三极管电路负反馈PPT

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1、1下篇 模拟电子技术第第5章章 半导体二极管及应用电路半导体二极管及应用电路 第第6章章 半导体三极管及放大电路半导体三极管及放大电路 第第7章章 集成运算放大电路基础集成运算放大电路基础 第第8章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈第第9章章 集成运放在信号的运算与处理上的应用集成运放在信号的运算与处理上的应用第第10章章 集成运放在其它方面的应用集成运放在其它方面的应用2第第 8 章章 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈 8.1反馈的基本概念与分类8.2负反馈放大电路的组态8.4深度负反馈放大电路的估算8.6负反馈放大电路的自激振荡8.3反馈放大电路的表示方法8.5负反馈对放大电路性

2、能的影响38.1反馈的基本概念与分类反馈的基本概念与分类8.1.1反馈的概念反馈的概念一、什么是反馈一、什么是反馈在电子设备中经常采用反馈的方法来改善电路的性能，在电子设备中经常采用反馈的方法来改善电路的性能，以达到预定的指标。以达到预定的指标。放大电路中的放大电路中的反馈反馈，是指将放大电路输出电量，是指将放大电路输出电量(输出电压输出电压或输出电流或输出电流)的一部分或全部，通过一定的方式，反送回的一部分或全部，通过一定的方式，反送回输入回路中。输入回路中。48.1.2反馈的分类与判别反馈的分类与判别1、正反馈和负反馈、正反馈和负反馈反馈信号增强了外加净输入信号，使放大电路的反馈信号增强了

3、外加净输入信号，使放大电路的放大倍数提高放大倍数提高 正反馈正反馈反馈信号削弱了外加净输入信号，使放大电路的反馈信号削弱了外加净输入信号，使放大电路的放大倍数降低放大倍数降低 负反馈负反馈负反馈负反馈稳定静态工作点稳定静态工作点.fi.iUUU +-+.iU.fU56反馈极性的判断方法：反馈极性的判断方法：瞬时极性法。瞬时极性法。先假定某一瞬间输入信号的极性，然后按信号先假定某一瞬间输入信号的极性，然后按信号的放大过程，逐级推出输出信号的瞬时极性，最后的放大过程，逐级推出输出信号的瞬时极性，最后根据反馈回输入端的信号对原输入信号的作用，判根据反馈回输入端的信号对原输入信号的作用，判断出反馈的极

4、性。断出反馈的极性。反馈极性的判断反馈极性的判断对分立元件而言，对分立元件而言，C与与B极性相反，极性相反，E与与B极性相同。极性相同。对集成运放而言，对集成运放而言，uO与与uN极性相反，极性相反，uO与与uP极性相同。极性相同。7例：用瞬时极性法判断电路中的反馈极性。例：用瞬时极性法判断电路中的反馈极性。-因为因为差模差模输入电压等输入电压等于于输入输入电压与电压与反馈反馈电压之电压之差，反馈增强了输入电压，差，反馈增强了输入电压，所以为所以为正反馈正反馈。-反馈信号削弱了输入反馈信号削弱了输入信号，因此为信号，因此为负反馈负反馈。(a)正反馈正反馈(b)负反馈负反馈8例例vIvO-+RL

5、R2R1(+)(+)(-)(-)净输入量减小净输入量减小vIvO-+RLR2R1(+)(+)(-)(-)净输入量增加净输入量增加a a负反馈负反馈b b正反馈正反馈vO-+R4R5R3-+vIR1R2反馈通路反馈通路反馈通路反馈通路级间反馈通路级间反馈通路(+)(+)(+)(+)(-)净输入量减小净输入量减小c c级间负反馈级间负反馈反馈通路反馈通路本级反馈通路本级反馈通路9分立元件电路反馈极性的判断分立元件电路反馈极性的判断分立元件放大电路反馈极性的判断分立元件放大电路反馈极性的判断反馈通路反馈通路净输入量减小净输入量减小负反馈负反馈原则：对分立元件而言，原则：对分立元件而言，C与与B极性极

6、性相反相反，E与与B极性极性相同相同。10三、直流反馈和交流反馈三、直流反馈和交流反馈(a)直流负反馈直流负反馈(b)交流负反馈交流负反馈交流负反馈：交流负反馈：反馈量只含有交流量。用以改善放大电路反馈量只含有交流量。用以改善放大电路的性能。的性能。直流负反馈：直流负反馈：可稳定静态工作点。可稳定静态工作点。11直流负反馈直流负反馈交流负反馈交流负反馈12（2）从输入端看，反馈量与输入量是以电压方）从输入端看，反馈量与输入量是以电压方式相叠加，还是以电流方式相叠加。式相叠加，还是以电流方式相叠加。对于具体的负反馈放大电路，首先应研究下列问题，对于具体的负反馈放大电路，首先应研究下列问题，进而进

7、行定量分析。进而进行定量分析。（1）从输出端看，反馈量是取自于输出电压，）从输出端看，反馈量是取自于输出电压，还是取自于输出电流。还是取自于输出电流。反馈信号取自输出电压，则为反馈信号取自输出电压，则为电压反馈电压反馈反馈信号取自输出电流，则为反馈信号取自输出电流，则为电流反馈电流反馈反馈量与输入量以电压形式求和，为反馈量与输入量以电压形式求和，为串联反馈串联反馈反馈量与输入量以电流形式求和，为反馈量与输入量以电流形式求和，为并联反馈并联反馈138.2负反馈放大电路的组态负反馈放大电路的组态负反馈放大电路分析要点负反馈放大电路分析要点（3）负反馈的基本作用是将引回的反馈量与输入量相减，）负反馈

8、的基本作用是将引回的反馈量与输入量相减，从而调整电路的净输入量和输出量。从而调整电路的净输入量和输出量。（1）交流负反馈使放大电路的输出量与输入量之间具有）交流负反馈使放大电路的输出量与输入量之间具有稳定的比例关系，任何因素引起的输出量的变化均得稳定的比例关系，任何因素引起的输出量的变化均得到抑制。由于输入量的变化也同样会受到抑制，因此到抑制。由于输入量的变化也同样会受到抑制，因此交流负反馈使电路的放大能力下降交流负反馈使电路的放大能力下降。（2）反馈量实质上是对输出量的取样，其数值与输出）反馈量实质上是对输出量的取样，其数值与输出量成正比。量成正比。14（2）从输入端看，反馈量与输入量是以电

9、压方）从输入端看，反馈量与输入量是以电压方式相叠加，还是以电流方式相叠加。式相叠加，还是以电流方式相叠加。对于具体的负反馈放大电路，首先应研究下列问题，对于具体的负反馈放大电路，首先应研究下列问题，进而进行定量分析。进而进行定量分析。（1）从输出端看，反馈量是取自于输出电压，）从输出端看，反馈量是取自于输出电压，还是取自于输出电流。还是取自于输出电流。反馈信号取自输出电压，则为反馈信号取自输出电压，则为电压反馈电压反馈反馈信号取自输出电流，则为反馈信号取自输出电流，则为电流反馈电流反馈反馈量与输入量以电压形式求和，为反馈量与输入量以电压形式求和，为串联反馈串联反馈反馈量与输入量以电流形式求和，

10、为反馈量与输入量以电流形式求和，为并联反馈并联反馈15四种负反馈组态四种负反馈组态电压串联、电压并联、电流串联、电流并联电压串联、电压并联、电流串联、电流并联负反馈负反馈16反馈阻态的判断反馈阻态的判断iX并联：反馈量并联：反馈量和和fX输入量输入量接于同一输入端。接于同一输入端。fXiXfXiX接于不同的输入端。接于不同的输入端。iX串联：反馈量串联：反馈量和和fX输入量输入量fXiXfXiX电流：将电流：将负载负载短路，反馈量仍然存在。短路，反馈量仍然存在。电压：将电压：将负载负载短路，反馈量为零。短路，反馈量为零。17一、电压负反馈与电流负反馈的判断一、电压负反馈与电流负反馈的判断令输出

11、电压为零，反馈电流不存在，所以是令输出电压为零，反馈电流不存在，所以是电压负反馈电压负反馈18令输出电压为零，反馈电流仍存在，所以是令输出电压为零，反馈电流仍存在，所以是电流负反馈电流负反馈19二、串联反馈与并联反馈的判断二、串联反馈与并联反馈的判断例例6.2.1判断反馈的组态。判断反馈的组态。反馈通路：反馈通路：T、R2与与R1交、直流反馈交、直流反馈瞬时极性法判断：瞬时极性法判断：负负反馈反馈输出端看：输出端看：电流电流负反馈负反馈输入端看：输入端看：串联串联负反馈负反馈电路引入交、直流电流串联负反馈电路引入交、直流电流串联负反馈20例例6.2.2判断反馈的组态。判断反馈的组态。图图6.2

12、.9例例6.2.2电路图电路图反馈通路：反馈通路：T3、R4与与R2交、直流反馈交、直流反馈瞬时极性法判断：瞬时极性法判断：负负反馈反馈输出端看：输出端看：电压电压负反馈负反馈输入端看：输入端看：串联串联负反馈负反馈电路引入交、直流电压串联负反馈电路引入交、直流电压串联负反馈21反馈放大电路方框图反馈放大电路方框图.f.o.iXXX，分 别分 别为输入信号、输出信为输入信号、输出信号和反馈信号；号和反馈信号；开环放大倍数开环放大倍数:.A无反馈时放大网络的放大倍数；无反馈时放大网络的放大倍数；因为：因为：i.o.XXA o.f.XXF.f.iidXXX8.3反馈放大电路的表示方法反馈放大电路的

13、表示方法22闭环放大倍数：闭环放大倍数：:.fAFAAXXA 1.i.o.f电路的环路放大倍数：电路的环路放大倍数：i.fXXFAo.f.XXF 反馈系数：反馈系数：FA.F反馈深度：反馈深度：FA123关于反馈深度激振荡无输入也会有输出，自放大倍数增大，正反馈放大倍数减小，负反馈,01)3,11)2,11)1fffAFAAAFAAAFA24四种组态电路的方块图四种组态电路的方块图电压串联负反馈电压串联负反馈电流串联负反馈电流串联负反馈电压并联负反馈电压并联负反馈电流并联负反馈电流并联负反馈25四种组态负反馈放大电路的比较四种组态负反馈放大电路的比较输出信号输出信号反馈信号反馈信号开环电路的放

14、大倍数开环电路的放大倍数反馈系数反馈系数电压串联式电压串联式电压并联式电压并联式电流串联式电流串联式电流并联式电流并联式o.Uo.Uo.Io.If.Uf.Uf.If.Iio.UUAuu 电压放电压放大倍数大倍数)(io.IUAui转移转移电阻电阻 )S(io.UIAiu 转移转移电导电导io.IIAii 电流放电流放大倍数大倍数of.UUFuu S)(of.UIFiu)(of.IUFuiof.IIFii 268.48.4深度负反馈放大电路的估算深度负反馈放大电路的估算fifXXFA,1278.5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8.5.1稳定放大倍数稳定放大倍数引入负反馈后，

15、在输入信号一定的情况下，当电路引入负反馈后，在输入信号一定的情况下，当电路参数变化、电源电压波动或负载发生变化时，放大电路参数变化、电源电压波动或负载发生变化时，放大电路输出信号的波动减小，即放大倍数的稳定性提高。输出信号的波动减小，即放大倍数的稳定性提高。放大倍数稳定性提高的程度与反馈深度有关。放大倍数稳定性提高的程度与反馈深度有关。FAAA 1.f在中频范围内，在中频范围内，AFAA 1fAAAFAAd11dff 放大倍数的相对变化量：放大倍数的相对变化量：结论：引入负反馈后，放大倍数的稳定性提高了结论：引入负反馈后，放大倍数的稳定性提高了(1+AF)倍。倍。28例：例：在电压串联负反馈放

16、大在电压串联负反馈放大电路中，电路中，k18k210F15RRA，估算反馈系数和反馈深度估算反馈系数和反馈深度F；)1(FA 估算放大电路的闭环电压放大倍数估算放大电路的闭环电压放大倍数；fA 如果开环差模电压放大倍数如果开环差模电压放大倍数 A 的相对变化量为的相对变化量为10%，此时闭环电压放大倍数，此时闭环电压放大倍数 Af 的相对变化量等于多的相对变化量等于多少？少？解：解：反馈系数反馈系数1.01822F11of RRRUUF反馈深度反馈深度45101.01011 FA29 闭环放大倍数闭环放大倍数101010145.f FAAA Af 的相对变化量的相对变化量%001.010%10

17、d11d4ff AAAFAA 结论：当开环差模电压放大倍数变化结论：当开环差模电压放大倍数变化 10%时，时，电压放大倍数的相对变化量只有电压放大倍数的相对变化量只有 0.000 1%，而稳定性，而稳定性提高了一万倍。提高了一万倍。30 xf负反馈减小了波形失真负反馈减小了波形失真 加入加入负反馈负反馈无负反馈无负反馈FxfAxixoxo大大小小xiA接近正弦波接近正弦波预失真预失真+ix 8.5.2减小非线性失真和抑制干扰减小非线性失真和抑制干扰同样道理，负反馈可抑制放大电路内部噪声。同样道理，负反馈可抑制放大电路内部噪声。图图 6.5.7318.5.3展宽频带展宽频带由于负反馈可以提高放大

18、倍数的稳定性，因而对于由于负反馈可以提高放大倍数的稳定性，因而对于 频率不同而引起的放大倍数下降，也可以改善。频率不同而引起的放大倍数下降，也可以改善。设无反馈时放大电路在中、高频段的放大倍数分别设无反馈时放大电路在中、高频段的放大倍数分别为为 ，上限频率为，上限频率为 f；HmAA和和HmHj1ffAA HffmAA和和 引入反馈系数为的负反馈后，放大电路在中、引入反馈系数为的负反馈后，放大电路在中、高频段的放大倍数分别为高频段的放大倍数分别为 ，上限频率为，上限频率为 fHf。F32HfmfHmmmHmmHmHmHHHfj1)1(j11j1j11j11ffAfFAfFAAffFAAFffA

19、ffAFAAA 所以：所以：FAAAmmmf1 HmHf)1(fFAf 33可见，引入负反馈后，放大电路的中频放大倍可见，引入负反馈后，放大电路的中频放大倍数减小为无反馈时的数减小为无反馈时的1/；而；而上限频率提上限频率提高高到无反馈时的倍。到无反馈时的倍。)1(mFA)1(FAm 同理，可推导出引入负反馈后，放大电路的同理，可推导出引入负反馈后，放大电路的下下限频率降低限频率降低为无反馈时的为无反馈时的 1/。)1(mFA 结论：结论：引入负反馈后，放大电路的上限频率提高，引入负反馈后，放大电路的上限频率提高，下限频率降低，因而下限频率降低，因而通频带展宽通频带展宽。fbwf=fHf-fL

20、ffHf fbw=fH-fLfH基本放大电路的基本放大电路的通频带通频带反馈放大电路的反馈放大电路的通频带通频带34bwmbwf)1(fFAfAlg20mlg20A3dBmflg20A3dBfLfHfbwfLffHffbwf负反馈对通频带和放大倍数的影响负反馈对通频带和放大倍数的影响f358.5.4改变输入电阻和输出电阻改变输入电阻和输出电阻不同类型的负反馈，对输入电阻、输出电阻的影响不同。不同类型的负反馈，对输入电阻、输出电阻的影响不同。一、对输入电阻的影响一、对输入电阻的影响1.串联负反馈增大输入电阻串联负反馈增大输入电阻iiiIUR iiiifiiiifIUFAUIUUIUR得：得：ii

21、f)1(RFAR 结论：引入结论：引入串联负反馈串联负反馈后，后，输入电阻增大输入电阻增大为无反馈为无反馈时的时的 倍。倍。)1(FA 图图 6.5.1362.并联负反馈减小输入电阻并联负反馈减小输入电阻.fiiIII iiiIUR iiifiiiiifIFAIUIIUIUR FARR 1iif得：得：结论：引入结论：引入并联负反馈并联负反馈后，后，输入电阻减小输入电阻减小为无负反为无负反馈时的馈时的 。)1(1FA图图 6.5.3并联负反馈对并联负反馈对 Ri 的影响的影响37二、负反馈对输出电阻的影响二、负反馈对输出电阻的影响1.电压负反馈减小输出电阻电压负反馈减小输出电阻Li,0ooof

22、RXIURoffiiUFXXXX放大电路的输出电放大电路的输出电阻定义为：阻定义为：时时当当0i XoooiooUFARIXARIU得：得：FARIUR1oooof结论：引入结论：引入电压负反馈电压负反馈后，放大电路的后，放大电路的输出电阻减小输出电阻减小到无反馈时的。到无反馈时的。)1(1FA 图图 6.5.4fiXXRof382.电流负反馈增大输出电阻电流负反馈增大输出电阻图图 6.5.5offiiIFXXXXooooiooooIFARUXARUI 结论：引入结论：引入电流负反馈电流负反馈后，放大电路的后，放大电路的输出电阻增输出电阻增大大到无反馈时的到无反馈时的 倍。倍。)1(oFA o

23、of)1(RFAR39综上所述综上所述(1).反馈信号与外加输入信号的求和方式只对放大反馈信号与外加输入信号的求和方式只对放大电路的输入电阻有影响：串联负反馈使输入电阻增大；电路的输入电阻有影响：串联负反馈使输入电阻增大；并联负反馈使输入电阻减小。并联负反馈使输入电阻减小。(2).反馈信号在输出端的采样方式只对放大电路的反馈信号在输出端的采样方式只对放大电路的输出电阻有影响：电压负反馈使输出电阻减小；电流负输出电阻有影响：电压负反馈使输出电阻减小；电流负反馈使输出电阻增大。反馈使输出电阻增大。(3).串联负反馈只增大反馈环路内的输入电阻；电串联负反馈只增大反馈环路内的输入电阻；电流负反馈只增大

24、反馈环路内的输出电阻。流负反馈只增大反馈环路内的输出电阻。(4).负反馈对输入电阻和输出电阻的影响程度，与负反馈对输入电阻和输出电阻的影响程度，与反馈深度有关。反馈深度有关。40放大电路中引入负反馈的一般原则放大电路中引入负反馈的一般原则负反馈对放大电路性能方面的影响，均与反馈深度有关。负反馈对放大电路性能方面的影响，均与反馈深度有关。负反馈放大电路的分析以定性分析为主，定量分析为辅。负反馈放大电路的分析以定性分析为主，定量分析为辅。电路设计时，引入负反馈的一般原则电路设计时，引入负反馈的一般原则（1）为了稳定静态工作点为了稳定静态工作点，应引入直流负反馈；，应引入直流负反馈；为了改善电路的动

25、态性能为了改善电路的动态性能，应引入交流负反馈。，应引入交流负反馈。（2）根据信号源的性质引入串联负反馈，或者并联负反馈根据信号源的性质引入串联负反馈，或者并联负反馈。当信号源为恒压源或内阻较小的电压源时，为增大放大电路当信号源为恒压源或内阻较小的电压源时，为增大放大电路的输入电阻，以减小信号源的输出电流和内阻上的压降，应的输入电阻，以减小信号源的输出电流和内阻上的压降，应引入引入串联负反馈串联负反馈。41（4）根据表）根据表6.3.1所示的四种组态反馈电路的功能，所示的四种组态反馈电路的功能，在需要进在需要进行信号变换时，选择合适的组态行信号变换时，选择合适的组态。例如，若将电流信号转换。例

26、如，若将电流信号转换成电压信号，应在放大电路中引入成电压信号，应在放大电路中引入电压并联负反馈电压并联负反馈；若将电；若将电压信号转换成电流信号，应在放大电路中引入压信号转换成电流信号，应在放大电路中引入电流串联负反电流串联负反馈馈，等等。，等等。当信号源为恒流源或内阻较大的电压源时，为减小电路的输当信号源为恒流源或内阻较大的电压源时，为减小电路的输入电阻，使电路获得更大的输入电流，应引入入电阻，使电路获得更大的输入电流，应引入并联负反馈并联负反馈。（3）根据负载对放大电路输出量的要求根据负载对放大电路输出量的要求，即负载对其信号源，即负载对其信号源的要求，决定引入电压负反馈或电流负反馈。当负载需要稳的要求，决定引入电压负反馈或电流负反馈。当负载需要稳定的电压信号时，应引入定的电压信号时，应引入电压负反馈电压负反馈；当负载需要稳定的电；当负载需要稳定的电流信号时，应引入流信号时，应引入电流负反馈电流负反馈。电路设计时，引入负反馈的一般原则电路设计时，引入负反馈的一般原则42 刚才的发言，如刚才的发言，如有不当之处请多指有不当之处请多指正。谢谢大家！正。谢谢大家！