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第七章 反馈放大电路. 掌握内容: 负反馈对放大器性能的影响 理解内容: 四种类型反馈组态的特点 了解内容: 反馈的概念;负反馈放大电路的框图 重 点: 反馈的分类、反馈类型的判别 ; 负反馈对放大器性能的影响 ; 负反馈放大器的近似计算 难 点: 负反馈放大电路的稳定条件 本章学时: 8. 第七章 反馈放大电路. 主要内容:. §7-1 .反馈的基本概念与分类 §7-2 .负反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式 §7-3 .负反馈对放大电路性能的影响 §7-4 .负反馈放大电路的分析方法 §7-5 .负反馈放大电路的稳定问题.
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第七章 反馈放大电路 掌握内容:负反馈对放大器性能的影响 理解内容:四种类型反馈组态的特点 了解内容:反馈的概念;负反馈放大电路的框图 重 点:反馈的分类、反馈类型的判别; 负反馈对放大器性能的影响; 负反馈放大器的近似计算 难 点:负反馈放大电路的稳定条件 本章学时:8
第七章 反馈放大电路 主要内容: §7-1.反馈的基本概念与分类 §7-2.负反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式 §7-3.负反馈对放大电路性能的影响 §7-4.负反馈放大电路的分析方法 §7-5.负反馈放大电路的稳定问题
+ A – 比较 环节 F xo — 输出信号(io 或 uo ) xi — 输入信号(ii 或 ui ) xid —净输入信号(iid 或 uid) xf —反馈信号(if 或 uf ) §7-1.反馈的基本概念与分类 (一)反馈的基本概念 一、什么是反馈 在电子电路中,将输出量的一部分或全部通过一定的电路形式作用到输入回路,用来影响其输入量的措施称为反馈。 基本放大电路 反馈网络 反馈放大电路方框图
§7-1.反馈的基本概念与分类 判断有无反馈:
§7-1.反馈的基本概念与分类 二、正反馈与负反馈 根据反馈极性的不同,可以分为正反馈和负反馈。 正反馈:净输入量增大;输出量的变化增大。 负反馈:净输入量减小;输出量的变化减小。
§7-1.反馈的基本概念与分类 正反馈和负反馈的判断(瞬时极性法) 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,瞬时极性相反的是正反馈。 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。 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。
§7-1.反馈的基本概念与分类 判断:
§7-1.反馈的基本概念与分类 三、直流反馈与交流反馈 根据反馈信号本身的交、直流性质,可以分为直流反馈和交流反馈 直流反馈:反馈量只含直流成分。 交流反馈:反馈量只含交流成分。 在很多情况下,交、直流两种反馈兼而有之。 判断:
§7-1.反馈的基本概念与分类 练习: 判断电路是否存在反馈。是正反馈还是负反馈?直反馈还是交流反馈? 输出 回路 输入 回路 RE 介于输入输出回路,有反馈。 反馈使 uid 减小,为负反馈。 既有直流反馈,又有交流反馈。
io A uo A RL uo RL 电压 反馈 电流 反馈 F F io §7-1.反馈的基本概念与分类 (二)四种类型的反馈组态 根据反馈信号在放大电路输出端采样方式的不同, 可以分为电压反馈和电流反馈。 电压反馈:反馈信号取自输出电压 电流反馈:反馈信号取自输出电流 判断方法: 若Vo=0(RL 短路), 反馈不存在,则为电压反馈; 若Io=0 (RL 开路), 反馈不存在,则为 电流反馈。
A uid RS ui us uf F ii iid A if RS is F §7-1.反馈的基本概念与分类 根据反馈信号与输入信号在放大电路输入回路中求和形式的不同,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以 电压相加减的形式在输入端出现。 uid=ui uf 特点:信号源内阻越小, 反馈效果越明显。 并联反馈:反馈信号与输入信号以 电流相加减的形式在输入端出现。 iid=iiif 特点:信号源内阻越大, 反馈效果越明显。
A uid RS ui us uf F uo RL §7-1.反馈的基本概念与分类 一、电压串联负反馈 电压串连负反馈原理图
A 基本放大器 . 反馈网络 F §7-1.反馈的基本概念与分类 电压负反馈 串联负反馈 ⊕ ⊕ A ⊕ vid vi 输入回路 输出回路 ⊕ 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。 vo F vf 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。 瞬时极性法 vo vf vid 当vi一定时: 若 RL vo 电压负反馈稳定输出电压
例1: ○ 试分析该电路存在的反馈,并判断其反馈组态。 解: 根据瞬时极性法判断 输出回路 ⊕ ⊕ ⊕ 反馈信号与电压成比例,是电压反馈。 ⊕ 该电路为负反馈。 + vf - 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。 输入回路 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。 电压串联负反馈
○ ○ ○ 例2: 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。 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。 交直流串联电压负反馈
A uid RS ui us uf F io uo RL io 电流串连负反馈原理图 §7-1.反馈的基本概念与分类 二、电流串联负反馈
A F A F io §7-1.反馈的基本概念与分类 ⊕ vi vid ⊕ ⊕ 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。 vf 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。
例3: 试分析该电路存在的反馈,并判断其反馈组态。 解: 根据瞬时极性法判断 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。 电流串联负反馈
uo RL ii iid A if RS is F §7-1.反馈的基本概念与分类 三、电压并联负反馈 电压并联负反馈原理图
. . A . . F If Iid A Ii F ○ ○ §7-1.反馈的基本概念与分类 ⊕ vo 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
io uo RL ii iid io A if RS is F §7-1.反馈的基本概念与分类 四、电流并联负反馈 电流并联负反馈原理图
. . A . F 通过R、Rf io iid A ii if F ○ ○ §7-1.反馈的基本概念与分类 输入端Ii和If以并联的方式进行比较 ⊕ 输出端的取样是电流 并联负反馈 电流负反馈 反馈信号和输入信号 加于输入回路同一点时, 瞬时极性相反为负反馈。 io if iid 当ii一定时: 若 RL io 电流负反馈稳定输出电流
例4: ○ ○ ○ 试分析该电路存在的反馈,并判断其反馈组态。 解:根据瞬时极性法判断 ⊕ ⊕ ⊕ 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。 ★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。 电流并联负反馈
例5: 试分析该电路存在的反馈,并判断其反馈组态。 解: 根据瞬时极性法判断 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。 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。 电流并联负反馈
§7-1.反馈的基本概念与分类 小结 电压反馈和电流反馈 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。 电压反馈与电流反馈的判断: 将输出电压‘短路’,若反馈信号为零,则为电压反馈;若反馈信号仍然存在,则为电流反馈。
§7-1.反馈的基本概念与分类 小结 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。 此时反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。 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。 此时反馈信号与输入信号是电压相加减的关系。 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馈。
输入量 净输入量 反馈量 输出量 §7-2.负反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式 (一)、负反馈放大电路的方框图表示法 定义:开环放大倍数 反馈系数 闭环放大倍数
§7-2.负反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式§7-2.负反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式 四 种 组 态 电 路 的 方 框 图
§7-2.负反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式§7-2.负反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式
一般表达式 中频 当1+AF >>1时, 称深度负反馈 §7-2.负反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式 (二)、负反馈放大电路的一般表达式
深度负反馈 §7-2.负反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式 一、深度负反馈的实质
§7-2.负反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式§7-2.负反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式 二、分析步骤
§7-2.负反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式§7-2.负反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式 三、分析实例 2.电压串联 1.电压并联
§7-2.负反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式§7-2.负反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式 3.电流并联
§7-2.负反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式§7-2.负反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式 4.电流串联
对输入 电阻的 影响 对增益 的影响 对输出 电阻的 影响 对通频带 的影响 对噪声、 干扰和温漂 的影响 对非线性 失真的影响 §7-3.负反馈对放大电路性能的改善 负反馈是改善 放大电路性能的重要技术 措施,广泛应用于放大电路 和反馈控制系统之中。
§7-3.负反馈对放大电路性能的改善 一、稳定增益 在中频 对上式求全微分 将上式等号两边都除以Af ,则 A 的相对变化量 Af 的相对变化量 Af 的相对变化量等于A的相对变化量的(1+AF)分之一。 即闭环放大倍数的稳定性提高了(1+AF)倍。
ii A uid ui Ri Rif uf F AFuid §7-3.负反馈对放大电路性能的改善 二、改变输入电阻和输出电阻 1.对输入电阻的影响 串联负反馈使输入电阻增大 深度负反馈:
Rif ii iid A ui if Ri F AFiid §7-3.负反馈对放大电路性能的改善 并联负反馈使输入电阻减小 深度负反馈:
A Ro Ro Rof Rof F A F §7-3.负反馈对放大电路性能的改善 2.对输出电阻的影响 电压负反馈 F与 A并联,使输出电阻减小。 A 为负载开路时的源电压放大倍数。 深度负反馈: 电流负反馈 F与 A串联,使输出电阻增大 A 为负载短路时的源电压放大倍数。 深度负反馈:
§7-3.负反馈对放大电路性能的改善 三、扩展频带 无反馈时: BW = fH fL fH 引入反馈后, A(f) Af(f) fHf = (1 + AF) fH 可证明: Am fLf = fL / (1 + AF) 0.707Am Amf BWf = fHffLf fHf 0.707Amf BW = (1 + AF) fH BWf f O fL fH fHf = (1 + AF) BW fLf
大 ui uo A 小 + uid ui A – uf §7-3.负反馈对放大电路性能的改善 四、减小非线性失真 改善了波形失真 无负反馈 略小 略大 加入 负反馈 uo 略大 uf 接近正弦波 F 略小
§7-3.负反馈对放大电路性能的改善 五、负反馈对噪声的影响
§7-3.负反馈对放大电路性能的改善 负反馈只对反馈环内的噪声和干扰有抑制作用。
稳定交流,引交流反馈; 稳定直流,引直流反馈; 稳定输出电压,引电压反馈; 稳定输出电流,引电流反馈。 欲提高输入电阻,采用串联反馈; 欲降低输入电阻,采用并联反馈; 要求高内阻输出,采用电流反馈; 要求低内阻输出,采用电压反馈。 §7-3.负反馈对放大电路性能的改善 六、放大电路中引入负反馈的一般原则 1、欲稳定某个量,则引该量的负反馈 2、根据对输入、输出电阻的要求选择反馈类型
信号源为恒压源,采用串联反馈; 信号源为恒流源,采用并联反馈; 要求负载能力强,采用电压反馈; 要求恒流源输出,采用电流反馈。 §7-3.负反馈对放大电路性能的改善 3、为使反馈效果强,根据信号源及负载确定反馈类型
A F §7-4.深度负反馈放大电路的分析方法 1. 深度负反馈的特点: Axid (1 + AF)xid AFxid 即: 并联负反馈: 串联负反馈: 虚短 虚断
Rif C1 Rif 8 Rof uid ui R2 uo uf Rf R1 §7-4.深度负反馈放大电路的分析方法 2. 深度负反馈电路性能的估算: (1)电压串联负反馈 例1: 虚短
Rif Rif R0f 例2: 例3:
§7-4.深度负反馈放大电路的分析方法 (2)电压并联负反馈 例4: 虚断 运算放大器在线性 应用时同时存在虚 短和虚断 虚地