模拟电子技术 ch7-4 负反馈放大电路的稳定问题.ppt

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1、7.8 负反馈放大电路的稳定问题负反馈放大电路的稳定问题中频时，中频时，A、F同相同相，AF0,或或 1+AF1负反馈放大电路负反馈放大电路|AF|=|A|F|越大越大 反馈越深，放大电路反馈越深，放大电路性能越好性能越好然而然而反馈过深反馈过深，随着信号，随着信号f的增高（高频）、降低的增高（高频）、降低（低频），放大电路将不稳定，产生（低频），放大电路将不稳定，产生自激振荡自激振荡。7.8.1 自激及稳定工作条件自激及稳定工作条件1.自激振荡现象自激振荡现象 在在不不加加任任何何输输入入信信号号的的情情况况下下，放放大大电电路路仍仍会会产产生生一一定定频率、一定幅值的信号输出。频率、一定幅

2、值的信号输出。2.产生原因产生原因中频时，中频时，A、F同相同相，AF0,a+f=2n 180Xid=XiXf代数差代数差当当AF附加相移达附加相移达180，即，即 a+f=(2n+1)180时时在高频区或低频区产生在高频区或低频区产生附加相移，附加相移，体现体现负反馈负反馈Xi、Xf反相反相，Xid=XiXf代数和代数和体现体现正反馈正反馈Xi、Xf同相同相，且且满足满足 AF=-1 时，时，放大电路可能产生放大电路可能产生自激振荡自激振荡输出信号输出信号Vo能够维持能够维持附附加加相相移移使使中中频频区区的的负负反反馈馈在在高高频区或低频区变成了频区或低频区变成了正反馈正反馈。若输入信号为

3、若输入信号为0，是否正反馈就一定自激振荡？是否正反馈就一定自激振荡？不是。不是。还必须满足一定的幅值条件还必须满足一定的幅值条件输出端有频率为输出端有频率为fo的干扰信号，使的干扰信号，使A、F的附加相移达的附加相移达 1803.自激振荡的平衡条件自激振荡的平衡条件自激振荡平衡条件自激振荡平衡条件称自激振荡的平衡条件称自激振荡的平衡条件幅值平衡条件幅值平衡条件相位平衡条件相位平衡条件由上分析由上分析上式可写成模和相角形式上式可写成模和相角形式反馈深度反馈深度4.负反馈电路稳定工作条件负反馈电路稳定工作条件破坏自激振荡条件破坏自激振荡条件或或定义稳定裕度定义稳定裕度用用 的波特图来判别的波特图来

4、判别使使幅值裕度幅值裕度相位裕度相位裕度一般要求一般要求一般要求一般要求5.负反馈放大电路稳定性分析负反馈放大电路稳定性分析环路增益的幅频响应写为环路增益的幅频响应写为一般一般与频率无关，与频率无关，则则的幅频响应是一条水平线的幅频响应是一条水平线关键作出关键作出的幅频响应和相频响应波特图的幅频响应和相频响应波特图水平线水平线的交点为的交点为即该点满足即该点满足(2)作作水平线水平线判断稳定性方法步骤判断稳定性方法步骤(1)作出作出的幅频响应和相频响应的幅频响应和相频响应在水平线在水平线的交点作垂线交相频响应曲线的一点的交点作垂线交相频响应曲线的一点(3)判断是否满足相位裕度判断是否满足相位裕

5、度 m 45 或或若该点若该点|满足相位裕度，稳定；否则不稳定。满足相位裕度，稳定；否则不稳定。|幅值裕度幅值裕度Gm -10dB作垂线交作垂线交 于于P点点若若P点处点处 稳定；否则不稳定。稳定；否则不稳定。-45 放大电路可靠稳定放大电路可靠稳定 Gm=20lg|AF|f=f180-f=f180=-30dB-10dB基本放大电基本放大电5.负反馈放大电路稳定性分析负反馈放大电路稳定性分析 反反馈馈深深度度越越深深，越容易自激。越容易自激。越大，水平线越大，水平线下移，越下移，越容易自激容易自激-180相相角角点点一一般般发发生生在在 的的-40dB/十十倍倍频频程程段段，P点点交在交在 的

6、的-20dB/十倍频程处，放大电路是稳定的。十倍频程处，放大电路是稳定的。则低频环路增益的最大值为则低频环路增益的最大值为20dB，即即10倍，反馈不够深。倍，反馈不够深。基本放大基本放大（1）合合理理连连线线，接接入入信信号号源源和和反反馈馈，使使电电路路的的输输入入电阻增大，输出电阻减小；电阻增大，输出电阻减小；（2）若）若 则则RF应取多少千欧？应取多少千欧？一、一、判断左图的级间交流负反馈判断左图的级间交流负反馈组态（并说明由哪些元件引组态（并说明由哪些元件引入的）。在满足深度负反馈入的）。在满足深度负反馈条件的情况下，估算闭环电条件的情况下，估算闭环电压增益。压增益。二、二、*7.8

7、.2 频率补偿技术频率补偿技术 在基本放大器和反馈网络中，增加一些在基本放大器和反馈网络中，增加一些R、C，以改变反以改变反馈放大器的开环频率特性，使在保证增益裕度和相位裕度的馈放大器的开环频率特性，使在保证增益裕度和相位裕度的条件下，获得较大的低频环路增益，称为频率补偿。条件下，获得较大的低频环路增益，称为频率补偿。外加电路称为补偿网络。外加电路称为补偿网络。指导思想：人为地将电路指导思想：人为地将电路主极点与相邻极点的间距拉主极点与相邻极点的间距拉大，使幅频特性以大，使幅频特性以-20db/十倍频程下降的一段拉长十倍频程下降的一段拉长。1、主极点补偿、主极点补偿 方法：方法：找出产生找出产

8、生fH1（主极点）的那级电路，在输入端主极点）的那级电路，在输入端加补偿电路，其高频等效电路如图所示。加补偿电路，其高频等效电路如图所示。电路产生一个新的主极点频率电路产生一个新的主极点频率fH1 且且fH1 fH1。若使若使fH210 fH1，则幅频特性如下图实线所示：则幅频特性如下图实线所示：由图可知，加补偿后，电路通频带变窄，由图可知，加补偿后，电路通频带变窄，所以，又称窄带补偿。所以，又称窄带补偿。-135-45-180相角点发生在相角点发生在-40dB/十倍频段内，所以补十倍频段内，所以补偿后电路不会自激振荡偿后电路不会自激振荡/（rad/s)10810710610510410310

9、2102040608010034dB56dB34-270o-180o-90o0o a原原180新新180原原90原波特图原波特图补偿极点补偿极点新波特图新波特图P例例7.5.1 对于原来电路，若对于原来电路，若 60dB在在 180处会产生自激振荡处会产生自激振荡增加一个增加一个原原fH1的主极点，原的主极点，原有的三个转折频率不变有的三个转折频率不变新增极点（转折频率）处相移新增极点（转折频率）处相移为为-45,其他三点各滞后其他三点各滞后90由于新增极点的作用，使补偿由于新增极点的作用，使补偿后只要后只要 34dB-=1800就有就有电路就能稳定工作电路就能稳定工作使低频环路增益的最大值由

10、使低频环路增益的最大值由40dB66dB通常应选择通常应选择2、零、极点补偿、零、极点补偿(b)图为高频等图为高频等效电路效电路(c)图为图为(b)图图的简化形式的简化形式主极点补偿方法简单灵活，但使带宽变窄。主极点补偿方法简单灵活，但使带宽变窄。可见，电路产生了一个新的主极点和一个零点。可见，电路产生了一个新的主极点和一个零点。若能使该零点频率若能使该零点频率决定于决定于R、C的取值的取值与原与原 fH2 相同，则由于极、零相消，相同，则由于极、零相消，也大大地延长了也大大地延长了-20dB/十倍频程段，十倍频程段，补偿后电路不会自激振荡补偿后电路不会自激振荡 fH1 fH1-135-45而

11、与主极点补偿相比，频带有所改善。而与主极点补偿相比，频带有所改善。3、密勒效应补偿密勒效应补偿 为了减少集成电路中补偿电容的容值，可利用密勒为了减少集成电路中补偿电容的容值，可利用密勒效应，将效应，将Cc或或Cc、R跨接在输出与输入端之间，此时跨接在输出与输入端之间，此时Cc只需几十只需几十Pf，即可达到很好的补偿效果。即可达到很好的补偿效果。end极点补偿极点补偿零、极点补偿零、极点补偿P247 图图6.3.3(a)中的中的CC即为极点补偿电容即为极点补偿电容小测验小测验（1）合合理理连连线线，接接入入信信号号源源和和反反馈馈，使使电电路路的的输输入入电电阻阻增大，输出电阻减小；增大，输出电

12、阻减小；（2）若，）若，则则RF应取多少千欧？应取多少千欧？a ab bc cd de ef fg gh hi i*（2）答案：答案：（1）如下连线）如下连线*+-iIiFiIDR2引入级间电压并联负反馈，交、直流均有引入级间电压并联负反馈，交、直流均有*+-+-+-io+uF+iIiFC图中，图中，Rf、Re2引入电流并联负反馈，交、直流均有引入电流并联负反馈，交、直流均有*Re1引入引入1、3级间电流串联负反馈，交、直流均有；级间电流串联负反馈，交、直流均有；Rf1、Rf2引引入直流负反馈入直流负反馈+-d图中，图中，R1、R2引入电压串联负反馈，交、直流均有。引入电压串联负反馈，交、直流均有。电压并联负反馈，交、直流均有。电压并联负反馈，交、直流均有。*+-+uFf图中，图中，R6引入电流串联负反馈引入电流串联负反馈,交、直流均有。交、直流均有。*作业：作业：P321 7.4.1、7.4.3、7.4.4、7.4.5、7.5.2（双号交作业）（双号交作业）第七章讲过的习题：第七章讲过的习题：7.1.1、7.1.2、7.1.7、7.3.10要求都会要求都会