模拟电子技术 第4章 负反馈放大电路.ppt

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1、第第4章章 负反馈放大电路负反馈放大电路1第第4章章 负反馈放大电路负反馈放大电路4.1 反馈的基本概念反馈的基本概念4.2 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响4.3 深度负反馈放大电路的深度负反馈放大电路的指标计算指标计算4.4 负反馈放大电路的负反馈放大电路的自激振荡自激振荡2凡是将放大电路输出端的信号（电压或电流）凡是将放大电路输出端的信号（电压或电流）的一部分或全部引回到输入端，与输入信号的一部分或全部引回到输入端，与输入信号叠加，就称为叠加，就称为反馈反馈。若引回的信号削弱了输入信号，就称为若引回的信号削弱了输入信号，就称为负反馈负反馈。若引回的信号增强了输入信号，

2、就称为若引回的信号增强了输入信号，就称为正反馈正反馈。这里所说的信号一般是指交流信号，这里所说的信号一般是指交流信号，所以判断正负反馈，就要判断反馈信号与所以判断正负反馈，就要判断反馈信号与输入信号的相位关系，同相是输入信号的相位关系，同相是正反馈正反馈，反，反相是相是负反馈负反馈。4.1 反馈的基本概念反馈的基本概念4.1.1反馈的定义反馈的定义3开环开环闭环闭环负反馈框图：负反馈框图：基本放大基本放大电路电路A反馈回路反馈回路F+输出量输出量输入量输入量反馈量反馈量净输入净输入反馈电路的三个环节：反馈电路的三个环节：放大：放大：反馈：反馈：比较：比较：4基本放大基本放大电路电路A反馈回路反

3、馈回路F+开环放大倍数开环放大倍数闭环放大倍数闭环放大倍数反馈系数反馈系数5负反馈放大器的一般关系：负反馈放大器的一般关系：基本放大基本放大电路电路A反馈回路反馈回路F+反馈深度反馈深度定义：定义：61.直流反馈与交流反馈直流反馈与交流反馈交流反馈：交流反馈：反馈只对交流信号起作用，其作用是反馈只对交流信号起作用，其作用是改善放大器性能。改善放大器性能。直流反馈：直流反馈：反馈只对直流起作用，其作用是稳定反馈只对直流起作用，其作用是稳定静态工作点。静态工作点。若在反馈网络中若在反馈网络中串接隔直电容串接隔直电容，则可以隔断，则可以隔断直流，此时反馈只对交流起作用。直流，此时反馈只对交流起作用。

4、在起反馈作用的电阻两端在起反馈作用的电阻两端并联旁路电容并联旁路电容，可，可以使其只对直流起作用。以使其只对直流起作用。有的反馈只对交流信号起作用；有的反馈只对直流有的反馈只对交流信号起作用；有的反馈只对直流信号起作用；有的反馈对交、直流信号均起作用。信号起作用；有的反馈对交、直流信号均起作用。4.1.2反馈类型及判定方法反馈类型及判定方法7增加隔直电容增加隔直电容C后，后，Rf只对交流起反馈作用。只对交流起反馈作用。注：本电路中注：本电路中C1、C2、C3也起到隔直作用。也起到隔直作用。+C1Rb1RC1Rb21Rb22RC2Re2CeC3C2+UCCuoui+T1T2RfRe1C8增加旁路

5、电容增加旁路电容C后，后，Rf只对直流起反馈作用。只对直流起反馈作用。C+C1Rb1RC1Rb21Rb22RC2Re2CeC3C2+UCCuoui+T1T2RfRe192.正反馈与负反馈正反馈与负反馈负反馈：负反馈：削弱输入信号，使放大倍数下降，改善性能。削弱输入信号，使放大倍数下降，改善性能。正反馈：正反馈：增强输入信号，使放大倍数增大，用于振荡器。增强输入信号，使放大倍数增大，用于振荡器。判断负反馈的方法判断负反馈的方法瞬时极性法瞬时极性法在反馈输入端加入对地瞬时极性为正的电压在反馈输入端加入对地瞬时极性为正的电压信号，根据放大电路的工作原理，标出电路中各信号，根据放大电路的工作原理，标出

6、电路中各点电压的瞬时极性，通过检验反馈信号是增强还点电压的瞬时极性，通过检验反馈信号是增强还是削弱输入信号来判断，削弱者为负反馈，增强是削弱输入信号来判断，削弱者为负反馈，增强者为正反馈。者为正反馈。10反馈使净输入减小为负反馈反馈使净输入减小为负反馈ube=ui-uf例：例：根据瞬时极性法根据瞬时极性法+Rb1Rb2ReC2C1+UCCuouiubeRLufRC11例：例：+C1Rb1RC1Rb22Rb21RC2Re2CeC3C2+UCCuouiT1T2RfRL+根据瞬时极性法根据瞬时极性法反馈使净输入增加为正反馈反馈使净输入增加为正反馈123.电压反馈和电流反馈电压反馈和电流反馈(1)电压

7、反馈电压反馈 基本放大器、反馈网络、负载三者基本放大器、反馈网络、负载三者在取样端并联，反馈量正比于输出电压信号。在取样端并联，反馈量正比于输出电压信号。根据反馈所取样的信号不同，可以分为电压反馈根据反馈所取样的信号不同，可以分为电压反馈和电流反馈。和电流反馈。基本放大器基本放大器反馈网络反馈网络RLXiX iXf+_电压反馈示意图电压反馈示意图+_Uo13(2)电流反馈电流反馈 基本放大器、反馈网络、负载三者基本放大器、反馈网络、负载三者在取样端串联，反馈量正比于输出电流信号。在取样端串联，反馈量正比于输出电流信号。基本放大器基本放大器反馈网络反馈网络UoXiX iXf+_电流反馈示意图电流

8、反馈示意图RL+_(3)电压反馈电流反馈的判定电压反馈电流反馈的判定通常判定是否电压反馈。通常判定是否电压反馈。方法一：输出短路，反馈量消失，为电压反馈。方法一：输出短路，反馈量消失，为电压反馈。方法二：放大器的输出端和反馈量取样端在同一放大方法二：放大器的输出端和反馈量取样端在同一放大器的同一电极上，为电压反馈。器的同一电极上，为电压反馈。14电压反馈电压反馈RL短路时无反馈短路时无反馈+UCCRCC2C1Rfuiuoiiibif+_RLReCe15Rb+UCCRCC1C2TuiuORLReuf+电流电流反馈反馈RL短路时仍有反馈短路时仍有反馈16根据反馈信号在输入端与输入信号连接方式根据反

9、馈信号在输入端与输入信号连接方式的不同，可以分为串联反馈和并联反馈。的不同，可以分为串联反馈和并联反馈。串联反馈：串联反馈：反馈信号与输入信号串联，即反馈反馈信号与输入信号串联，即反馈电压信号与输入电压信号串联。电压信号与输入电压信号串联。并联反馈：并联反馈：反馈信号与输入信号，即电流反馈反馈信号与输入信号，即电流反馈信号与输入电流信号并联。信号与输入电流信号并联。4.串联反馈和并联反馈串联反馈和并联反馈17(1)串联反馈串联反馈 基本放大器、反馈网络、信号源三基本放大器、反馈网络、信号源三者在比较端是串联连接，要求信号源趋于恒压源。者在比较端是串联连接，要求信号源趋于恒压源。基本放大器基本放

10、大器反馈网络反馈网络RSuSu iuf+_串联反馈示意图串联反馈示意图o+_+_uiu i=ui-uf18(2)并联反馈并联反馈 基本放大器、反馈网络、信号源三基本放大器、反馈网络、信号源三者在比较端是并联连接，要求信号源趋于恒流源。者在比较端是并联连接，要求信号源趋于恒流源。I i=Ii-If基本放大器基本放大器反馈网络反馈网络RSuSI iIf_并联反馈示意图并联反馈示意图o+Ii19iifibib=i-if并联反馈并联反馈ufuiubeube=ui-uf串联反馈串联反馈20电压反馈与电流反馈判别方法：电压反馈与电流反馈判别方法：电压反馈电压反馈一般从后级放大器的集电极采样。一般从后级放大

11、器的集电极采样。电流反馈电流反馈一般从后级放大器的发射极采样。一般从后级放大器的发射极采样。并联反馈与串联反馈判别方法：并联反馈与串联反馈判别方法：并联反馈并联反馈的反馈信号接于晶体管基极。的反馈信号接于晶体管基极。串联反馈串联反馈的反馈信号接于晶体管发射极。的反馈信号接于晶体管发射极。注意：注意：直流反馈中，输出电压指直流反馈中，输出电压指UCE，输输出电流指出电流指IC或或IE。21负负反反馈馈交流反馈交流反馈直流反馈直流反馈电压串联负反馈电压串联负反馈电压并联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈电流并联负反馈稳定静态工作点稳定静态工作点改善动态改善动态4.1.3

12、负反馈的负反馈的4种基本组态种基本组态22+根据瞬时极性法根据瞬时极性法反馈使净输入减小为负反馈反馈使净输入减小为负反馈1.电压串联负反馈电压串联负反馈C1RB1RC1Rb22Rb21RC2Re2CeC3C2+UCCuouiT1T2RfRLRe1输出端输出端:反馈信号正比于输出电压为电压反馈反馈信号正比于输出电压为电压反馈输入端输入端:反馈信号与输入电压串联作用为串联反馈反馈信号与输入电压串联作用为串联反馈uoubeuouf稳定输出电压过程稳定输出电压过程:ube=ui-uf23+基本放基本放大电路大电路Re1uoRL+_ui+_ufR+_电压串联负反馈框图电压串联负反馈框图24串联电压负反馈

13、串联电压负反馈反馈使净输入减小为负反馈反馈使净输入减小为负反馈ube=ui-uf电压串联负反馈电压串联负反馈根据瞬时极性法根据瞬时极性法Rb1Rb2ReC2C1+UCCuouiubeRL+uf输出端输出端:反馈信号正比于输出电压为电压反馈反馈信号正比于输出电压为电压反馈输入端输入端:反馈信号与输入电压串联作用为串联反馈反馈信号与输入电压串联作用为串联反馈uoubeuouf稳定输出电压过程稳定输出电压过程:RL短路反馈短路反馈电压电压消失消失25电压反馈电压反馈并联反馈并联反馈uiib=ii-if此电路是电压并联负反馈，对直流也起作用。此电路是电压并联负反馈，对直流也起作用。ucifuoibuo

14、if稳定输出电压过程稳定输出电压过程:RL短路时无反馈短路时无反馈2.电压并联负反馈电压并联负反馈+UCCRCC2C1Rfuiuoiiibif+_RLReCe26+基本基本放大放大电路电路Fguo+_ui_电压并联负反馈框图电压并联负反馈框图iiifibRf27电流串联负反馈电流串联负反馈反馈使净输入减小为负反馈反馈使净输入减小为负反馈ube=ui-uf根据瞬时极性法根据瞬时极性法输出端输出端:反馈信号正比于输出电流为电流反馈反馈信号正比于输出电流为电流反馈输入端输入端:反馈信号与输入电压串联作用为串联反馈反馈信号与输入电压串联作用为串联反馈ioubeiouf稳定输出电流过程稳定输出电流过程:

15、3.电流串联负反馈电流串联负反馈RCRb1Rb2ReC2C1+UCCuouiubeioRfRL+28+基本基本放大放大电路电路RfuoRL+_ui+_uf+_电流串联负反馈框图电流串联负反馈框图ioic29电流反馈电流反馈并联反馈并联反馈ib1=ii-if并联电流负反馈。对直流也起作用，可以稳并联电流负反馈。对直流也起作用，可以稳定静态工作点。定静态工作点。4.电流并联负反馈电流并联负反馈uouiiiib1ifRe2RfRe1RC1RC2+UCC+_ic2ie2+C2C1Ce30+基本基本放大放大电路电路Fiuo+_ui_电流并联负反馈框图电流并联负反馈框图iiifibRf31例例1：判断：判

16、断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。是否负反馈，若是，判断反馈的组态。uoufube=ui-ufuc1ub2uc2uoufubeuc1ub2uc2+C1Rb1RC1Rb21Rb22RC2Re2Re1CeC3C2+UCCuoui+T1T2Rf此电路是电压串联负反馈，此电路是电压串联负反馈，对直流不起作用。对直流不起作用。+_+32例例2：判断如图电路中：判断如图电路中Re3的负反馈作用。的负反馈作用。+UCCT1T2T3Rb1RC1Rb2RC2Rb3RC3Re3uiube1ufie3电流串联负反馈，对直流不起作用。电流串联负反馈，对直流不起作用。+_+ube1=ui-uf33(1)基本放大基

17、本放大电路电路A反馈回路反馈回路F+正反馈正反馈4.1.4负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式(2)(3)产生了自激振荡产生了自激振荡34解法解法1：已知电压串联负反馈放大电路的反馈系数已知电压串联负反馈放大电路的反馈系数例例4.1.3开环增益开环增益输入信号输入信号求闭环电压增益求闭环电压增益，反馈电压，反馈电压和净输入电压和净输入电压354.2 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响4.2.1提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性两边同除以两边同除以Af闭环放大倍数的稳定性较开环提高了闭环放大倍数的稳定性较开环提高了1+AF倍。倍。36负反馈使放大倍

18、数下降负反馈使放大倍数下降闭环放大倍数较开环下降了闭环放大倍数较开环下降了1+AF倍。倍。提高放大倍数的稳定性是以放大倍数的下降为代价的。提高放大倍数的稳定性是以放大倍数的下降为代价的。374.2.2 影响输入电阻和输出电阻影响输入电阻和输出电阻1).串联负反馈使电路的输入电阻增加：串联负反馈使电路的输入电阻增加：2).并联负反馈使电路的输入电阻减小：并联负反馈使电路的输入电阻减小：例如例如:射极输出器射极输出器理解：理解：串联负反馈相当于在输入回路中串联了串联负反馈相当于在输入回路中串联了一个电阻，故输入电阻增加。一个电阻，故输入电阻增加。理解：理解：并联负反馈相当于在输入回路中并联了并联负

19、反馈相当于在输入回路中并联了一条支路，故输入电阻减小。一条支路，故输入电阻减小。1.对输入电阻的影响对输入电阻的影响381).电压负反馈使电路的输出电阻减小：电压负反馈使电路的输出电阻减小：例如例如:射极输出器射极输出器理解：理解：电压负反馈目的是阻止电压负反馈目的是阻止 uo的变化，稳定的变化，稳定输出电压输出电压。放大电路空载时放大电路空载时可等效右图框中可等效右图框中为电压源：为电压源：输出电阻越小，输出电压越稳定，反之亦然。输出电阻越小，输出电压越稳定，反之亦然。roesuoRL2.对输出电阻的影响对输出电阻的影响39理解：理解：电流负反馈目的是阻止电流负反馈目的是阻止 io的变化，稳

20、定的变化，稳定输出电流输出电流。放大电路空载时放大电路空载时可等效为右图框可等效为右图框中电流源：中电流源：输出电阻越大输出电阻越大，输出电流越稳定，反之亦然。输出电流越稳定，反之亦然。2).电流负反馈使电路的输出电阻增加：电流负反馈使电路的输出电阻增加：roisioRL404.2.3 展宽通频带展宽通频带引入负反馈使电路的通频带宽度增加：引入负反馈使电路的通频带宽度增加：fAB Ao Af BF414.2.4减小非线性失真减小非线性失真Auiuo加反馈前加反馈前加反馈后加反馈后ufuiudAF+改善改善uouo424.3深度负反馈放大电路的指标计算深度负反馈放大电路的指标计算4.3.1深度负

21、反馈的特点深度负反馈的特点对于串联负反馈，对于串联负反馈，ui uf对于并联负反馈，对于并联负反馈，ii if4.3.2 深负反馈条件下放大倍数的估算深负反馈条件下放大倍数的估算43例例4.3.1 4.3.1(1)(1)判断反馈类型判断反馈类型(2)(2)求闭环电压增益求闭环电压增益+电压串联负反馈，电压串联负反馈，ui uf+C1RbRC1RC2Re2C3+UCCuouiT1T2Re1Rf+uf(a)电路图电路图RL+解：解：Re1Rf+(b)反馈网络反馈网络+44+UCCRb12C2C3Rb22RLC1RC2T1Re1Ce2T2Rb21Re2Rb32Rb31Re3Rb11RC1Rf+RC3

22、(a)电路图电路图例例4.3.2 4.3.2 求闭环电压增益求闭环电压增益+电流串联负反馈电流串联负反馈45+UCCRb12C2C3Rb22RLC1RC2T1Re1Ce2T2Rb21Re2Rb32Rb31Re3Rb11RC1Rf+RC3(a)电路图电路图例例4.3.2 4.3.2 求闭环电压增益求闭环电压增益ie3Re1Re3Rf+(b)反馈网络反馈网络46串联负反馈，串联负反馈，ui ufRe1Re3Rf+(b)反馈网络反馈网络47例例4.3.34.3.3下图为某反馈放大电路的交流通路。下图为某反馈放大电路的交流通路。RLRC2Re2RC1Rf+RC3(a)电路图电路图Re3RS(1)(1)

23、判断极间反馈的组态。判断极间反馈的组态。(2)(2)求极间反馈的闭环增益的近似表达式。求极间反馈的闭环增益的近似表达式。(3)(3)求深度负反馈条件下的求深度负反馈条件下的 。48例例4.3.34.3.3下图为某反馈放大电路的交流通路。下图为某反馈放大电路的交流通路。解解：(1)(1)判断极间反馈的组态。判断极间反馈的组态。由瞬时极性法判断极间反馈的组态为由瞬时极性法判断极间反馈的组态为：电压：电压并联负反馈并联负反馈。+RLRC2Re2RC1Rf+RC3(a)电路图电路图Re3RS49例例4.3.34.3.3下图为某反馈放大电路的交流通路。下图为某反馈放大电路的交流通路。解解：(2)(2)求

24、闭环增益求闭环增益RfIfUo+(b)反馈网反馈网络络RLRC2Re2RC1Rf+RC3(a)电路图电路图Re3RS50RfIfUo+(b)反馈网反馈网络络(3)(3)求深度负反馈条件下的求深度负反馈条件下的 。51uiuSiiifRe2RfRe1RC1RC2+UCCic2ie2+(a)电路图电路图C1C3C2RSRLib1uo+例例4.3.44.3.4下图电路下图电路(1)(1)判断电路中引入了哪种组态的极间交流负反馈。判断电路中引入了哪种组态的极间交流负反馈。(2)(2)求深度负反馈条件下的求深度负反馈条件下的 和和 。52+_例例4.3.44.3.4下图电路下图电路解解：(1)(1)由瞬

25、时极性法判断极间反馈的组态由瞬时极性法判断极间反馈的组态电流并联负反馈电流并联负反馈。uiuSiiifRe2RfRe1RC1RC2+UCCic2ie2+(a)电路图电路图C1C3C2RSRLib1uo+53uiuSiiifRe2RfRe1RC1RC2+UCCic2ie2+(a)电路图电路图C1C3C2RSRLib1uo+例例4.3.44.3.4下图电路下图电路(2)(2)求深度负反馈条件下的求深度负反馈条件下的 和和 。Rf(b)反馈网反馈网络络Re2并联负反馈，并联负反馈，54反馈系数为反馈系数为闭环增益为闭环增益为闭环电压增益为闭环电压增益为Rf(b)反馈网反馈网络络Re2并联负反馈，并联

26、负反馈，554.4负反馈放大电路的自激振荡负反馈放大电路的自激振荡4.4.1产生自激振荡的原因及条件产生自激振荡的原因及条件幅值条件幅值条件相位条件相位条件两级以上放大电路才有可能产生自激振荡。两级以上放大电路才有可能产生自激振荡。此时无输入，也会有输出，产生自激振荡。此时无输入，也会有输出，产生自激振荡。564.4.2负反馈放大电路的稳定判别负反馈放大电路的稳定判别首先判断相位条件是否满足，如果满足，将产生首先判断相位条件是否满足，如果满足，将产生自激振荡，如相位条件不满足，则肯定不自激。自激振荡，如相位条件不满足，则肯定不自激。4.4.3消除自激的常用方法（自学）消除自激的常用方法（自学）原则：在幅值条件满足时，采取措施使相位条件原则：在幅值条件满足时，采取措施使相位条件不满足。不满足。57第第4章作业章作业:4-6(a)(c)(d)(f),4-10(a),4-13(b),4-1458