第 7 章 反馈放大电路

63
第7第 第第第第第第 7.1 第第第第第第第第第第 7.2 第第第第 第第第第第第第第第第第第第第第 7.3 第第第第第第第第第第第第 7.4 第第第第第第第第第第第第

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第 7 章 反馈放大电路. 7.1 反馈的基本概念与分类. 7.2 负反馈的一般表达式及对放大电路性能的改善. 7.3 负反馈放大电路的分析方法. 7.4 负反馈放大电路的稳定问题. 放大电路. 反馈网络. 开环增益. 闭环增益. 反馈系数. 7.1 反馈的基本概念与分类. 一、 反馈基本概念. 反馈是指将输出量的一部分或全部,按一定的方式送回到输入回路,来影响输入量(电压或电流)的一种连接方式. 净输入量. 混合. 取样. ×. 输出信号. 总输入量. 反馈信号. 一、 反馈的基本概念. 1 、反馈与反馈通路 - PowerPoint PPT Presentation

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第 7 章 反馈放大电路

7.1 反馈的基本概念与分类7.2 负反馈的一般表达式及对放大电路性能的改善7.3 负反馈放大电路的分析方法7.4 负反馈放大电路的稳定问题

Page 2: 第 7 章   反馈放大电路

7.1 反馈的基本概念与分类

一、反馈基本概念反馈是指将输出量的一部分或全部,按一定的方式送回到输入回路,来影响输入量(电压或电流)的一种连接方式

放大电路×

反馈网络

ixidx

0x

fx

混合 取样净输入量

总输入量 反馈信号

输出信号

id

oo x

xA

开环增益i

oof x

xA

闭环增益

0

f

x

xF

反馈系数

Page 3: 第 7 章   反馈放大电路

一、反馈的基本概念1 、反馈与反馈通路( 1 )我们判断一个电路是否有反馈,是通过分析它是否存在反馈通路而进行的,而反馈通路是跨接在输出和输入间的网络。( 2 )若电路中不存在反馈——开环

vI

vO

+

-

RL

vI

vO

+

-

RL

R2

R1

反馈通路(反馈网

络)

信号的正向传输( 3 )若电路中存在反馈——闭环

Page 4: 第 7 章   反馈放大电路

hfeib

ic

vce

Ib

vbe hrevce

hie

hoe

内部反馈

外部反馈

1 、交流反馈与直流反馈

若反馈信号中只包含直流成份——直流反馈

若反馈信号中只包含交流成份——交流反馈

反馈电阻vI

vO-

+

C2

C1

R1

R2

交、直流反馈

交流反馈

二、电路中的反馈形式

Page 5: 第 7 章   反馈放大电路

2 、本级反馈与级间反馈

vO-

+

R4

R5

R3

-

+vI

R1

R2

级间反馈通路

反馈通路本级反馈通路

二、电路中的反馈形式

Page 6: 第 7 章   反馈放大电路

fii xxx 判断电路中反馈的正、负极性用瞬时极性法:( 1 )按中频段考虑,即不考虑电路中所有的电容对相位的影响。( 2 )用正、负号( + 、 - )或箭头(↑、↓)表示电路中各关键点对“地”的电位的瞬时极性(或瞬时变化),这种表示要符合放大器的基本原理。 共射极放大器:集电极与基极电位反相; 共基极放大器:集电极与发射极电位同相; 共集极放大器:发射极与基极电位同相; 集成运放电路:看 xf 是加在同相端还是反相端( 3 )要逐级进行。最后看反馈到输入端的信号的瞬时极性,若与原输入信号的位相相同,则为正反馈,若与原输入信号的位相相反,则为负反馈。

3 、正反馈与负反馈fii xxx ixfx—— 正反馈, 使 加强,使放大倍数增加

ixfx—— 负反馈, 使 减小,使放大倍数降低

二、电路中的反馈形式

Page 7: 第 7 章   反馈放大电路

4 、正反馈与负反馈判断举例

(+)

(+) (-) (-)

(-)

反馈通路

负反馈 负反馈

(+) (+)

(-)

(-)

(-)

净输入量

反馈通路

二、电路中的反馈形式

Page 8: 第 7 章   反馈放大电路

vI

vO-

+

RLR2

R1

(+) (+)(-)

(-)

净输入量

正反馈

vO-

+

R4

R5

R3

-

+vI

R1

R2

反馈通路

(+) (+)

(+)

(+)(-)

(-)

净输入量

级间负反馈

5 、正反馈与负反馈判断举例

二、电路中的反馈形式

Page 9: 第 7 章   反馈放大电路

vI

vO-

+

C2

C1

R1

R2

(+) (+)(+)

(+)

交、直流负反馈

(+)

交流正反馈

6 、交、直流反馈判断举例

二、电路中的反馈形式

Page 10: 第 7 章   反馈放大电路

负反馈对放大器性能的影响与反馈的类型有关,当考虑到信号源和负载时,负反馈放大器包含四个部分:

信号源Ug

基本放大器A

反馈网络F

根据四个部分连接方式的不同,反馈可以分为四种类型

电压并联反馈 电流串联反馈电流并联反馈电压串联反馈

输入端:反馈信号在输入端的联接分为串联和并联两种方式。输出端:反馈信号在输出端分为取电压和取电流两种方式。

三、反馈的基本组态

Page 11: 第 7 章   反馈放大电路

1 、电压串联负反馈

(+)

(-) (+)

(+)

(-)

RfRe1 Re1

Rf

A

F

0x

特点:

( 1 )该电路为电压串联负反馈

若取样为电压,则 以电压的形式出现。

ix ix fx若为串联反馈,则 、 、 以电压的形式出现

Uf

Uf U‘iUo

三、反馈的基本组态

Page 12: 第 7 章   反馈放大电路

1 、电压串联负反馈

(+)

(-) (+)

(+)

(-)

RfRe1

0x

特点:

( 1 )该电路为电压串联负反馈

若取样为电压,则 以电压的形式出现。

ix ix fx若为串联反馈,则 、 、 以电压的形式出现

ofe

eIIff U

RR

RUx ef

1

11

( 2 )反馈系数

fe

e

o

fuu RR

R

U

UF

1

1∴

( 3 )电压负反馈使输出电压稳定

→Ube↑

UO↑

RL↓ →UO↓ →Uf↓

电压负反馈:稳定输出电压

三、反馈的基本组态

Page 13: 第 7 章   反馈放大电路

串联反馈:输入端电压求和( KVL )

Ui=U’i+Uf输入端有

U’i =Ui -Uf即

1 、电压串联负反馈

R1Rr

RL

(+)

(+)

(+)

Uf

Ui U‘iUo

三、反馈的基本组态

Page 14: 第 7 章   反馈放大电路

2 、电流串联负反馈

(+)

(+)

(+)

Ui

RL

RfES

RS

+RC A

F

U’i

UO

Uf

(+)

(+)

I0

该电路为电流串联负反馈

0x

ix ix fx取样为电流,则 以电流的形式出现。

若为串联反馈,则 、 、 以电压的形式出现

三、反馈的基本组态

Page 15: 第 7 章   反馈放大电路

(+)

(+) RL

RfES

RS

+RC

fibeii uuuux

fofCfeff RIRIRIux

be

oiu u

IA f

o

fui R

I

UF

反馈系数

—— 负反馈

电流负反馈使输出电流稳定

β↑→IC↑→Uf↑→Ube↓→Ib↓

IC↓

2 、电流串联负反馈

三、反馈的基本组态

Page 16: 第 7 章   反馈放大电路

3 、电压并联负反馈

(+)

(-)

RL

Rf

ES

RS

+EC

A

F

三、反馈的基本组态

Page 17: 第 7 章   反馈放大电路

bfiii IIIIx

f

o

f

obeff R

U

R

UUIx

b

oui I

UA

fo

fiu R

1

U

IF

反馈系数

—— 负反馈

电压负反馈使输出电压稳定

(+)

(-)

RL

Rf

ES

RS

+EC

0x

ix ix fx

该电路为电压并联负反馈

若取样为电压,则 以电压的形式出现。

若为并联反馈,则 、 、以电流的形式出现

If

Ib

Ii

3 、电压并联负反馈

三、反馈的基本组态

Page 18: 第 7 章   反馈放大电路

4 、电流并联负反馈

(+) (-)

(-)

A

F

RL

A

F

该电路为电流并联负反馈

Re2RfRe1

三、反馈的基本组态

Page 19: 第 7 章   反馈放大电路

bfiii IIIIx

f

2efo

f

2e

f

2e1beff

R

R)II(

R

U

R

UUIx

1b

oii I

IA

f2e

1e

o

fii RR

R

I

IF

反馈系数

—— 负反馈

电压负反馈使输出电压稳定

If

IbIi

of2e

2ef I

RR

RI

Re2RfRe1

4 、电流并联负反馈

三、反馈的基本组态

Page 20: 第 7 章   反馈放大电路

5 、说明

( 1 )放大倍数和反馈系数均为广义的。

( 2 )反馈信号与输出电压成正比——电压反馈;

反馈信号与输出电流成正比——电流反馈;

( 3 )反馈信号与输入信号串联——串联反馈;在输入端以电压的形式相加减。

反馈信号与输入信号并联——并联反馈;在输入端以电流的形式相加减。

( 4 )电压负反馈使输出电压稳定;

电流负反馈使输出电流稳定;

三、反馈的基本组态

Page 21: 第 7 章   反馈放大电路

( 5 )取样方式的判断——输出短路法

将放大器输出端短路,看反馈信号是否存在

若存在——电流反馈 不存在——电压反馈

三、反馈的基本组态

信号源Ug

基本放大器A

反馈网络F

( 6 )混合方式的判断——输入短路法

将放大器输入端短路,看反馈信号是否存在

若存在——串联反馈 不存在——并联反馈

Page 22: 第 7 章   反馈放大电路

( 7 )混合方式的另一判断方法——通过输入端的连接方式判断

fX

iX

fX

iX

iX并联:反馈量 和fX 输入量 接于同一输入端。

接于不同的输入端。iX串联:反馈量 和fX 输入量

fXiX

fX

iX

三、反馈的基本组态

Page 23: 第 7 章   反馈放大电路

串联反馈

四、信号源对反馈效果的影响

vID = vI -vF

则 vI 最好为恒压源,即信号源内阻 RS 越小越好。

要想反馈效果明显,就要求vF 变化能有效引起 vID 的变化。

Page 24: 第 7 章   反馈放大电路

并联反馈

iID = iI -iF

则 iI 最好为恒流源,即信号源内阻 RS 越大越好。

要想反馈效果明显,就要求iF 变化能有效引起 iID 的变化。

RS

vS

+

-

四、信号源对反馈效果的影响

Page 25: 第 7 章   反馈放大电路

反馈类型的判别步骤

1. 有无反馈

是否存在把输出回路和输入回路连接起来的支路。2. 交流反馈与直流反馈

反馈存在于直流或交流或交直流通路中。3. 正反馈与负反馈

瞬时极性法。4. 反馈的组态

输出端:并联取电压;串连取电流。

输入端:串联分压 ;并联分流。

Page 26: 第 7 章   反馈放大电路

7.2 负反馈的一般表达式及对放大电路性能的改善

一、反馈的表示方法(一)方框图

信号源

输出信号

反馈放大电路的输入信号

反馈信号

基本放大电路的输入信号(净输入信号)

Xo 基本放大 A 电路

Xi’

反馈网络F

Xf

+XiXs 变换网络K

i

o

X

XA

o

f

X

XF

i

oF X

XA

Page 27: 第 7 章   反馈放大电路

信号的正向传输

信号的反向传输信号在反馈网络中的正向传输

信号在基本放大电路中的反向传输

一、反馈的表示方法(一)方框图

Xo 基本放大 A 电路

Xi’

反馈网络F

Xf

+XiXs 变换网络K

Page 28: 第 7 章   反馈放大电路

一、反馈的表示方法(一)方框图

单向化

信号的正向传输

信号的反向传输

Xo 基本放大 A 电路

Xi’

反馈网络F

Xf

+XiXs 变换网络K

三个假定

1 、与流经基本放大器的正向传输信号相比,通过反馈网络的正向传输信号(直接传输),可以忽略不计。2 、与反馈网络的反向传输信号相比,通过基本放大器的反向传输信号(内部反馈)可以忽略不计。

3 、反馈网络的反馈系数 F 与信号源内阻 Rs 及负载电阻 RL 无关。

Page 29: 第 7 章   反馈放大电路

开环时反馈网络的负载效应

Xo 基本放大 A 电路

Xi'

反馈网络F

Xf

+Xi对输入口的影响

对输出口的影响 Xo 基本放大 A 电路

Xi'

反馈网络F

+Xi

一、反馈的表示方法(一)方框图

Page 30: 第 7 章   反馈放大电路

Xs

Xf

F

Xo A K

+ Xi Xi'

i

oF X

XA

fi

o

XX

X

FXAX

X

oo

o

/

2 、闭环增益的一般表达式

FA

AA

1F即

又因为si XKX 所以

s

oFS X

XA

KX

X

/i

oFAK

对信号源的增益

一、反馈的表示方法(二)表达式推导

fii xxx 1 、正反馈:负反馈: fii xxx

Page 31: 第 7 章   反馈放大电路

3 、 反馈深度的讨论

一般负反馈

称为反馈深度FA1D FA

AA

1F

时, 11 )1( FA , F AA

时, 11 )2( FA

正反馈时, 11 )3( FA , F AA

自激振荡时, 01 )4( FA , F A

Xs

Xf

F

Xo A K

+ Xi Xi' 一、反馈的表示方法

(二)表达式推导

深度负反馈F

1Af

Page 32: 第 7 章   反馈放大电路

(一) 提高增益的稳定性

闭环时FA

AA

1F

则2

F

)1(

1

AFdA

dA

只考虑幅值有AF

AA

1F

A

dA

AFA

dA

1

1

F

F

即闭环增益相对变化量比开环减小了 1+AF倍

另一方面 在深度负反馈条件下F

A 1

F

即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的线性元件组成时,闭环增益将有很高的稳定性。

二、负反馈对放大器性能的改善

例: 1+AF=100 时, A=1000±10% 即 dA/A=10%

则 Af=10±0.1%

Page 33: 第 7 章   反馈放大电路

(二) 减少非线性失真

A

A

F

小大

若输入信号本身就是失真波形,是不能靠引入负反馈来改善的。只有放大器内部所产生的非线性失真用负反馈改善才有效。

二、负反馈对放大器性能的改善

Page 34: 第 7 章   反馈放大电路

(三)抑制噪声和干扰

负反馈能将噪声和干扰抑制 D 倍

注意:

1 、放大电路引入负反馈后,信噪比并没有提高

2 、若干扰或噪声与输入信号同时由外界引入,靠负反馈无济于事。

二、负反馈对放大器性能的改善

Page 35: 第 7 章   反馈放大电路

A

开环幅频响应

)1(HHF AF

上限频率扩展 1+AF倍

AF

1L

LF

下限频率降低 1+AF倍

闭环幅频响应

H HF

FA

(四) 扩展频带因为 Af=A/D , 成比例减少

引入负反馈后使通频带扩展了 D 倍

二、负反馈对放大器性能的改善

Page 36: 第 7 章   反馈放大电路

(五) 对输入电阻和输出电阻的影响1 、混合对输入电阻的影响

( 1 )串联负反馈使输入电阻增加

Rif

ui' Ri

ui

uf

(+)

(-)

(+)

(-)

iIIi

0fu ii uu

ii II

i

i

i

ii i

u

i

uR

fii uuu

ii II

i

fi

i

iif i

uu

i

uR

iuuuui

iuuuuiif

iuuuuOuuf

RAFi

uAFuR

uAFuFu

)1(

iiuuii

iiuuiiif

iiuuiOuif

RAFi

uAFuR

uAFiFu

)1(

iif RFAR )1(

无反馈时:

引入串联负反馈后:

若取样是电压:则

若取样是电流:则

结论:

二、负反馈对放大器性能的改善

Page 37: 第 7 章   反馈放大电路

(五) 对输入电阻和输出电阻的影响1 、混合对输入电阻的影响

( 2 )并联负反馈使输入电阻减小

Rif

ui' Ri

ui

Ii

0if ii uu

ii uu

i

i

i

ii i

u

i

uR

fii iii

ii ii

fi

i

i

iif ii

u

i

uR

uiiu

i

iuiiui

iif

iuiiuOiuf

AF1

R

iAFi

uR

iAFuFi

iiii

i

iiiiii

iif

iiiiioiif

AF1

R

iAFi

uR

iAFiFi

)FA1/(RR iif

无反馈时:

引入并联负反馈后:

若取样是电压:则

若取样是电流:则

结论:

fI

iI

二、负反馈对放大器性能的改善

Page 38: 第 7 章   反馈放大电路

(五) 对输入电阻和输出电阻的影响2 、取样对输出电阻的影响

( 1 )电压负反馈使输出电阻减小

电压串联负反馈的情况Io

fi uu 此时:Auu0 为不考虑 RL 时基本放大器的电压增益

在不考虑 F 对 I0 的分流的情况下 :

ui' Ro

uf

(+)

(-)

(+)

(-)

Auuoui‘

uo

0000

000

0000

UFARI

uARI

uARIU

uuuu

fuu

iuu

uuuu FA

RIU

0

000 1

uuuuf FA

R

I

UR

0

0

0

00 1

二、负反馈对放大器性能的改善

Page 39: 第 7 章   反馈放大电路

(五) 对输入电阻和输出电阻的影响2 、取样对输出电阻的影响

( 1 )电压负反馈使输出电阻减小

电压并联负反馈的情况Io

fi ii )FA1/(RR oof 此时:Aui0 为不考虑 RL 时基本放大器的电压增益

在不考虑 F 对 I0 的分流的情况下 :

结论:

0iu0ui00

f0ui00

i0ui000

UFARI

iARI

iARIU

iu0ui

000 FA1

RIU

iu0ui

0

0

0f0 FA1

R

I

UR

fI

iIRo

uo

Auioii‘

二、负反馈对放大器性能的改善

Page 40: 第 7 章   反馈放大电路

(五) 对输入电阻和输出电阻的影响2 、取样对输出电阻的影响

( 2 )电流负反馈使输出电阻增大

电流串联负反馈的情况Io

fi uu 此时:Aiu0 为不考虑 RL 时基本放大器的电压增益

ui' Ro

uf

(+)

(-)

(+)

(-)

uo

Aiuoui‘

000

0

00

00

iFAR

u

uAR

ui

uiiu

iiu

)1( 00

00

iuuiAFR

ui

)1( 000

00 iuuif AFR

i

uR

在忽略反馈网络上的压降的情况下:

二、负反馈对放大器性能的改善

Page 41: 第 7 章   反馈放大电路

(五) 对输入电阻和输出电阻的影响2 、取样对输出电阻的影响

( 2 )电流负反馈使输出电阻增大

电流并联负反馈的情况Io

fi ii

)FA1(RR oof

此时:Aii0 为不考虑 RL 时基本放大器的电压增益

结论:

fI

iI

Ro

uo

Aiioii‘

在忽略反馈网络上的压降的情况下:

000

0

00

00

iFAR

u

iAR

ui

iiii

iii

)1( 00

00

iiii AFR

ui

)1( 000

00 iuuif AFR

i

uR

二、负反馈对放大器性能的改善

Page 42: 第 7 章   反馈放大电路

(六)为改善性能引入负反馈的一般原则 要稳定直流量—— 引直流负反馈

要稳定交流量—— 引交流负反馈

要稳定输出电压—— 引电压负反馈

要稳定输出电流—— 引电流负反馈

要增大输入电阻—— 引串联负反馈

要减小输入电阻—— 引并联负反馈

说明:引入负反馈虽然可以改善电路的性能,然而,若处理不当,则电路将产生自激振荡,使改善性能的愿望落空。

二、负反馈对放大器性能的改善

Page 43: 第 7 章   反馈放大电路

7.3 负反馈放大电路的分析方法

步骤 (1) 找出信号放大通路和反馈通路(2) 用瞬时极性法判断正、负反馈(3) 判断交、直流反馈(4) 判断反馈阻态(5) 标出输入量、输出量及反馈量

(6) 估算深度负反馈条件下电路的VFF AAF 、、

任务:求出各项电路指标与电路中有关元件参数之间的关系

方法: 1 、微变等效电路分析法

2 、方框图法

3 、若为深度负反馈,则计算更简单

4 、回路增益法

Page 44: 第 7 章   反馈放大电路

一、深度负反馈条件下的近似计算1. 深度负反馈的特点

即,深度负反馈条件下,闭环增益只与反馈网络有关

11 FA 由于FA

AA

1F则FFA

A

1

又因为i

oF X

XA

o

f

X

XF

if XX 代入上式得

输入量近似等于反馈量

0fiid XXX 净输入量近似等于零

由此可得深度负反馈条件下,基本放大电路“两虚”的概念

Page 45: 第 7 章   反馈放大电路

串联负反馈,输入端电压求和。

0fiid VVV

0i

idid

r

VI

深度负反馈条件下

虚短

虚断

0fiid III

0iidid rIV 虚短

虚断

并联负反馈,输入端电流求和。

0fiid XXX

fI

iI idI

idV+

-

idI

idV+-

fI

iI

fV

iVidI

idV+

-

fV

iVidI

idV+-

一、深度负反馈条件下的近似计算1. 深度负反馈的特点

Page 46: 第 7 章   反馈放大电路

2. 各种反馈组态的近似计算( 1 )电压串联负反馈

一、深度负反馈条件下的近似计算

RfRe1 10k100

01

1 uRR

Ru

fe

ef

101

1

1

1

fe

e

RR

RF

1011

F

Auuf

Page 47: 第 7 章   反馈放大电路

2. 各种反馈组态的近似计算

一、深度负反馈条件下的近似计算

( 2 )电流串联负反馈

RL

RfES

RS

+RC

Lc

ieceef

RIu

uRIRIu

0

ec

f

o

f RI

u

I

uF

eiuf RFA

11

e

LLiuf

i

Lo

i

ouuf

R

RRA

u

RI

u

uA

( 1 )

( 2 )

e

L

i

ouuf R

R

u

uA

由 h 参数等效电路法得

e

L

eie

Lu R

R

Rh

RA

)1(

( 3 )

Page 48: 第 7 章   反馈放大电路

2. 各种反馈组态的近似计算

一、深度负反馈条件下的近似计算

( 3 )电压并联负反馈

RL

Rf

ES

RS

+EC

f

of R

uI

fo

fiu Ru

iF

1

fiui

ouif R

Fu

uA

1

s

f

s

uif

si

o

s

ouusf R

R

R

A

RI

u

E

uA

f

o

s

s

ifs

si

f

ofif

R

u

R

E

RR

uI

R

uIII

s

f

s

ouusf R

R

E

uA

( 1 )

( 2 )

Page 49: 第 7 章   反馈放大电路

2. 各种反馈组态的近似计算

一、深度负反馈条件下的近似计算

( 4 )电流并联负反馈

Re2RfRe1

2ef

2e2e

f

f2e2e

f

2ef

if

RR

RI

R

)R//R(I

R

uI

II

fe

seesfsis RR

RRIRIRIE

2

22

LCo RIu 2

se

Lfe

s

ouusf RR

RRR

E

uA

2

2 )(

fe

e

o

fii RR

R

I

IF

2

2

2

21

e

fe

iiiif R

RR

FA

s2e

Lf2e

s

Liif

si

Lo

s

ouusf

RR

R)RR(

R

RA

RI

RI

E

uA

( 2 )

( 1 )

Page 50: 第 7 章   反馈放大电路

例 求:( 1 )大环组态;( 2 )二、三级局部阻态;

闭环增益

闭环电压增益

0BE V在深度负反馈条件下,利用虚短和虚断可知

解: ( 1 )电压并联负反馈

则反馈系数为

( 3 )深度负反馈下大环的闭环电压增益 。

(2) T2 电流串联负反馈T3 电流串联负反馈T2 和 T3 级间电流串联正反馈

(3) 0b1 I

o

fG V

IF

f

1

R

i

oRF I

VA

G

1

F

fR

s

oVF V

VA

s

i

i

o

V

I

I

V

s

RF

1

RA

s

f

R

R

一、深度负反馈条件下的近似计算

Page 51: 第 7 章   反馈放大电路

2. 各种反馈阻态的近似计算

一、深度负反馈条件下的近似计算

小结:

( 1 )引入深度电压负反馈后: Auuf 与管子的参数无关,与 R

L 无关。

引入深度电流负反馈后: Auuf 与管子的参数无关,与 R

L 有关。

0ofR

ofR

ifR

0ifR

( 2 )深度电压负反馈:

深度电流负反馈:

深度串联负反馈:

深度并联负反馈:

Page 52: 第 7 章   反馈放大电路

1 、指导思想:将一个负反馈放大器划分为基本放大器和反馈网络两部分,分别求出 A 和 F ,再利用公式求出 Af , Rof , Ri

f 。

二、方框图计算法

开始

由方框图求 A 和 F (可以利用微变等效电路法)

求反馈深度 D=1+FA

结束

2 、流程图

按有关公式分别求 fA ifR ofR

判断反馈类型并确定 、 、 、 的表达式ix ix fx 0x

Page 53: 第 7 章   反馈放大电路

3 、反馈放大器划分为基本放大器和反馈网络的原理和原则

确定 A 的原则:

( 1 )除去反馈作用(即令输出和输入互不影响)

( 2 )考虑反馈网络对输出和输入端的负载作用

确定 A 的方法:

( 1 )求输入回路:

若为电压反馈:则令 uo=0 ,即将输出端交流短路。

若为电流反馈:则令 io=0 ,即将输入端交流开路。

( 2 )求输出回路:

若为并联反馈:则令 ui=0 ,即将输入端交流短路。

若为串联反馈:则令 ii=0 ,即将输入端交流开路。

二、方框图计算法

Page 54: 第 7 章   反馈放大电路

4 、分析举例

例 1 :电流串联负反馈

二、方框图计算法 +ECRc

Re1Rb2

Rb1

RLRb

RoRi

Re1Re1

11

eo

eo

o

fui R

I

RI

I

uF

11)( eieeieb

b

i

oui RhRhI

I

u

iA

1

1

1

1 )1(11

eie

eie

eie

eiuui Rh

Rh

Rh

RAFD

ceiei RRRhR 01

1

11

1

1

)1(

)1()1(

eie

LLiuf

i

Lo

i

ouuf

eieeie

eie

eie

iuiuf

Rh

RRA

U

RI

u

uA

RhRh

Rh

RhD

AA

cceie

eieoof

eieeieeie

eieiif

RRRh

RhDRR

RhRhRh

RhDRR

1

1

111

1

)1(

)1()()1(

Page 55: 第 7 章   反馈放大电路

4 、分析举例

例 2 、电压并联负反馈

二、方框图计算法 +EC

Rc

Re

RL

Rf

RL

RoRi

RCRfRf

fo

fiu Ru

iF

1

)////(

1

LcfL

f

ie

L

ief

Lf

ief

iefieb

Lb

i

oui

RRRR

R

hR

hR

RR

hR

hRhI

RI

I

uA

其中

cfo

ief

ieiefi

ief

Luiiu

RRR

hR

hhRR

hR

RAFD

//

//

11

Lief

Lf

ief

L

ief

Lf

uiuif RhR

RR

hR

R

hR

RR

D

AA

1

?ifR?ofR∴

Page 56: 第 7 章   反馈放大电路

7.4 负反馈放大电路的稳定问题一、激及稳定工作条件

1. 自激振荡现象Xo基本放大

A电路

Xid

Xf

+Xi

反馈网络F

在不加任何输入信号的情况下,放大电路仍会产生一定频率的信号输出。

2. 产生原因 在高频区或低频区产生的附加相移达到 180 ,使中频区的负反馈在高频区或低频区变成了正反馈,当满足了一定的幅值条件时,便产生自激振荡。

FA 和

Page 57: 第 7 章   反馈放大电路

3. 自激振荡条件

自激振荡

反馈深度 时, 01 FA

即 1FA 为环路增益)( FA

Vf

反馈网络F

基本放大电路A

Vo–1

Vid

又 )()()()( fa FAFA

得自激振荡条件

1)()( kk FA

180)12()()( kfka n

幅值条件

相位条件(附加相移)

注:输入端求和的相位(注:输入端求和的相位( -1-1 )不包含在内)不包含在内

FA

AA

1F闭环增益

7.4 负反馈放大电路的稳定问题一、激及稳定工作条件

Page 58: 第 7 章   反馈放大电路

3. 自激振荡条件

Vf

反馈网络F

基本放大电路A

Vo–1

Vid

得自激振荡条件

1)()( kk FA

180)12()()( kfka n

5.4 负反馈放大电路的稳定问题一、激及稳定工作条件

说明:( 1 )一级或两级负反馈放大电路是稳定的,三级或三级以上

的负反馈电路,在深度负反馈的条件下,由可能产生自激振荡。( 2 )为使负反馈放大器能够稳定地工作,必须设法破坏自激

振荡的条件 )12(arctg nAF

1FA 1FA 在 时

)12(arctg nAF 在 时

使

使

Page 59: 第 7 章   反馈放大电路

4. 稳定工作条件破坏自激振荡条件

1FA

180fa 1FA

180fa

1m GFA

180fa 1FA

180mfa

或写为

其中 Gm—— 幅值裕度,一般要求 Gm -10dB

m——相位裕度,一般要求 m 45

保证可靠稳定,留有余地。

ω180

ω0

φm 相位裕度

Gm 增益裕度

7.4 负反馈放大电路的稳定问题一、激及稳定工作条件

Page 60: 第 7 章   反馈放大电路

5. 负反馈放大电路稳定性分析

FAFA 1

lg20lg20lg20 环路增益的幅频响应写为

一般 与频率无关,F 则F1

lg20 的幅频响应是一条水平线

利用波特图分析

关键作出 A 的幅频响应和相频响应波特图

F1

lg20水平线 Alg20 与 的交点为F1

lg20 Alg20

1FA 即该点满足

7.4 负反馈放大电路的稳定问题一、 自激及稳定工作条件

Page 61: 第 7 章   反馈放大电路

5. 负反馈放大电路稳定性分析

(2) 作F1

lg20 水平线

判断稳定性方法

(1) 作出 A 的幅频响应和相频响应波特图

F1

lg20在水平线 Alg20 与 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 m 45

若该点 135 a 满足相位裕度,稳定;否则不稳定。

在相频响应的 点处作垂线交 于 P 点135 a Alg20

若 P 点在 水平线之下,稳定;否则不稳定。F1

lg20

7.4 负反馈放大电路的稳定问题一、 自激及稳定工作条件

Page 62: 第 7 章   反馈放大电路

5. 负反馈放大电路稳定性分析 基本放大电 1点FA

基本放大增大 F

反馈深度越深,越容易自激。

F 越大,水平线

下移,越F1

lg20

容易自激

F 越大,表明

反馈深度越深

P 点交在 的 -20dB/十倍频程处,放大电路是稳定的。Alg20

7.4 负反馈放大电路的稳定问题一、 自激及稳定工作条件

Page 63: 第 7 章   反馈放大电路

思考

如果 在 0dB 线以上只有一个转折频率,则无论反馈深度如何,电路都能稳定工作,对吗?(假设 为无源网络)

Alg20

F

F 最大为 1 ,即 dB 01

lg20 F

0dB 线以上只有一个转折频率,则 在 0dB 线以上的Alg20

斜率为 -20dB/十倍频程。

无论反馈深度如何, P 点都交在 的 -20dB/十倍频程处,放大电路是稳定的。

Alg20

7.4 负反馈放大电路的稳定问题一、 自激及稳定工作条件