西安交通大学赵进全模拟电子技术基础第5章学习教案

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1、会计学1第一页，共165页。 1. 什么什么(shn me)是反馈是反馈5.1.1 反馈反馈(fnku)的基本概念的基本概念直流电流负反馈电路直流电流负反馈电路(dinl)反馈过程反馈过程输出电流输出电流ICQ发生变化发生变化在在RE上产生压降上产生压降UEQ ICQ RE的变化的变化TVCC+RB1I+_UB_RB2RCREICIEIB+UE输入回路输入回路输出回路输出回路反馈网络反馈网络第1页/共165页第二页，共165页。使放大使放大(fngd)元元件的输入件的输入UBE产生产生变化变化抑制输出电流抑制输出电流(dinli)ICQ的变化的变化直流电流负反馈可以直流电流负反馈可以稳定稳定(

2、wndng)输出输出电流电流ICQTVCC+RB1I+_UB_RB2RCREICIEIB+UE输入回路输入回路输出回路输出回路反馈网络反馈网络第2页/共165页第三页，共165页。以影响放大电路以影响放大电路(dinl)性性能。能。反馈反馈(fnku)的定义的定义把放大把放大(fngd)电路的输出量（电压或电流）的一部分或全部，电路的输出量（电压或电流）的一部分或全部，经过反馈网络，经过反馈网络，返送到输入回路一个反馈量（电压或电流），返送到输入回路一个反馈量（电压或电流），反馈量与原来的外加输入量进行比较，反馈量与原来的外加输入量进行比较，得到一个得到一个净输入量净输入量加到某一放大器件的加

3、到某一放大器件的真正的输入端，真正的输入端，第3页/共165页第四页，共165页。双极型晶体管双极型晶体管 B、E单极单极(dn j)型晶体管型晶体管 G、S双极型晶体管组成双极型晶体管组成(z chn)的差分放大电路的差分放大电路 B1、B2运算运算(yn sun)放大器放大器 同相、反相输入端同相、反相输入端放大元件的输入端放大元件的输入端第4页/共165页第五页，共165页。基本放大电路基本放大电路反馈网络反馈网络A.F.Xo.+XidXiXf.反馈反馈(fnku)(fnku)信号信号输入输入(shr)(shr)信号信号输出输出(shch)(shch)信号信号净输入信号净输入信号比较环节

4、比较环节X电压或电流信号电压或电流信号图中图中反馈电路方框图反馈电路方框图第5页/共165页第六页，共165页。开环放大开环放大(fngd)电路电路闭环放大闭环放大(fngd)电路电路闭合闭合(b h)环路环路基本放大电路基本放大电路反馈网络反馈网络A.F.Xo.+XidXiXf.第6页/共165页第七页，共165页。2交流交流(jioli)反馈与直流反馈与直流反馈反馈(1) 直流反馈直流反馈反馈作用仅在直流通反馈作用仅在直流通(litng)路中存在路中存在直流通直流通(litng)路路反馈网络反馈网络T+ VCCRB1I+_UBQ_RB2RCREICQIEQIBQ+UEQ+_T+_+B1RB

5、2R1CIuCR2CECEROuCCV 第7页/共165页第八页，共165页。(2) 交流反馈交流反馈(fnku) 在交流通路中存在交流通路中存在的反馈在的反馈(fnku)交流交流(jioli)通路通路输入输入(shr)回路回路输出回路输出回路反馈网络反馈网络+_T+_+B1RB2R1CIuCR2CEROuCCV IuCRTBR+_OuER第8页/共165页第九页，共165页。(1) 正反馈正反馈(fnku)反馈反馈(fnku)信号加强输入信号信号加强输入信号的作用，使净输入信号大于原输入信号。的作用，使净输入信号大于原输入信号。3. 正反馈与负反馈正反馈与负反馈正反馈往往正反馈往往(wngw

6、ng)把放大器转变为振荡器把放大器转变为振荡器反馈反馈(fnku)网络网络基本放大电路基本放大电路A.F.Xo.+XidXiXf.第9页/共165页第十页，共165页。(2) 负反馈负反馈反馈信号削弱输入反馈信号削弱输入(shr)信号的作用，信号的作用，使净输入使净输入(shr)信号小于原输入信号小于原输入(shr)信号。信号。负反馈改善放大负反馈改善放大(fngd)电路的性电路的性能能负反馈广泛应用于电子技术、自控负反馈广泛应用于电子技术、自控(z kn)等领域之中。等领域之中。基本放大电路基本放大电路A.F.Xo.+XidXiXf.第10页/共165页第十一页，共165页。a. 在输入在输

7、入(shr)端加入对地瞬时极性为正的电压端加入对地瞬时极性为正的电压uI。判断判断(pndun)(pndun)方法方法4. 瞬时瞬时(shn sh)极性法判断正负反馈极性法判断正负反馈 b. 根据放大电路的工作原理，标出电路中各点电压根据放大电路的工作原理，标出电路中各点电压 的的 瞬时极性。瞬时极性。c. 判断反馈信号是增强还是削弱输入信号。判断反馈信号是增强还是削弱输入信号。A.F.+uIuIduOuF反馈网络反馈网络基本放大电路基本放大电路第11页/共165页第十二页，共165页。d. 反馈反馈(fnku)信号削弱了输入信号信号削弱了输入信号(uId uI)为正反馈。为正反馈。 A.F.

8、+uIuIduOuF反馈网络反馈网络基本放大电路基本放大电路第12页/共165页第十三页，共165页。净输入净输入(shr)信号小于输入信号小于输入(shr)信号，所信号，所以为负反馈。以为负反馈。IFIIduuuu uI例例1 判断判断(pndun)图示图示电路反馈的极性。电路反馈的极性。解解 假设假设(jish)uI的瞬时的瞬时极性为正。即极性为正。即uI0那么那么uO0uF0 uO+_R1R2+_+uFuIdFA第13页/共165页第十四页，共165页。净输入净输入(shr)信号大于输入信号大于输入(shr)信号，所以信号，所以为正反馈。为正反馈。IFIIduuuu 例例2 判断图示电路

9、判断图示电路(dinl)反馈的极性。反馈的极性。解解假设假设(jish) uI0那么那么uO0uF0时时uO0uF0uId=uI uF0时时uO0时时uO0uF0uId=uI uF0时时uO0削弱了输入削弱了输入(shr)信号信号负反馈负反馈反馈信号极性为负反馈信号极性为负RLSu+A+uOuI+R1R2IiIdiFiR3_iO第42页/共165页第四十三页，共165页。c. 负反馈的组态负反馈的组态(z ti)判断判断(a) 令令uO=0， iF0，属电流，属电流(dinli)反馈。反馈。(b) iF 与与iI并联并联(bnglin)作用于运放的输入回路，属并联作用于运放的输入回路，属并联(

10、bnglin)反馈。反馈。电流并联负反馈电流并联负反馈+A+uOuI+R1R2IiIdiFiR3_iO第43页/共165页第四十四页，共165页。稳定稳定(wndng)输出电流的机理输出电流的机理d. 电流并联电流并联(bnglin)负反馈的作用负反馈的作用Io If Iid 稳定稳定(wndng)输输出电流出电流Io +A+uOuI+R1R2IiIdiFiR3_iO第44页/共165页第四十五页，共165页。图中图中开环增益开环增益A=Xo/Xid闭环增益闭环增益Af=Xo/Xi反馈系数反馈系数F=Xf/Xo净输入信号净输入信号Xid=XiXf5.1.4 负反馈放大负反馈放大(fngd)电路

11、的一般表达式电路的一般表达式+A.F.Xo.+XidXiXf._方框图方框图第45页/共165页第四十六页，共165页。由以上由以上(yshng)各式得各式得将将 Xf=FXo代入上式得代入上式得Xo=A(XiXf)Xo=AXi1+AF闭环增益闭环增益(zngy)Af=XoXiA1+AF=Xo=A(XiFXo)AF环路增益环路增益+A.F.Xo.+XidXiXf._第46页/共165页第四十七页，共165页。在图示电路在图示电路(dinl)中中环路增益环路增益AF的意义的意义Xo=A XidXf=AF Xid即反馈信号是净输入信号的即反馈信号是净输入信号的AF倍倍+A.F.Xo.+XidXiX

12、f._第47页/共165页第四十八页，共165页。即即 电路电路(dinl)(dinl)的闭环放大倍数是开环放大倍数的的闭环放大倍数是开环放大倍数的1/(1+AF)1/(1+AF)倍。倍。D=1+AF 称为称为(chn wi)反馈深度反馈深度Af=A1+AF负反馈放大电路负反馈放大电路(dinl)(dinl)的放大倍数的一般表达式的放大倍数的一般表达式中频时中频时Af=11+AF第48页/共165页第四十九页，共165页。a. 放大倍数下降放大倍数下降(xijing)的原因的原因Xf=FXo= FAXidXid=Xi1+AF即引入负反馈之后，电路即引入负反馈之后，电路(dinl)的净输入信号降

13、为的净输入信号降为原输入信号的原输入信号的1/(1+AF) 。由于由于Xid=XiXf故故第49页/共165页第五十页，共165页。b. 对负反馈放大电路放大倍数的一般对负反馈放大电路放大倍数的一般(ybn)表达式讨论表达式讨论 Af 1 时时1+AF电路电路(dinl)引入引入负反馈负反馈第50页/共165页第五十一页，共165页。Af Ab. 当当1 时时，称为深反馈，称为深反馈。1+AFF1Af=A1+AF此时此时(c sh)(c sh)闭环放大倍数闭环放大倍数Af只取决于反馈系数只取决于反馈系数Fa. 便于便于(biny)设计、分析和计算放设计、分析和计算放大电路大电路b. 提高了闭环

14、放大提高了闭环放大(fngd)倍数的稳定性倍数的稳定性主要特点主要特点第52页/共165页第五十三页，共165页。即电路没有即电路没有(mi yu)输入，但仍有一定的输出。输入，但仍有一定的输出。XoXi=A1+AFAf=e. 当当=0 时时1+AF上式成立的条件上式成立的条件Xi=0Xo 0电路电路(dinl)产生了自激振产生了自激振荡荡第53页/共165页第五十四页，共165页。AFAA 1f由负反馈放大由负反馈放大(fngd)电路的一般表示式电路的一般表示式AAFAd)1(1d2f 对对A求微分求微分(wi fn)得得5.2.1 提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性第54页/共165

15、页第五十五页，共165页。AAAFAAd11dff AAAFAA 11ff或或其相对其相对(xingdu)变化量为变化量为即即 Af相对相对(xingdu)变化量，仅为变化量，仅为A的相对的相对(xingdu)变化量的变化量的1/(1+AF)。第55页/共165页第五十六页，共165页。Am 中频中频(zhngpn)区的开环放区的开环放大倍数大倍数 fH 上限上限(shngxin)截止频率截止频率式中式中已知高频区电路开环放大已知高频区电路开环放大(fngd)倍数倍数HmHj1ffAA 5.2.2 扩展通频带扩展通频带第56页/共165页第五十七页，共165页。引入负反馈后高频引入负反馈后高频

16、(o pn)区闭环放大区闭环放大倍数为倍数为FAAAHHHf1 设反馈设反馈(fnku)系数为实数系数为实数F（为分析方便）（为分析方便）HmHj1ffAA 将将代入上式得代入上式得第57页/共165页第五十八页，共165页。FffAffAAHmHmHfj11j1 Hmmj1ffFAA )1(j11mHmmFAffFAA Hfmfj1ffA 第58页/共165页第五十九页，共165页。HfmfHfj1ffAA FAAAmmmf1 )1(mHHfFAff 式中式中fHf为引入负反馈后的电路为引入负反馈后的电路(dinl)上限截止频率上限截止频率第59页/共165页第六十页，共165页。同理可证，

17、引入负反馈后的电路同理可证，引入负反馈后的电路(dinl)下限截止频率下限截止频率FAffmLLf1 引入负反馈后电路引入负反馈后电路(dinl)的通频带的通频带LfHfbwffff Hff Hm)1(fFA 第60页/共165页第六十一页，共165页。由于开环电路由于开环电路(dinl)的通频带的通频带HLHbwffff 故故bwm)1(fFA Hmbwf)1(fFAf bwmfbwmffAfA常数常数放大电路通频带的扩展是以牺牲放大电路通频带的扩展是以牺牲(xshng)(xshng)放大倍数放大倍数来换取的来换取的但增益但增益(zngy)带宽积带宽积（注：上式只适合一阶惯性环节的放大电路）

18、（注：上式只适合一阶惯性环节的放大电路）第61页/共165页第六十二页，共165页。5.2.3 减小非线性失真减小非线性失真输入输入(shr)信信号号输出输出(shch)信号信号开环放大开环放大(fngd)电路电路减小非线性失真原理减小非线性失真原理iQBi0BEuiB的波形图的波形图非线性失真非线性失真AOx Ix 第62页/共165页第六十三页，共165页。xI闭环放大闭环放大(fngd)电路电路xOxId=xI信号信号(xnho)传输方传输方向向反馈反馈(fnku)信信号号xOxIdxIxF+AF_xId=xI xF第63页/共165页第六十四页，共165页。5.2.4 抑制反馈环内的干

19、扰抑制反馈环内的干扰(gnro)和噪声和噪声tuoO无反馈时信号与无反馈时信号与噪声的输出波形噪声的输出波形tOuo提高输入信号幅提高输入信号幅度后的输出波形度后的输出波形tOuo有反馈有反馈 时信号与时信号与噪声的输出波形噪声的输出波形第64页/共165页第六十五页，共165页。1对输入电阻的影响对输入电阻的影响(yngxing)(1) 串联串联(chunlin)负反馈负反馈基本基本(jbn)放大电路的输入电阻放大电路的输入电阻iidiIUR 负反馈放大电路的输入电阻负反馈放大电路的输入电阻ifidiiifIUUIUR 5.2.5 对输入电阻和输出电阻的影响对输入电阻和输出电阻的影响方框图方

20、框图Ii+Uid+- -Ri+- -RifAUiXoofFXU F第65页/共165页第六十六页，共165页。由于由于(yuy)idoAUX ofFXU idAFU iiifIUR 故故 输入电阻输入电阻ifidIUU Ii+Uid+- -Ri+- -RifAUiXoofFXU F第66页/共165页第六十七页，共165页。i)1(RAF iididIAFUU iid)1(IAFU ifidifIUUR 串联串联(chunlin)负反馈增大负反馈增大输入电阻输入电阻Ii+Uid+- -Ri+- -RifAUiXoofFXU F第67页/共165页第六十八页，共165页。(2) 并联并联(bng

21、lin)负反馈负反馈基本放大电路的输入电基本放大电路的输入电阻阻idiiIUR 负反馈放大电路输入电阻负反馈放大电路输入电阻iiifIUR 方框图方框图+- -UsR1RifUi+- -RiAXoofFXI IiIidIfFifR 第68页/共165页第六十九页，共165页。ofFXI fidiIII 由于由于idoAIX idofFAIFXI 故故+- -UsR1RifUi+- -RiAXoofFXI IiIidIfFifR 第69页/共165页第七十页，共165页。fidiifIIUR ididiFAIIU )1(idiFAIU FAR 1i并联并联(bnglin)负反馈使输入负反馈使输入

22、电阻减小电阻减小+- -UsR1RifUi+- -RiAXoofFXI IiIidIfFifR 第70页/共165页第七十一页，共165页。2对输出电阻的影响对输出电阻的影响(yngxing)(1) 电压电压(diny)负反馈负反馈根据根据(gnj)输出电阻的定义输出电阻的定义画出求输出电阻的等效电路方框图画出求输出电阻的等效电路方框图0oiL XRIUR第71页/共165页第七十二页，共165页。图中图中 LidooRXUA+- -IAoXid+- -UARofF=0Ro+- -XidXiXfI1第72页/共165页第七十三页，共165页。idooXAIRU ffiidXXXX FUFXX

23、of由图可知由图可知(k zh)+- -IAoXid+- -UARofF=0Ro+- -XidXiXfI1忽略电流忽略电流I1第73页/共165页第七十四页，共165页。由以上由以上(yshng)各式得各式得FUAIRUoo FARIURooof1 故输出电阻故输出电阻电压电压(diny)负反馈使输出负反馈使输出电阻减小电阻减小+- -IAoXid+- -UARofF=0Ro+- -XidXiXfI1第74页/共165页第七十五页，共165页。(2) 电流电流(dinli)负反馈负反馈求输出电阻的等效电路求输出电阻的等效电路图中图中0idooL RXIA+- -Rof=0RO+- -XidXi

24、XfIAoXidUAF+- -U1第75页/共165页第七十六页，共165页。ffiidXXXX FIFXX ofidooXARUI 那么那么+- -Rof=0RO+- -XidXiXfIAoXidUAF+- -U1忽略电压忽略电压U1第76页/共165页第七十七页，共165页。由此可得由此可得idooXARUI )(fooXARU )(ooIFARU +- -Rof=0RO+- -XidXiXfIAoXidUAF+- -U1第77页/共165页第七十八页，共165页。)1(ooofFARIUR 故故电流电流(dinli)负负反馈使输出电阻反馈使输出电阻增大增大+- -Rof=0RO+- -X

25、idXiXfIAoXidUAF+- -U1第78页/共165页第七十九页，共165页。5.2.6 正确正确(zhngqu)引入反馈引入反馈减小信号源的负载、提高输出端的减小信号源的负载、提高输出端的(dund)负载能力负载能力。正确引入应考虑正确引入应考虑(kol)的两个主要问题的两个主要问题a. 选择合适的负反馈类型选择合适的负反馈类型选择负反馈类型应该考虑选择负反馈类型应该考虑b. 正确选用各元件参数正确选用各元件参数第79页/共165页第八十页，共165页。对于对于(duy)电压电压 电流变换器电流变换器对于电流对于电流(dinli) 电压变换器电压变换器对于对于(duy)电压放大器电压

26、放大器对于电流放大器对于电流放大器选择电压串联负反馈选择电压串联负反馈选择电流并联负反馈选择电流并联负反馈选择电流串联负反馈选择电流串联负反馈选择电压并联负反馈选择电压并联负反馈第80页/共165页第八十一页，共165页。选择元件选择元件(yunjin)参数的依据参数的依据反馈反馈(fnku)深度（深度（1+AF）设计放大电路大多都选用集成运算放大器，在运设计放大电路大多都选用集成运算放大器，在运放选定后，放选定后，Au、Ro、Ri即被确定即被确定(qudng)，剩，剩下的工作就是估算反馈系数下的工作就是估算反馈系数F。正确选用各元件参数正确选用各元件参数第81页/共165页第八十二页，共16

27、5页。1. 对于高内阻、低内阻的信号源，应该分别选择何种类型对于高内阻、低内阻的信号源，应该分别选择何种类型(lixng)的负反馈电路？的负反馈电路？思思 考考 题题2. 由于负反馈可以展宽频带，所以只要反馈深度足够深，由于负反馈可以展宽频带，所以只要反馈深度足够深，就可以用低频管代替高频管组成放大电路来放大高频信号就可以用低频管代替高频管组成放大电路来放大高频信号。这种说法是否。这种说法是否(sh fu)正确？正确？第82页/共165页第八十三页，共165页。负反馈放大电路的分析负反馈放大电路的分析(fnx)计算常用方法计算常用方法a. 等效电路法等效电路法等效电路法等效电路法分离法分离法近

28、似计算法近似计算法把放大器中的非线性器件用线性电路等效，然后根据把放大器中的非线性器件用线性电路等效，然后根据(gnj)电路理论求解各项指标。电路理论求解各项指标。第83页/共165页第八十四页，共165页。(b) 分别求出基本放大电路分别求出基本放大电路(dinl)的的A、Ri、Ro、fH 和和fL等指等指 标及反馈网络的反馈系数标及反馈网络的反馈系数F。(c) 分别分别(fnbi)求出求出Af、Rid、Rof、fHf 和和fLf等指标。等指标。 (a) 分负反馈放大电路分负反馈放大电路(dinl)为基本放大电路为基本放大电路(dinl)和反馈网络和反馈网络 两部分。两部分。分离法的基本思想

29、分离法的基本思想b. 分离法分离法第84页/共165页第八十五页，共165页。由于集成运算放大由于集成运算放大(fngd)器和多级放大器和多级放大(fngd)电路的放大电路的放大(fngd)倍数一般都比较大，很容易使倍数一般都比较大，很容易使放大放大(fngd)电路满足深度负反馈的条件。电路满足深度负反馈的条件。放大电路放大电路(dinl)满足深度负反馈的条件满足深度负反馈的条件5.3.1 深度负反馈放大深度负反馈放大(fngd)电路近似计算的一般方法电路近似计算的一般方法1. 采用近似计算的条件采用近似计算的条件第85页/共165页第八十六页，共165页。在深度在深度(shnd)负反馈（负反

30、馈（AF 1）的条件下）的条件下XoXiXoXfF1Af=A1+AFF=XfXo代入上式得代入上式得将将XoXiAf=3. 近似计算的原理近似计算的原理(yunl)第86页/共165页第八十七页，共165页。Xid0XoXiXoXf由由得得(1) 当电路当电路(dinl)引入串联负反馈时引入串联负反馈时UfUiUid0(称为称为(chn wi)虚短虚短)XfXi第87页/共165页第八十八页，共165页。(2) 当电路当电路(dinl)引入并联负反馈时引入并联负反馈时IfIiIid0(称为虚断）称为虚断）由于基本放大由于基本放大(fngd)电路的电压放大电路的电压放大(fngd)倍数也很大，条

31、件倍数也很大，条件Uid0也同时也同时(tngsh)成立。成立。第88页/共165页第八十九页，共165页。1电压电压(diny)串联负反馈（同相输入比例放大器）串联负反馈（同相输入比例放大器）5.3.2 电压电压(diny)模运放组成的反馈电路模运放组成的反馈电路+A+Uid+F+UfUiUoRLR2R1_第89页/共165页第九十页，共165页。根据电路在深度根据电路在深度(shnd)负反馈条件下的分析依据负反馈条件下的分析依据有有Uid0 (虚短虚短)U+ U+A+Uid+F+UfUiUoRLR2R1_第90页/共165页第九十一页，共165页。由于由于U+ Uio211fURRRUU

32、+A+Uid+F+UfUiUoRLR2R1_第91页/共165页第九十二页，共165页。故故 电路的闭环电压电路的闭环电压(diny)放大倍数放大倍数iofUUAu 121RRR foUU +A+Uid+F+UfUiUoRLR2R1_第92页/共165页第九十三页，共165页。Rif 闭环输入电阻闭环输入电阻 Rof 0闭环输出电阻闭环输出电阻RifRof+A+Uid+F+UfUiUoRLR2R1_第93页/共165页第九十四页，共165页。2电压电压(diny)并联负反馈（反相输入比例放大器）并联负反馈（反相输入比例放大器） 在深度在深度(shnd)负反馈条负反馈条件下件下RL+A+UoUs

33、F+R1R2IiIidIf_第94页/共165页第九十五页，共165页。由由Iid0 (虚断虚断)知知Ii IfRL+A+UoUsF+R1R2IiIidIf_第95页/共165页第九十六页，共165页。由由Uid0 (虚短虚短)知知0 UURL+A+UoUsF+R1R2IiIidIf_第96页/共165页第九十七页，共165页。2o2ofRURUUI 1s1siRURUUI 而而RL+A+UoUsF+R1R2IiIidIf_第97页/共165页第九十八页，共165页。故故 闭环互阻增益闭环互阻增益(zngy)2iofRIUAr RL+A+UoUsF+R1R2IiIidIf_第98页/共165页

34、第九十九页，共165页。闭环电压放大闭环电压放大(fngd)倍数倍数12sofRRUUAu RL+A+UoUsF+R1R2IiIidIf_第99页/共165页第一百页，共165页。输入电阻输入电阻0if R11ififRRRR RififR RL+A+UoUsF+R1R2IiIidIf_第100页/共165页第一百零一页，共165页。0of R输出电阻输出电阻RofRL+A+UoUsF+R1R2IiIidIf_第101页/共165页第一百零二页，共165页。3电流串联电流串联(chunlin)负反馈负反馈 电压电流变换器电压电流变换器由于由于RIUof ifUU +A+Uid+UfUiUoRL

35、RIoF_第102页/共165页第一百零三页，共165页。故电路故电路(dinl)的闭环互导增益的闭环互导增益iofUIAg foUI RIIoo R1 +A+Uid+UfUiUoRLRIoF_第103页/共165页第一百零四页，共165页。闭环电压放大闭环电压放大(fngd)倍数倍数RRL iofUUAu iLoURI LfRAg +A+Uid+UfUiUoRLRIoF_第104页/共165页第一百零五页，共165页。 ifR ofR输入输入(shr)、输出电阻、输出电阻RifRof+A+Uid+UfUiUoRLRIoF_第105页/共165页第一百零六页，共165页。4电流电流(dinli

36、)并联负反馈并联负反馈 电流电流(dinli)放大器放大器在深度在深度(shnd)负反馈负反馈的条件下的条件下Ii IfUi 0+A+UoUi+FsU+R1R2iIidIfIR3oI_RL第106页/共165页第一百零七页，共165页。输入电流输入电流1siRUI 反馈电流反馈电流o323fIRRRI +A+UoUi+FsU+R1R2iIidIfIR3oI_RL第107页/共165页第一百零八页，共165页。闭环电流放大闭环电流放大(fngd)倍数倍数iofIIAi foII o323oIRRRI 332RRR +A+UoUi+FsU+R1R2iIidIfIR3oI_RL第108页/共165页

37、第一百零九页，共165页。闭环电压放大闭环电压放大(fngd)倍数倍数13L32)(RRRRR 1LfRRAi sofUUAu 1iLoRIRI +A+UoUi+FsU+R1R2iIidIfIR3oI_RL第109页/共165页第一百一十页，共165页。0if R11ififRRRR ofR输入输入(shr)、输出电阻、输出电阻RifRof+A+UoUi+FsU+R1R2iIidIfIR3oI_RL第110页/共165页第一百一十一页，共165页。1电压电压(diny)串联负反馈串联负反馈5.3.3 分立元件组成分立元件组成(z chn)的反馈电路的反馈电路FLR+1CIu+VCCT1B11R

38、E1C+2CB12RT2+E2C+C1RE1R1R2R3CC2RE2RB21RB22R+Fu+IduOu+第111页/共165页第一百一十二页，共165页。 (1) 负反馈的判断负反馈的判断(pndun)FLR+1CIu+VCCT1B11RE1C+2CB12RT2+E2C+C1RE1R1R2R3CC2RE2RB21RB22R+Fu+IduOu+第112页/共165页第一百一十三页，共165页。(2) 闭环电压闭环电压(diny)放大倍数放大倍数o211fURRRU 由于由于(yuy)FLR+1CIu+VCCT1B11RE1C+2CB12RT2+E2C+C1RE1R1R2R3CC2RE2RB21

39、RB22R+Fu+IduOu+第113页/共165页第一百一十四页，共165页。ioufUUA foUU 211RRR FLR+1CIu+VCCT1B11RE1C+2CB12RT2+E2C+C1RE1R1R2R3CC2RE2RB21RB22R+Fu+IduOu+第114页/共165页第一百一十五页，共165页。 ifRB2B1Bifif/RRRRR (3) 输入电阻输入电阻RififR FLR+1CIu+VCCT1B11RE1C+2CB12RT2+E2C+C1RE1R1R2R3CC2RE2RB21RB22R+Fu+IduOu+第115页/共165页第一百一十六页，共165页。0of R(4)

40、输出电阻输出电阻RofFLR+1CIu+VCCT1B11RE1C+2CB12RT2+E2C+C1RE1R1R2R3CC2RE2RB21RB22R+Fu+IduOu+第116页/共165页第一百一十七页，共165页。2电流电流(dinli)并联负反馈并联负反馈Su+1C+VCCT1EC+T2+C1RE1R3R2R2CC2RFLROu+1R+IuIiIdiFi第117页/共165页第一百一十八页，共165页。 (1) 负反馈的判断负反馈的判断(pndun)Su+1C+VCCT1EC+T2+C1RE1R3R2R2CC2RFLROu+1R+IuIiIdiFi第118页/共165页第一百一十九页，共16

41、5页。由于反馈电流由于反馈电流iF来自来自(li z)于输出级晶体管于输出级晶体管T2集电集电极电流极电流iC2故故 电路稳定电路稳定(wndng)的是的是iC2，而不是负载电，而不是负载电流流iOiC2iE2iOSu+1C+VCCT1EC+T2+C1RE1R3R2R2CC2RFLROu+1R+IuIiIdiFi第119页/共165页第一百二十页，共165页。(2) 闭环电流闭环电流(dinli)放大倍数放大倍数ic2fIIAi 323RRR fc2II FiC2iE2iOSu+1C+VCCT1EC+T2+C1RE1R3R2R2CC2RLROu+1R+IuIiIdiFi第120页/共165页第

42、一百二十一页，共165页。(3) 闭环电闭环电压放大压放大(fngd)倍倍数数132L3)(RRRRR sofUUAu 1iLc2RIRI 1LfRRAi iC2iE2iOSu+1C+VCCT1EC+T2+C1RE1R3R2R2CC2RFLROu+1R+IuIiIdiFi第121页/共165页第一百二十二页，共165页。(4) 输入电阻输入电阻0if R11ififRRRR RifRifiC2iE2iOSu+1C+VCCT1EC+T2+C1RE1R3R2R2CC2RFLROu+1R+IuIiIdiFi第122页/共165页第一百二十三页，共165页。(5) 输出电阻输出电阻从从T2集电极看进去

43、集电极看进去(jn q)的闭环输出电的闭环输出电阻阻 ofR从负载从负载(fzi)看进去的输出电阻看进去的输出电阻c2ofc2of/RRRR RofRofiC2iE2iOSu+1C+VCCT1EC+T2+C1RE1R3R2R2CC2RFLROu+1R+IuIiIdiFi第123页/共165页第一百二十四页，共165页。5.3.4 电流电流(dinli)模运放的闭环特性模运放的闭环特性电流模运放同相电流模运放同相输入输入(shr)放大放大电路电路Ui+1RiIiRZCZ+1IiUoR1R2I2Uf+第124页/共165页第一百二十五页，共165页。低频闭环电压低频闭环电压(diny)放放大倍数大

44、倍数在深度在深度(shnd)负反馈负反馈的条件下的条件下121f0RRRAu Ui+1RiIiRZCZ+1IiUoR1R2I2Uf+第125页/共165页第一百二十六页，共165页。分析分析(fnx)电路的高频特性电路的高频特性Ui+1RiIiRZCZ+1IiUoR1R2I2Uf+第126页/共165页第一百二十七页，共165页。由图可知由图可知(k zh)j1/(zZioCRIU zzzij1CRRI 12iiii)(RIIRIU Ui+1RiIiRZCZ+1IiUoR1R2I2Uf+第127页/共165页第一百二十八页，共165页。2fo2RUUI iiifRIUU Ui+1RiIiRZC

45、Z+1IiUoR1R2I2Uf+第128页/共165页第一百二十九页，共165页。由以上由以上(yshng)各式得电路的高频闭环特性各式得电路的高频闭环特性)(j ()(1212iiZZ2Z1i2Zi121iofRRRRRCRRRRRRRRRRRUUAu 由于由于ZiRR Z2RR )(j (12if0Zf0iofRRACAUUAuuu 当当Auf0 RiR2时时2Zf0fj1RCAAuu 第129页/共165页第一百三十页，共165页。2ZHf21RCf 2Zf0fj1RCAAuu 由式由式得得电路电路(dinl)的闭环上限截止频率为的闭环上限截止频率为结论结论(jiln)(1) fHf仅与

46、仅与CZ、R2有关有关(yugun)，而与，而与R1无关。无关。(2) 电流模运放的闭环电压放大倍数增大时，带宽增益电流模运放的闭环电压放大倍数增大时，带宽增益积有所增加。积有所增加。第130页/共165页第一百三十一页，共165页。电流电流(dinli)模运放模运放幅频特性幅频特性. .dB/|lg20fuAlg20R1R2R1 OfHfflg20R2 1R 1R 第131页/共165页第一百三十二页，共165页。电压电压(diny)模运放幅模运放幅频特性频特性电压模运放带宽电压模运放带宽增益积等于增益积等于(dngy)常数常数. .dB/|lg20fuAlg20R1R2R1 0fHfflg

47、20R2 Hff 1R 1R 第132页/共165页第一百三十三页，共165页。5.4.1 负反馈放大电路负反馈放大电路(dinl)的自激振荡的自激振荡条件条件01 AF 即即1 AF 将上式写成将上式写成相位相位(xingwi)条件条件幅度条件幅度条件)12( nFA 1 AF第133页/共165页第一百三十四页，共165页。A 基本放大电路在高频或低频区内产生基本放大电路在高频或低频区内产生的的 附加相移附加相移F 反馈网络高频或低频区内产生的附加相移反馈网络高频或低频区内产生的附加相移式中式中相位相位(xingwi)条件条件幅度幅度(fd)条件条件)12( nFA 1 AF第134页/共

48、165页第一百三十五页，共165页。对于对于(duy)(duy)负反馈电路负反馈电路 180FA 1. 在中频在中频(zhngpn)区，反馈信号与输入信号反相，即区，反馈信号与输入信号反相，即2. 高频或低频区，放大电路高频或低频区，放大电路(dinl)与反馈网络，与反馈网络，因电路因电路(dinl) 中的电容而产生附加相位移中的电容而产生附加相位移A、F。反馈电压信号和输入电压信号同相反馈电压信号和输入电压信号同相 180FA 当当时时负反馈变为正反馈负反馈变为正反馈第135页/共165页第一百三十六页，共165页。(1) 这时如果这时如果(rgu)AF1，产生自激，产生自激振荡。振荡。电路

49、电路(dinl)(dinl)中存在中存在b. 放大放大(fngd)电路内部元器件的热噪声电压电路内部元器件的热噪声电压a. 开启电源时的瞬间冲击电压开启电源时的瞬间冲击电压由于噪声和冲击电压具有很宽的频谱，其中必有某一种频率由于噪声和冲击电压具有很宽的频谱，其中必有某一种频率分量满足自激振荡的条件，即使无输入信号，也有一定的信分量满足自激振荡的条件，即使无输入信号，也有一定的信号输出。号输出。第136页/共165页第一百三十七页，共165页。输出信号输出信号(xnho)(xnho)在不断的减小在不断的减小, ,不会产生自激振荡。不会产生自激振荡。(2) 如果如果(rgu)AF 45要求要求要求

50、要求O0 90 180 mGmf0fffcf0fcFA FAlg20第144页/共165页第一百四十五页，共165页。在放大在放大(fngd)(fngd)电路中加入电路中加入RCRC相位补偿网络，使其具相位补偿网络，使其具有足够的幅度裕度有足够的幅度裕度GmGm和相位裕度和相位裕度mm。 相位相位(xingwi)补偿的思补偿的思想：想：相位相位(xingwi)补偿方法补偿方法5.4.3 消除自激振荡的方法消除自激振荡的方法 相位补偿相位补偿滞后补偿滞后补偿超前补偿超前补偿第145页/共165页第一百四十六页，共165页。1滞后滞后(zh hu)补偿补偿在多级放大在多级放大(fngd)(fngd

51、)电路中的上限截止频率最低电路中的上限截止频率最低的一级放大的一级放大(fngd)(fngd)电路中加入电路中加入RCRC相位补偿网络相位补偿网络。R+CC1C+RCREC1VCC(1) 补偿补偿(bchng)方法方法补偿电容补偿电容C补偿网络等效电路补偿网络等效电路第146页/共165页第一百四十七页，共165页。)(2111HCCRf 补偿后补偿后1H121RCf 补偿前补偿前(2) 补偿前后，该级电路补偿前后，该级电路(dinl)的上限截止频率的上限截止频率C+RCREC1VCCR+CC1第147页/共165页第一百四十八页，共165页。由于由于(yuy)(yuy)电容的并入使滞后的附加

52、相移更加滞后，所以电容的并入使滞后的附加相移更加滞后，所以称为滞后补偿。称为滞后补偿。(3) 补偿补偿(bchng)效果效果幅幅频频特特性性补偿补偿(bchng)(bchng)前前补偿后补偿后不稳定不稳定稳定稳定2040600fH3f0ffH2fH1/dBlg20AH1f 0f 第148页/共165页第一百四十九页，共165页。2. 超前补偿超前补偿在反馈网络中加入补偿电容在反馈网络中加入补偿电容(dinrng)C(dinrng)C，使，使F0F0，以补偿滞后附加相移，以补偿滞后附加相移A (A (A0) A0) 。使。使 1800ffFA (1) 补偿补偿(bchng)方法方法第149页/共

53、165页第一百五十页，共165页。(2) 补偿补偿(bchng)电路电路(3) 反馈反馈(fnku)系数系数120j1j1ffffF )/(j1j1212211RRCCRRRR 2211j1CRRRR 0fUUF 补补偿偿(bchng)电电路路+A+uI+uF+uOR1R2CRL第150页/共165页第一百五十一页，共165页。2221CRf )/(21211RRCf 12ff 由于由于2110RRRF 式中式中120j1j1ffffFF 反馈反馈(fnku)(fnku)放大电路具有超前附加相放大电路具有超前附加相移移+A+uI+uF+uOR1R2CRL第151页/共165页第一百五十二页，共

54、165页。练练 习习 题题 例例 1 某 一 负 反 馈 放 大 电 路 的 开 环 电 压 放 大 倍 数某 一 负 反 馈 放 大 电 路 的 开 环 电 压 放 大 倍 数(bish)|A|=300，反馈系数，反馈系数|F|=0.01。试问。试问(1) 闭环电压放大倍数闭环电压放大倍数(bish)|Af|为多少？为多少？(2) 如果如果|A|发生发生20%的变化，则的变化，则|Af| 的相对变化为多少？的相对变化为多少？f3007511300 0.01AAAF 解解 (1) (1) 闭环电压闭环电压(diny)(diny)放大倍数放大倍数第152页/共165页第一百五十三页，共165页。

55、(2) 当已知当已知A的相对变化率来计算的相对变化率来计算Af的相对变化率时，的相对变化率时，应根据应根据(gnj)A的相对变化率的大小采用不同的方法。的相对变化率的大小采用不同的方法。本例中本例中A A已有已有20%20%的变化，应采用的变化，应采用(ciyng)(ciyng)后一种方法后一种方法。 b.当当A的相对的相对(xingdu)变化率较大时，应通过变化率较大时，应通过|A|/|A|计算出计算出|Af |后再计算后再计算|Af |/|Af |。a.当当A的相对变化率较小时，可对的相对变化率较小时，可对|Af|=|A|/(1+|AF|) 求导求导, 推出推出d|Af|/|Af|与与d|

56、A|/|A|的关系式后再计算。的关系式后再计算。第153页/共165页第一百五十四页，共165页。FAAA %)201(1%)201(f当当A A变化变化(binhu)20%(binhu)20%时时3 .7801. 0%)201(3001%)201(300 则则 | A f | A f | 的 相 对的 相 对(xingdu)(xingdu)变化率为变化率为ffffAAAAA %4 . 4%10075753 .78 第154页/共165页第一百五十五页，共165页。当当A A变化变化(binhu) 20% (binhu) 20% 时时那么那么(n me)(n me)，|Af |Af |的相对变

57、化的相对变化率为率为FAAA %)201(1%)201(f6 .7001. 0%)201(3001%)201(300 ffffAAAAA %9 . 5%10075756 .70 第155页/共165页第一百五十六页，共165页。例例2 某负反馈放大电路的组成框图某负反馈放大电路的组成框图(kungt)如图所示如图所示，试求电路的总闭环增益，试求电路的总闭环增益 。iof/XXA +XiA1A2F1F2+Xo 解解 该负反馈放大电路有两个该负反馈放大电路有两个(lin )(lin )反馈环，反馈环，F1F1构成构成外环，外环，F2F2构成内环。构成内环。第156页/共165页第一百五十七页，共1

58、65页。 2222f1FAAA 内环的闭环增益内环的闭环增益(zngy)(zngy)为为外环的开环增益外环的开环增益(zngy)(zngy)为为2f1AAA +XiA1A2F1F2+Xo第157页/共165页第一百五十八页，共165页。因而因而(yn r)(yn r)该电路的闭环该电路的闭环增益为增益为 iofXXA 11AFA 122212221111FFAAAFAAA 12122211FAAFAAA +XiA1A2F1F2+Xo第158页/共165页第一百五十九页，共165页。例例3 一反馈放大电路在一反馈放大电路在F=0.1时的幅频特性如图所示。时的幅频特性如图所示。(1) 试求基本放大

59、电路的放大倍数试求基本放大电路的放大倍数|A|及闭环放大倍数及闭环放大倍数|Af | 。(2) 试写出基本放大电路的放大倍数试写出基本放大电路的放大倍数 的频率特性表的频率特性表达式。达式。| |A| | 2040060dB/20 80dBFA/lg20 10102103十倍频十倍频dB/40 f/Hz十倍频十倍频第159页/共165页第一百六十页，共165页。(3) 已知已知AF在低频时为正数，当电路按负反馈连接时在低频时为正数，当电路按负反馈连接时，若不加校正环节是否会产生自激？为什么？，若不加校正环节是否会产生自激？为什么？ 2040060dB/20 80dBFA/lg20 101021

60、03十倍频十倍频dB/40 f/Hz十倍频十倍频 解解 (1) 由图可知，该放大电路是一个直接耦合放由图可知，该放大电路是一个直接耦合放大电路。在低频范围内，放大电路的环路增益大电路。在低频范围内，放大电路的环路增益| |AF| |等于等于80dB。 第160页/共165页第一百六十一页，共165页。故故即即 410 AF 54101 . 010 FAFA AFAA 1f AFA 101 . 011 F第161页/共165页第一百六十二页，共165页。(2) 由图可见，该放大电路由图可见，该放大电路(dinl)环路增益的幅频特环路增益的幅频特性有性有2个转折点（即个转折点（即2个极点个极点f1

61、=10Hz和和f2=103Hz）。）。因反馈系数等于常数，故基本放大电路的放大倍数因反馈系数等于常数，故基本放大电路的放大倍数 A的幅频特性与的幅频特性与AF的幅频特性相似，两者的区别仅在的幅频特性相似，两者的区别仅在它们的模不同。它们的模不同。 2040060dB/20 80dBFA/lg20 10102103十倍频十倍频dB/40 f/Hz十倍频十倍频第162页/共165页第一百六十三页，共165页。)j1)(j1(21mffffAA 2040060dB/20 80dBFA/lg20 10102103十倍频十倍频dB/40 f/Hz十倍频十倍频)1000j1)(10j1(104ff 由图可写出由图可写出A 的频率的频率特性表达式特性表达式 第163页/共165页第一百六十四页，共165页。 (3) 不会不会(b hu)产生产生自激。自激。2040060dB/20 80dBFA/lg20 10102103十倍频十倍频dB/40 f/Hz十倍频十倍频 因为环路增益函数在整个频域内只有两个极点，因为环路增益函数在整个频域内只有两个极点，其最大附加相移为其最大附加相移为180。当附加相移为。当附加相移为180时，时，|AF| |1，不满足自激振荡的幅度条件。，不满足自激振荡的幅度条件。 第164页/共165页第一百六十五页，共165页。