零。判断方法 6.1.2.反馈的判断直流通路和交流通路中是否存在反馈通路。直流反馈与交流反馈直流反馈交流反馈直流通路交流通路 7.1.2四种类型的负反馈阻态1、四种基本阻态反馈量Xo输入信号的连接方式Uo电压Io电流串联并联(将反馈信号转为电压信号,与输入电压Ui相减)(将反馈信号转为电流信号,与输入电流Ii相减)四种连接方式:(1)电流串联负反馈(2)电压串联负反馈(3)电流并联负反馈(4)电压并联负反馈 7.1.2四种类型的反馈阻态电压串联负反馈有反馈？交流、直流反馈？正、负反馈？电压、电流反馈？串联、并联反馈？ 7.1.2四种类型的反馈阻态电压串联负反馈有反馈？交、直流反馈？正、负反馈？电压、电流反馈？串联、并联反馈？+–C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+ECuoui+–T1T2Rf 7.1.2四种类型的反馈阻态电流并联负反馈有反馈？交流、直流反馈？正、负反馈？电压、电流反馈？串联、并联反馈？ 7.1.2四种类型的反馈阻态电流并联负反馈有反馈？交流、直流反馈？正、负反馈？电压、电流反馈？串联、并联反馈？ 7.1.2四种类型的反馈阻态电压并联负反馈有反馈？交流、直流反馈？正、负反馈？电压、电流反馈？串联、并联反馈？ 7.1.2四种类型的反馈阻态A.电压串联RLvOvFvIDvO电压负反馈：稳定输出电压串联反馈：输入端电压叠加3.各种反馈类型的特点vID=vI-vFvO 7.1.2四种类型的反馈阻态3.各种反馈类型的特点B.电流并联RLiOiFiIDiO电流负反馈：稳定输出电流并联反馈：输入端电流叠加其他两种阻态有类似的结论iID=iI-iF 7.1.2四种类型的反馈阻态串联反馈4.信号源对反馈效果的影响vID=vI-vF则vI最好为恒压源，即信号源内阻RS越小越好。要想反馈效果明显，就要求vF变化能有效引起vID的变化。 7.1.2四种类型的反馈阻态并联反馈4.信号源对反馈效果的影响iID=iI-iF则iI最好为恒流源，即信号源内阻RS越大越好。要想反馈效果明显，就要求iF变化能有效引起iID的变化。 例题:回答下列问题。若要实现串联电压负反馈,Rf应接向何处?运放的输入端极性如何确定？ 7.2负反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式7.2.1负反馈放大电路的方框图7.2.2负反馈放大电路增益的一般表达式环路增益反馈深度的讨论表达式推导构成信号的单向化传输开环时反馈网络的负载效应 7.2.1负反馈放大电路的方框图1.构成信号源输出信号反馈放大电路的输入信号反馈信号基本放大电路的输入信号（净输入信号） 7.2.2负反馈放大电路增益的一般表达式2.表达式推导idoXXA=ofXXF=反馈系数iXoFXA=闭环增益因为=idXiXfX-所以+XXioFXA=fidoXX=FXAXXooo/+=已知FAAA+=1F即闭环增益的一般表达式又因为siXKX=所以soFSXXA=KXX/io=FAK=对信号源的增益 7.2.2负反馈放大电路增益的一般表达式2.表达式推导电压串联电压并联电流串联电流并联信号、、增益在四种反馈组态中的具体形式 3.反馈深度的讨论7.2.2负反馈放大电路增益的一般表达式称为反馈深度一般负反馈深度负反馈正反馈自激振荡环路增益 7.3负反馈对放大电路性能的改善提高增益的稳定性减少非线性失真扩展频带对输入电阻和输出电阻的影响为改善性能引入负反馈的一般原则分析负反馈放大电路的一般步骤引入负反馈降低了放大倍数使放大器的性能得以改善： 7.3.1提高增益的稳定性闭环时+FAAA=1F则只考虑幅值有闭环增益相对变化量比开环减小1+AF倍另一方面在深度负反馈条件下即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。提高增益的稳定性FA1F=开环即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。 7.3.2减少非线性失真减少非线性失真Aouiufuiuoud加反馈前加反馈后AoF+–失真改善uouo利用失真改善失真 7.3.4扩展频带扩展频带放大电路加入负反馈后，增益下降，但通频带却加宽了。无反馈时放大器的通频带：fbw=fH－fLfH有反馈时放大器的通频带：fbwf=fHf－fLffHf 7.3.5对输入电阻和输出电阻的影响串联负反馈——增大输入电阻并联负反馈——减小输入电阻电压负反馈——减小输出电阻，稳定输出电压电流负反馈——增大输出电阻，稳定输出电流P349表7.4.1（自看） 7.3.5对输入电阻和输出电阻的影响(1)串联负反馈使输入电阻增加无反馈时：有反馈时： 7.3.5对输入电阻和输出电阻的影响(2)并联负反馈使输入电阻减小无反馈时：有反馈时： 7.3.5对输入电阻和输出电阻的影响电压负反馈→稳定输出电压（当负载变化时）→恒压源→输出电阻小。(3)电压负反馈使输出电阻减小电流负反馈→稳定输出电流（当负载变化时）→恒流源→输出电阻大。(4)电流负反馈使输出电阻提高 为改善性能引入负反馈的一般原则要稳定直流量——引直流负反馈要稳定交流量——引交流负反馈要稳定输出电压——引电压负反馈要稳定输出电流——引电流负反馈要增大输入电阻——引串联负反馈要减小输入电阻——引并联负反馈 分析负反馈放大电路的一般步骤(1)找出信号放大通路和反馈通路(2)用瞬时极性法判断正、负反馈(3)判断交、直流反馈(4)判断反馈阻态(5)标出输入量、输出量及反馈量(6)估算深度负反馈条件下电路的VFFAAF、、 例.为稳定输出电压、增加输入电阻，应用引入何种类型反馈？在图中连线。解：电压串联负反馈 例.为达到以下目的，分别应引入哪种组态反馈？何连线？1　减小电路从信号源索取的电流并增强带负载能力。2　将输入电流转换成与之成线性关系的稳定输出电流。解：1　电压串联负反馈　（8－10、3－9、4－6、）2　电流并联负反馈　（7－10、2－9、4－6、） 7.4.1深度负反馈条件下的近似计算1.深度负反馈的特点深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关由于则1>>+FA1FAAA+=1FAF1=F1=方法一：公式法反馈类型闭环增益电压增益反馈网络反馈系数 7.4.1深度负反馈条件下的近似计算电压串联负反馈解：用方法一。求反馈系数：求闭环电压放大倍数：例1 7.4.1深度负反馈条件下的近似计算又因为代入上式得输入量近似等于反馈量净输入量近似等于零由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路“两虚”的概念idoXXA=ofXXF==iXfX=idXiXfX-=0方法二：两虚法 7.4.1深度负反馈条件下的近似计算深度负反馈条件下：Xd=Xi-Xf≈0V+=V-（运放电路）(1)“虚短”——Vd≈0(2)“虚断”——Id≈0ii+=ii-=0（运放电路）“虚短”与“虚断” 解：1.电压串联负反馈例：选择负反馈放大电路的组态，填入空格内。1.某测量仪表，要求ri高，输出电压稳定，应选用。2.为获得一个电压控制电流源，应选用。3.为获得一个电流控制电流源，应选用。4.为了充分提高负反馈的效果，当信号源为高内阻的电流信号源，又要求放大电路的输出电压稳定，应选用。2.电流串联负反馈3.电流并联负反馈4.电压并联负反馈 7.4.1深度负反馈条件下的近似计算电压串联负反馈电路解：用方法二。利用虚短和虚断的概念得知则闭环电压增益=例2 7.4.1深度负反馈条件下的近似计算闭环电压增益：Avf=VO/Vi利用虚短和虚断可知例3.运放组成的电流并联负反馈放大器解：用方法二。Vi=IiR1Ii=If 7.4.1深度负反馈条件下的近似计算+VCCRCC2C1RfuSuoibifiiRSRL例4.分立电路电压并联负反馈反馈系数为闭环增益解：用方法一。 7.4.1深度负反馈条件下的近似计算例5.运放组成的电压并联负反馈利用虚短和虚断可知V+=V-=0Ii=IfVi/R1=-VO/Rf得：AVf=VO/Vi 反馈系数：闭环增益闭环电压增益例6.电流并联负反馈确定反馈网络： 7.4.1深度负反馈条件下的近似计算例7.运放组成的电流串联负反馈闭环电压增益:利用虚短和虚断可知解：用方法二。 闭环增益闭环电压增益例1.分立元件组成的电流串联负反馈反馈系数为解：用方法一。由第二章知，该电路闭环电压增益:（4）电流串联负反馈Uf=-IORe1 负反馈放大电路的设计P354自学了解负反馈放大电路的频率响应P360 7.8负反馈放大电路的稳定性7.8.1负反馈放大电路自激振荡的原因和条件1.自激振荡现象在不加任何输入信号的情况下，放大电路仍会产生一定频率的信号输出。2.产生原因使输入信号为零，电路的电扰动产生的微弱信号被不断放大，最终将产生自激振荡。 3.自激振荡条件产生自激振荡。反馈深度自激振荡的平衡条件：幅值条件相位条件（附加相移）闭环增益写成幅值与相角的形式：