模电课件第六章(模拟电子技术基础第四版童诗白华成英PPT课件

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1、6.1 负反馈的概念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，与输入信号迭加，就称为反馈。若引回的信号削弱了输入信号，就称为负反馈。若引回的信号增强了输入信号，就称为正反馈。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输入信号的相位关系，同相是正反馈，反相是负反馈。第1页/共63页放大器输出输入取+ 加强输入信号 正反馈 用于振荡器取 - 削弱输入信号 负反馈 用于放大器开环闭环负反馈的作用：稳定静态工作点；稳定放大倍数；提高输入电阻；降低输出电阻；扩展通频带。反馈网络叠加反馈信号实际被放大信号反馈框图：第2页/共63页ufud例：Rf 、RE

2、1组成反馈网络，反馈系数：fEEofRRRUUF11+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+ECuoui+T1T2Rf第3页/共63页6.2 负反馈的类型及分析方法6.2.1 负反馈的类型一、电压反馈和电流反馈电压反馈：反馈信号取自输出电压信号。电流反馈：反馈信号取自输出电流信号。电压负反馈：可以稳定输出电压、减小输出电阻。电流负反馈：可以稳定输出电流、增大输出电阻。根据反馈所采样的信号不同，可以分为电压反馈和电流反馈。第4页/共63页RLuoRLuo电压反馈采样的两种形式：采样电阻很大第5页/共63页电流反馈采样的两种形式：RLioiERLioiERf采样电阻很小第

3、6页/共63页根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的不同，可以分为串联反馈和并联反馈。串联反馈：反馈信号与输入信号串联，即反馈电压信号与输入信号电压比较。并联反馈：反馈信号与输入信号并联，即反馈信号电流与输入信号电流比较。串联反馈使电路的输入电阻增大；并联反馈使电路的输入电阻减小。二、串联反馈和并联反馈第7页/共63页iifibib=i-if并联反馈ufuiubeube=ui-uf串联反馈第8页/共63页三、交流反馈与直流反馈交流反馈：反馈只对交流信号起作用。直流反馈：反馈只对直流起作用。若在反馈网络中串接隔直电容，则可以隔断直流，此时反馈只对交流起作用。在起反馈作用的电阻两端并联旁路电容，

4、可以使其只对直流起作用。有的反馈只对交流信号起作用；有的反馈只对直流信号起作用；有的反馈对交、直流信号均起作用。第9页/共63页增加隔直电容C后，Rf只对交流起反馈作用。注：本电路中C1、C2也起到隔直作用。+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+T1T2RfRE1C第10页/共63页增加旁路电容C后，Rf只对直流起反馈作用。C+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+T1T2RfRE1第11页/共63页负反馈交流反馈直流反馈电压串联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈稳定静态工作点负反馈的分类小结第12页/共63页

5、6.2.2 负反馈的分析方法分析步骤：3. 是否负反馈？4. 是负反馈！那么是何种类型的负反馈？（判断反馈的组态）1. 找出反馈网络（电阻）。2. 是交流反馈还是直流反馈？一、反馈类型的判断第13页/共63页正反馈和负反馈的判断 在放大电路的输入端，假设一个输入信号对地的极性，用“+”、“-”表示。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。 反馈信号和输入信号加于输入回路一点时，瞬时极性相同的为正反馈，瞬时极性相反的是负反馈。 反馈信号和输入信号加于输入回路两点时，瞬时极性相同的为负反馈，瞬时极性相反的是

6、正反馈。 以上输入信号和反馈信号的瞬时极性都是指对地而言，这样才有可比性。瞬时极性法 对三极管来说这两点是基极和发射极，对运算放大器来说是同相输入端和反相 输入端。第14页/共63页电压串联负反馈电压串联负反馈瞬时极性法当vi一定时：若 RLvovfvidvo电压串联负反馈电压负反馈串联负反馈输出回路输入回路基本放大器反馈网络gViViVfVoIgRLRoV.AFAFvividvfvo反馈信号和输入信号加于输入回路两点时，瞬时极性相同为负反馈。电压负反馈稳定输出电压反馈信号与电压成比例，是电压反馈。 反馈电压Vf与输入电压Vid是串联关系， 故为串联负反馈。第15页/共63页例例1 1：试分析

7、该电路存在的反馈，并判断其反馈组态。 经Rf加在发射极E1上的反馈电压Vf与输入电压Vi是串联关系， 故为串联负反馈。+vf-解：根据瞬时极性法判断该电路为负反馈。输出回路反馈信号与电压成比例，是电压反馈。输入回路反馈信号和输入信号加于输入回路两点时，瞬时极性相同为负反馈。电压串联负反馈第16页/共63页例例2 2：试分析该电路存在的反馈，并判断其反馈组态。解: 根据瞬时极性法电路是负反馈。 反馈信号vf和输入信号vi加在运放A1的两个输入端，故为串联反馈。 反馈信号与输出电压成比例，故为电压反馈。反馈信号和输入信号加于输入回路两点时，瞬时极性相同为负反馈。交直流串联电压负反馈第17页/共63

8、页AFoIgRLRoV.gIiIiIfI.电压并联负反馈电压并联负反馈AFvoIiIidIf反馈信号和输入信号加于输入回路同一点时，瞬时极性相反为负反馈。电压负反馈输出端的取样是电压并联负反馈输入端Ii和If以并联的方式进行比较第18页/共63页电流电流并联并联负反馈负反馈AFoIgRLRoVgIiIiIfI.iiiidifAF反馈信号和输入信号加于输入回路同一点时，瞬时极性相反为负反馈。io当ii一定时：若 RL变化ioifiidio通过R、Rf电流负反馈稳定输出电流电流负反馈输出端的取样是电流并联负反馈输入端Ii和If以并联的方式进行比较第19页/共63页例例3 3：试分析该电路存在的反馈

9、，并判断其反馈组态。电流并联负反馈解：根据瞬时极性法判断iIiI输入信号与反馈信号是并联的形式，所以是并联负反馈。反馈信号和输入信号加于输入回路同一点时，瞬时极性相反是负反馈。反馈信号取自与输出电流，所以是电流负反馈。fI第20页/共63页例例4 4：反馈信号和输入信号加于输入回路同一点时，瞬时极性相反是负反馈。试分析该电路存在的反馈，并判断其反馈组态。电流并联负反馈输入信号与反馈信号是并联的形式， 所以是并联负反馈。反馈信号取自与输出电流，所以是电流负反馈。解：根据瞬时极性法判断第21页/共63页电流串联负反馈电流串联负反馈AFgViViVfVoIgRLRoVAFvividvf反馈信号和输入

10、信号加于输入回路两点时，瞬时极性相同为负反馈。io输出端的取样是电流，所以是电流负反馈。输入端Vid和Vf以串联的方式进行比较，所以是串联负反馈。第22页/共63页例5：电流串联负反馈试分析该电路存在的反馈，并判断其反馈组态。反馈信号和输入信号加于输入回路两点时，瞬时极性相同为负反馈。解：根据瞬时极性法判断第23页/共63页例6：试判断电路的反馈组态。解: 根据瞬时极性法 经Rf 加在E1上是交流负反馈。反馈信号和输入信号加在T1两个输入电极，故为串联反馈。 交流电压串联负反馈。经电阻R1加在基极B1上的是直流电流并联负反馈。第24页/共63页电压反馈和电流反馈 将输出电压短路，若反馈信号为零

11、，则为电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。电压反馈：反馈信号的大小与输出电压成比 例的反馈称为电压反馈；电压反馈与电流反馈的判断：电流反馈：反馈信号的大小与输出电流成比 例的反馈称为电流反馈。第25页/共63页串联反馈和并联反馈 反馈信号与输入信号加在输入回路的同一个电极上，则为并联反馈；反之，加在放大电路输入回路的两个电极，则为串联反馈。 对于三极管来说，反馈信号与输入信号同时加在三极管的基极或发射极，为并联反馈；一个加在基极一个加在发射极则为串联反馈。 对于运算放大器来说，反馈信号与输入信号同时加在同相输入端或反相输入端，则为并联反馈；一个加在同相输入端一个加在反相输入端则为串联反

12、馈。 此时反馈信号与输入信号是电压相加减的关系。 此时反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。第26页/共63页例7：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。uoufube=ui-ufuc1ub2uc2uoufubeuc1ub2uc2+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+ECuoui+T1T2Rf此电路是电压串联负反馈，对直流不起作用。第27页/共63页例8：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。+UCCRCC2C1Rfuiuoiibif电压反馈并联反馈uoifib=i+ifuo此电路是电压并联负反馈，对直流也起作用。第28页/共63页例9：判断Rf是否负反馈，

13、若是，判断反馈的组态。电流反馈并联反馈iE2uFiFiBuC1uB2uC1uB2iB2iE2uouiiiBiFuFRE2RfRE1RC1RC2+UCCiE2第29页/共63页例9：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。电流并联负反馈。对直流也起作用，可以稳定静态工作点。uouiiiBiFuFRE2RfRE1RC1RC2+UCCiE2uC1uB2第30页/共63页二、负反馈放大电路的放大倍数iofXXA ofXXF 反馈网络的反馈系数放大电路的闭环放大倍数fiidXXXFAAXXXAXXA1fididiofFAXXXXXXofidoidf式中：由于称为环路增益。放大电路的开环放大倍数 ido

14、XXA 第31页/共63页反馈深度反馈深度FA1称为反馈深度,11) 1 (AAFAF，则若相当于引入负反馈。,11)2(AAFAF，则若,01)3(FAFA，则若相当于引入正反馈。相当于输入为零时仍有输出，故称为“自激状态”。第32页/共63页环路增益环路增益 环路增益 是指放大电路和反馈网络所形成环路的增益，当 1时称为深度负反馈，相当于 1+ 1。于是闭环放大倍数FAFFAAA11fFAFA第33页/共63页说明 在深度负反馈条件下，闭环放大倍数近似等于反馈系数的倒数，与有源器件的参数基本无关。一般反馈网络是无源元件构成的，其稳定性优于有源器件，因此深度负反馈时的放大倍数比较稳定。 在此

15、还要注意的是 、 和 可以是 电压信号，也可以是电流信号。iXfXoX 1.当它们都是电压信号时， 、 、 无量纲， 和 是电压放大倍数。 AfAFAfA 2.当它们都是电流信号时， 、 、 无量纲， 和 是电流放大倍数。 AfAFAfA 3.当它们既有电压信号也有电流信号时， 、 、 有量纲， 和 也有专门的放大倍数 称谓。fAAAfAF第34页/共63页二、负反馈放大电路的放大倍数方法一：当电路比较简单时，可直接用微变等效电路分析。RCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+UCCuouiUBEIEUBUEbeLorRA开环：11EbeLFR)(rRA闭环：例：第35页/共63页放大倍数稳定

16、性的比较：=60时, Ao =-93=50时, Ao =-77=60时, AF =-19.4=50时, AF =-18.6无负反馈时：beLorRA有负反馈时：11EbeLFR)(r RARB1=100kRB2=33kRE=2.4kRE1=100RC=5kRL=5k=60EC=15Vrbe=1.62 k第36页/共63页方法二：从负反馈电路的闭环放大倍数的公式出发。FAAAooF11. 先计算Ao和F 。2. 计算AF。RCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+UCCuouiUBEIEUBUE例：11LELceEofRRRIIRUUFbeLorRA第37页/共63页F- 0.1 / (5/5)

17、 =-0.04RB1=100kRB2=33kRE=2.4kRE1=100RC=5kRL=5k=60EC=15Vrbe=1.62 k6926215260.rRAbeLo71904069216921.FAAAooF41911.R)(rRAEbeLF与方法一的计算结果基本相同。第38页/共63页方法三：放大倍数的近似计算。FAAAooF1FAF1RCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+UCCuouiUBEIEUBUE例：25111ELEbeLFRRR)(rRA若（1+ ）RF rbe, 则251FAF与方法一比较：在深度负反馈下，两种方法结果一致。第39页/共63页深度负反馈: 根据AF和F的上述

18、关系，可以先找出反馈系数F，再算出AF 。实际中需要计算的往往是电压放大倍数。而用上述关系计算出来的AF ，除电压串联负反馈电路的AF表示电压放大倍数之外，其它组态电路的AF都不是电压放大倍数。要得到电压放大倍数，还要经过换算。 下面从另一角度出发，介绍一种粗略估算深度负 反 馈 电 路 的 电 压 放 大 倍 数 的 方 法 。 由 于AF 1/F=Xo/Xi，所以Xi=FXo=(Xf/Xo)Xo=Xf。这样，在串联负反馈电路里，UfUi，U i0。FFAAA11f第40页/共63页 而在并联负反馈电路里，IfIi，Ii0。同时，深度并联负反馈电路的输入电阻近似为0，故Ui0，i0。这种假设

19、情况下，用近似方法无法计算放大器本身的电压放大倍数。但是，由于整个电路的输入电流IiIi=(US-Ui)/RSUS/RS。US和RS为信号源电压和内阻。利用这个关系，可以粗略计算出输出电压Uo相对于信号源电压US的放大倍数Aufs，Aufs=Uo/US。第41页/共63页 例计算图例10所示电压串联负反馈电路的电压 放大倍数。 (a)R5V1C2R9R6R8C5R7V2C3UfRfC4RLUoUCCR4R2R1C1Ui图例10电压串联负反馈电路 第42页/共63页(b)R1UoRfUfR2Ui图例10电压串联负反馈电路 第43页/共63页11,1144,44),)RRRUUUUAUUURRRU

20、bRRRUUUUAUUURRRUaffoiouffioffffoiouffioff中在图（所以中在图（解第44页/共63页 例 计算图例1所示电流串联负反馈电路的电压放大倍数。 解 在图（a）中，设输出电流Io为三极管集电极电流，且流出为正,则有 而UiUf=-IoRe1，所以LcLLooRRRRIU/,1eLfoioufRRUUUUA第45页/共63页(a)RcVC3UfUCCRe1RbC1Ui(b)C2Re2RLUoR1UoRLUfR2UiUiIo 图例11 电流串联负反馈电路 第46页/共63页 在图(b)中，负载电阻跨接在反相输入端和输出端之间，Uf=IoR1,Uo=IoRL,Ui=U

21、f，所以11RRRIRIUUUUALoLofoiouf第47页/共63页 例 计算图例12所示电压并联负反馈电路的电压 放大倍数。(a)R2V1C3RLUoR3C1C2IiIiRSUSR1IfUCCUi 图例12 电压并联负反馈电路 第48页/共63页 图例12 电压并联负反馈电路 (b)R1RfR2UiIfIiIiUoUi第49页/共63页 在图(b)中，由于是电压并联负反馈，基本放大器输入端是集成运放反相输入端。这里的Ui0，If=-Uo/Rf。本电路中的Ui和R1相当于信号电压源及其 内 阻 ，Ii=Ui/R1， 又 由 于IiIf， 所 以 -Uo/Rf=Ui/R1，于是得SiSfSo

22、ufsfiSSiofiRRIRIRUUAIIRUIRUIUa111, 0)故可得到而所以中，由于在图（解1RRUUAfiouf第50页/共63页 例 计算图例13所示电流并联负反馈电路的电压 放大倍数。 (a)R1V1R5R4V2C3RLUoUCCR2C1UiC2IiIiIfRSUSR3Io 图例13 电流并联负反馈电路 第51页/共63页 图例13 电流并联负反馈电路 (b)R1RLR2IoIiUi UoUiIi第52页/共63页 解 在图(a)中，设输出电流Io是三极管V2的集 电极电流，且规定流出为正。由于Ui0， SLoSLofSLoiSLoSousfLoofiSSiofRRRRRRR

23、RIRRIIRRIIRRIUUARIUIIRUIIRRRI553553535,/,故可得到所以， 在图(b)中，负载电阻跨接在反相输入端和输出端之间。第53页/共63页 本电路中的Ui和R1相当于信号电压源及其内阻，Uo=-IoRL，Ui0，故Ii=Ui/R1。综合这些条件，可以得到11RRIRRIUUALiLoiouf第54页/共63页6.3 负反馈对放大电路的影响基本放大电路AodXoX反馈回电路FfXiX+dooXXAofXXFfidXXX反馈电路的基本方程第55页/共63页一、对放大倍数的影响dooXXAofXXFfidXXXFAAXXAooioF1Ao开环放大倍数AF闭环放大倍数FA

24、o1反馈深度定义：第56页/共63页dfXX、同相，所以0|FAo则有：oFAA负反馈使放大倍数下降。引入负反馈使电路的稳定性提高。FAAAooF1FAAAdAAdoooFF11(2)FAAAooF1中，dfofdooXXXXXXFA(1)(3) 若1FAo称为深度负反馈，此时FAF1在深度负反馈的情况下，放大倍数只与反馈网络有关。第57页/共63页二、改善波形的失真Aouiuo加反馈前加反馈后ufuiudAoF+改善uouo第58页/共63页三、对输入、输出电阻的影响1. 串联负反馈使电路的输入电阻增加：ioifrFAr)1 ( 2. 并联负反馈使电路的输入电阻减小：)1 (FArroiif

25、例如:射极输出器理解：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。理解：并联负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。第59页/共63页3. 电压负反馈使电路的输出电阻减小：)1 (FArrooof例如:射极输出器理解：电压负反馈目的是阻止uo的变化，稳定输出电压。放大电路空载时可等效右图框中为电压源：输出电阻越小，输出电压越稳定，反之亦然。roesouoRL第60页/共63页理解：电流负反馈目的是阻止io的变化，稳定输出电流。放大电路空载时可等效为右图框中电流源：输出电阻越大，输出电流越稳定，反之亦然。4. 电流负反馈使电路的输出电阻增加：ooofr )FA(r 1roisoioRL第61页/共63页四、对通频带的影响引入负反馈使电路的通频带宽度增加：oofBFAB)1 ( fABoAoAFBF第62页/共63页感谢您的观看。第63页/共63页