第五章反馈放大电路课件.ppt
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- 第五 反馈 放大 电路 课件
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1、第五章第五章 反馈放大电路反馈放大电路5.1 5.1 反馈的基本概念反馈的基本概念5.2 5.2 负反馈放大器的四种类型负反馈放大器的四种类型5.3 5.3 负反馈对放大器性能的影响负反馈对放大器性能的影响5.4 5.4 负反馈放大器的计算负反馈放大器的计算5.5 5.5 负反馈放大器的自激振荡及消除方法负反馈放大器的自激振荡及消除方法输入量:输入量:u ui i、u ubebe、i ib b输出量:输出量:u uo o、u ucece、i ic c5.1 TUBEICICUEIB1、反馈:、反馈:+CTRb1CCRb1b2RVL+uoR-u+-ib2CcReCeICU UB B一定一定电路中
2、只有正向传输,没有电路中只有正向传输,没有反向传输,称为反向传输,称为开环状态。开环状态。正向传输正向传输信号从输信号从输入端到输出端的传输。入端到输出端的传输。反向传输反向传输信号信号从输出端到输入端从输出端到输入端的传输。的传输。闭环状态闭环状态。uuo+i信号的正向传输信号的正向传输uu+f1oi+RR信号的正向传输信号的正向传输反馈传输反馈传输(通路通路)(反馈网络)(反馈网络)例:基本放大器,无反馈,净输入量例:基本放大器,无反馈,净输入量ube=ui,电压放大倍数为:,电压放大倍数为:2.负反馈与正反馈(反馈极性负反馈与正反馈(反馈极性)引入反馈后,净输入量引入反馈后,净输入量ub
3、e=ui-uf,电压放大倍数为:电压放大倍数为:可见,净输入量减小,放大倍数减小,所以是负反馈。可见,净输入量减小,放大倍数减小,所以是负反馈。+u-TRuLcCCob1+.RCb2Cb1+ViR-beu+-ebeLu)(1RrRAbeLurRA+CTRb1CCRb1b2RVL+uoR-u+-ib2CcReic+u-fbeu+-例题例题:uu+RofA+i1R+V+_-+1RR6ccRO2u4uRi3R7RC1C2C4VVA+2A1uiOu1RR2R3R45RR6VV+A+uOiu1RR2CC+V3RU+VUcc2RR1Ouiu二、反馈放大电路的一般表示式二、反馈放大电路的一般表示式A称为开环
4、称为开环放大倍数放大倍数反馈反馈:ofXXF AF称为闭环放大倍数称为闭环放大倍数AF=Xo/Xi反馈信号反馈信号F称为反馈系数称为反馈系数输出信号输出信号基本放大电基本放大电路路AdX oX 反馈网络反馈网络FfX 放大放大:doXXA 迭加:迭加:fidXXX iX+输入信号输入信号净输入信号净输入信号设设Xf与与Xi同同相相负反馈放大器负反馈放大器2、负反馈放大器的一般关系、负反馈放大器的一般关系闭环放大倍数:闭环放大倍数:放大放大:doXXA 反馈反馈:ofXXF 迭加:迭加:fidXXX AF=Xo/Xi=Xo /(Xd+Xf)=Xo /(+F Xo)=XoA11A+F=A1+AF关
5、于反馈深度的讨论关于反馈深度的讨论称为反馈深度称为反馈深度FA 1FAAA 1F一般负反馈一般负反馈时,时,11 )1(FA,FAA 时,时,11 )2(FA正反馈正反馈时,时,11 )3(FA,FAA 自激振荡自激振荡时,时,01 )4(FA,F A1+AF值越大,值越大,直流反馈直流反馈若电路将直流量反馈到输入回路,则称直流若电路将直流量反馈到输入回路,则称直流反馈。电路引入直流反馈的目的,反馈。电路引入直流反馈的目的,是为了稳定静态工作点是为了稳定静态工作点Q Q。交流反馈交流反馈交流反馈,影响电路的交流反馈,影响电路的交流工作性能。交流工作性能。直流反馈直流反馈交流反馈交流反馈+CTR
6、b1CCRb1b2RVL+uoR-u+-ib2CcReCeICic 解:根据反馈到输入端的信号是交流还是直流还是同时解:根据反馈到输入端的信号是交流还是直流还是同时存在,来进行判别。存在,来进行判别。uu+1A+RfRoiC22R1C交、直流反馈交、直流反馈交流反馈交流反馈 本级反馈本级反馈反馈只存在于某一级放大器中。反馈只存在于某一级放大器中。级间反馈级间反馈反馈存在于两级以上的放大器中。反馈存在于两级以上的放大器中。例例本级反馈与级间反馈本级反馈与级间反馈VVfL+VCC+TRbe+e2Rc2c1-O-uRfuRRCb1b1Rb2Cu+-2T1+iu-Re1级间反馈级间反馈本级反馈本级反馈
7、本级反馈本级反馈二、电压反馈与电流反馈二、电压反馈与电流反馈 例题例题:+CTRb1CCRb1b2RVL+uoR-u+-ib2CcReic+u-f+R1bCCTCRVRu+-Lo-+uieC2Su+-RSf-u+VVA+2A1uiOu1RR2R3R45RR6+_+V-+cciuuO1RR23RR4R56Ru-uR+1f-o+LRR+iA+-du+-fuoi 反馈信号与输入信号加在放大电路输反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的两个电极。有:入回路的两个电极。有:ud=ui-uf 反馈信号与输入信号加在放大电路输反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的同一个电极。有:入回路的同一个电极。有:i
8、d=ii-if 集成运放的串联、并联反馈判断:集成运放的串联、并联反馈判断:串联反馈信号为电压形式,与输入电压串联,是电压串联反馈信号为电压形式,与输入电压串联,是电压相加减的关系。相加减的关系。T输入量反馈量输入量反馈量T 若反馈信号与输入信号同时加在三极管的基极或发射若反馈信号与输入信号同时加在三极管的基极或发射极,则为并联反馈。极,则为并联反馈。若反馈信号与输入信号一个加在基极一个加在发射极若反馈信号与输入信号一个加在基极一个加在发射极则为串联反馈。则为串联反馈。T输入量反馈量T输入量反馈量反馈量+u+uA输入量反馈量u+输入量u+A输入量+A+u反馈量u+uA+u输入量反馈量例题例题:
9、VV+A+uOiu1RR2CC+V3R+V-+_+ccuOui1RR23R4RVVA+2A1uiOu1RR2R3R45RR6U+VUcc2RR1Ouiu 电压串联负反馈电压串联负反馈 电压并联负反馈电压并联负反馈 电流串联负反馈电流串联负反馈 电流并联负反馈电流并联负反馈该电路为该电路为ud=ui-uf根据瞬时极性判断是负反馈根据瞬时极性判断是负反馈;:fRRRuu11ofVVV-fARi+duu-f-R+u1+uRoRL uO uf ud(ube)uO 电压负反馈的重要特性电压负反馈的重要特性稳定过程:稳定过程:VVfL+VCC+TRbe+e2Rc2c1-O-uRfuRRCb1b1Rb2Cu
10、+-2T1+iu-Re1VVfL+VCC+TRbe+e2Rc2c1-O-uRfuRRCb1b1Rb2Cu+-2T1+iu-Re1ui一定一定例题:例题:试判断下列电路中的反馈组态。试判断下列电路中的反馈组态。解解:电压串联负反馈。电压串联负反馈。_+VRCCVuTV+R2R2i1TEEIsf1uRRA+o12VVVfARi+uu-f-R+u1+Ro12 2、电压并联负反馈、电压并联负反馈根据瞬时极性判断是根据瞬时极性判断是负反馈,所以该电路负反馈,所以该电路为为id=ii-if从输入端看有:从输入端看有:因为反馈量与输出电压成比例,所以是电压反馈;因为反馈量与输出电压成比例,所以是电压反馈;反
11、馈电流:反馈电流:ffRuRuuioof故为并联负反馈;故为并联负反馈;VCC_CIRCLEVCC_CIRCLE+A+LRRfifid1i1RuoiuffRuRuuiioof根据瞬时极性判断是负反馈,所以该电路为根据瞬时极性判断是负反馈,所以该电路为id=ii-if故为并联负反馈。故为并联负反馈。+TLR-cui-b+iCC+sRi+VOuu-ssRRffi解解:电压并联负反馈。电压并联负反馈。动画演示动画演示例题例题:试判断下列电路中的反馈组态。试判断下列电路中的反馈组态。+_V1fI12R12TiR2+uRTRRsR34RCCVVEEuoT3VCC_CIRCLEVCC_CIRCLEuiuR
12、f+Ao1R 3 3、电流串联负反馈、电流串联负反馈 反馈电压:反馈电压:uf=ioRfud=ui-uf又因为又因为在输入端有在输入端有因为反馈量与输出电流成比例,所以是电流反馈。因为反馈量与输出电流成比例,所以是电流反馈。u-uR+1f-o+LRR+iA+-du+-fuoi稳定过程:稳定过程:负载变化时,负载变化时,输出电流稳定输出电流稳定输出电阻输出电阻io uf ud io RL u-uR+1f-o+LRR+iA+-du+-fuoi+CTRb1CCRb1b2RVL+uoR-u+-ib2CcReic+u-fbeu+-4 4、电流并联负反馈、电流并联负反馈id=ii-if 反馈电流:反馈电流
13、:RRRiifof因为反馈量与输出电流成比例,所以是电流反馈。因为反馈量与输出电流成比例,所以是电流反馈。uu-1AiiR+i+oidifiofRRLR+-引入电流负反馈的目的引入电流负反馈的目的稳定过程:稳定过程:负载变化时,负载变化时,输出电流稳定输出电流稳定输出电阻输出电阻RL io(ic2)if id(ib)io(ic2)+-Rc1c2RRfRe2RsLR1T2Tic2ifsius-u+O+-uiCC+Vibuu-1AiiR+i+oidifiofRRLR+-*反馈类型及判别方法总结反馈类型及判别方法总结 五、负反馈对放大电路性能的影响五、负反馈对放大电路性能的影响 提高增益的稳定性提高
14、增益的稳定性 减少非线性失真减少非线性失真 扩展频带扩展频带 改变输入电阻和输出电阻改变输入电阻和输出电阻 在放大器中引在放大器中引入负反馈入负反馈 降低了放大倍数降低了放大倍数 使放大器的性能得以改善:使放大器的性能得以改善:1、提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性闭环时闭环时FAAA 1F则则2F)1(1AFdAdA 只考虑幅值有只考虑幅值有AFAA 1FAdAAFAdA 11FF即闭环增益相对变化量比开环减小了即闭环增益相对变化量比开环减小了1+AF倍倍另一方面另一方面:在深度负反馈条件下在深度负反馈条件下FA1F 2、改善放大器的非线性失真改善放大器的非线性失真加反馈后:加反馈后:
15、Auiuo加反馈前加反馈前失真失真改善改善uoufuiudAF+uo动画演示动画演示 可以证明:可以证明:fbwf=(1+AF)fbw放大器的一个重要特性:放大器的一个重要特性:增益与通频带之积为常数。增益与通频带之积为常数。即:即:Amf fbwf=Am fbw Am020lg|A|(dB)F(Hz)fL fH fLf fHf Amf 无无反馈时:反馈时:有有反馈时:反馈时:idiii=iuiuR)(1iAFR iiif=iuRifd=iuu iod=iFuu idd=iAFuu id)1(=iAFu+RiuooR-Riu+-+duii+o-uLRAi+Ro+oLiuiA+ouRu-dRiu
16、+-RRfu-f+R1ifi小小 无无反馈时:反馈时:有有反馈时:反馈时:diiii=iuiuR iiif=iuRfdi=iiu Fuiuodi=AFiiuddi=)1(=diAFiu AFR 1=i+ARu-Li+uoRiR-Rd+-+diuoifouiRffii+uoLiRu-uiuAo+Rid-R+-oi+Rdii5 5、负反馈对输出电阻的影响、负反馈对输出电阻的影响 电压负反馈电压负反馈稳定输出电压(当负载变化时)稳定输出电压(当负载变化时)恒压源恒压源输出电阻小。输出电阻小。电流负反馈电流负反馈稳定输出电流(当负载变化时)稳定输出电流(当负载变化时)恒流源恒流源输出电阻大。输出电阻大
17、。为改善性能引入负反馈的一般原则为改善性能引入负反馈的一般原则v 要稳定直流量要稳定直流量引直流负反馈引直流负反馈v 要稳定交流量要稳定交流量引交流负反馈引交流负反馈v 要稳定输出电压要稳定输出电压引电压负反馈引电压负反馈v 要稳定输出电流要稳定输出电流引电流负反馈引电流负反馈v 要增大输入电阻要增大输入电阻引串联负反馈引串联负反馈v 要减小输入电阻要减小输入电阻引并联负反馈引并联负反馈5.3 负反馈放大电路的计算负反馈放大电路的计算 本节本节重点讨论深度负反馈条件下的近似计算重点讨论深度负反馈条件下的近似计算1.估算的依据估算的依据 深度负反馈:深度负反馈:即,即,11 FA由由FAAA 1
18、F得得FFAA1 11 FA 方法一:方法一:一一.估算电压增益估算电压增益 方法二:方法二:FAAA 1F根据根据FFAA1 将将ioFXXA ofXXF 代入上式代入上式得得即:输入量近似等于反馈量即:输入量近似等于反馈量净输入量近似等于零净输入量近似等于零 由此可得深度负反馈条件下,基本放大电路由此可得深度负反馈条件下,基本放大电路“虚短虚短”、“虚断虚断”的概念的概念或或ifXX 0fid XXXu+=u-(运放电路)(运放电路)ue=ub(三极管电路)(三极管电路)(1)“虚短虚短”ud0(2)“虚断虚断”id0ii+=ii-=0(运放电路)(运放电路)ib=0(三极管电路)(三极管
19、电路)“虚短虚短”与与“虚断虚断”-u-R+fu+R-u+1fAd+i+-u+fui+-TfR+u-du+A+ifRiifiii+i-i+T-i+ufRiiibif注:表中的输入、输出电阻均指注:表中的输入、输出电阻均指反馈环反馈环中的输入、输出电阻。中的输入、输出电阻。(1 1)电压串联负反馈电压串联负反馈 例例1.1.分立电路电压串联负反馈分立电路电压串联负反馈举例举例 解:解:用方法一。用方法一。求反馈系数:求反馈系数:求闭环电压放大倍数:求闭环电压放大倍数:feeofuuRRRuuF 11e1fe1uuiouf1RRRFuuA VVfL+VCC+TRbe+e2Rc2c1-O-uRfuR
20、RCb1b1Rb2Cu+-2T1+iu-Re1例例.运放组成的运放组成的电压串联负反馈电路电压串联负反馈电路 解:用方法二。解:用方法二。利用利用虚短虚短和和虚断虚断的概念得知的概念得知闭环电压增益闭环电压增益00id iu11foioUFRRRuuuuAf 11RRf 则则fOfiRRRuuu11VVV+A+-R1RfuiuuRf+d-uo-(2)电流并联负反馈放大器)电流并联负反馈放大器反馈系数反馈系数:闭环增益闭环增益闭环电压增益闭环电压增益 解:用方法一。解:用方法一。se2e2fifsic2sousfRRRRRRRiRiuuA LL)(e2fe2c2fRRRii e2fe2c2fii
21、RRRiiF e2e2fiifc2iifRRRFiiA 1 例例1.1.分立电路电流并联负反馈分立电路电流并联负反馈Rc1c2R+Vc2i-ROsR-ff12+uTisRRTiCCibiuLe2闭环电压增益:闭环电压增益:利用利用虚短虚短和和虚断虚断可知可知例例.运放组成的电流并联负反馈放大器运放组成的电流并联负反馈放大器ofiRRRif 1foRiRiL 122RRRRRLf 解:用方法二。解:用方法二。11oiousfRiRiuuAL ui=ii R1 ii=ifu-uR+1f-ofo+LiRRRi+idAiii(3)电压并联负反馈)电压并联负反馈 例例1.1.分立电路电压并联负反馈分立电
22、路电压并联负反馈闭环增益闭环增益闭环电压增益闭环电压增益 解:用方法一。解:用方法一。反馈系数反馈系数:f1RuiF ofiuffRuRuuiioof fiuiouifRFiuA 1)(ifsiosousfRRiuuuA ssioRRRiuf sf+uTi+VbiCCusRiOiRRRL-f-+c 例例2.2.运放组成的电压并联负反馈运放组成的电压并联负反馈利用利用虚短虚短和和虚断虚断可知可知u+=u-=0ii=if1f1iffioufRRRiRiuuA VCC_CIRCLEVCC_CIRCLE+A+LRRfifid1i1Ruoiu闭环增益闭环增益闭环电压增益闭环电压增益例例1.分立元件组成的
23、电流串联负反馈分立元件组成的电流串联负反馈ebeLc)1()/(RrRRAu 解:用方法一。解:用方法一。反馈系数反馈系数:eofuiRiuF euiioiufRFuiA11 eLciLcoioufRRRuRRiuuA/)/(由第二章知,该电路闭环电压增益由第二章知,该电路闭环电压增益:(4)电流串联负反馈)电流串联负反馈+-b2TRcVi-Cb2b1+uouRCCf-RC+Lb1RuioReeofRiu 例例2.2.运放组成的电流串联负反馈运放组成的电流串联负反馈闭环电压增益闭环电压增益:利用利用虚短虚短和和虚断虚断可知可知:ifuuuu foioufuuuuA 11RRRiRiLoLo 解
24、:用方法二。解:用方法二。VVVO+fAuR-1RL-R+oiuu-+i(1 1)电压串联负反馈)电压串联负反馈举例举例 RifRifRb1ROf0VV+uRRRe1-b1e2RRb1RRCc2uc1-TOf1CCC+L2+ViTb2ifRifRofR(2 2)电压并联负反馈)电压并联负反馈Rif0RifRSROf0+-RcRsLRTiius-u+OCC+VibfRififRifRRof(3)电流并联负反馈)电流并联负反馈ROfRC2Rif0RifRSROf+Vic2RRiCCsLie2c2+uiTsRROic1+fT-2fu1R-bRifRRifofRofR综合举例综合举例1:求电压放大倍数
25、、输入电阻、求电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。输出电阻。+V+_-+1R5R6RccRO2u4uRi3R7R3CC1C2C4综合举例综合举例2:求电压放大倍数、输入电阻、求电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。输出电阻。VVVV+e1-1RRRCc3uc1T1CC3+ViTifRofRTR2e2c2R2Cf1RRf2uo+-一一.产生产生自激振荡的原因及条件自激振荡的原因及条件1.自激振荡现象自激振荡现象 在不加输入信号的情况下,放大电路仍会产在不加输入信号的情况下,放大电路仍会产生一定频率的信号输出。生一定频率的信号输出。4.5 负反馈放大电路的自激振荡及消除方法负反馈放大电路的自激振荡及消除
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