反馈放大电路-模电讲义概要课件.ppt

1、 基本要求基本要求掌握有关反馈的概念，会应用瞬时极性法判断掌握有关反馈的概念，会应用瞬时极性法判断反馈的极性，会判断反馈的组态，会估算深度负反馈电路反馈的极性，会判断反馈的组态，会估算深度负反馈电路的放大倍数，的放大倍数，掌握不同反馈组态的特点及对放大电路性能掌握不同反馈组态的特点及对放大电路性能的影响的影响。7.1 反馈的基本概念及分类反馈的基本概念及分类 7.1.1 反馈的基本概念反馈的基本概念 反馈反馈 将输出信号（电压或电流）的一部分或全部，回送到输入端将输出信号（电压或电流）的一部分或全部，回送到输入端 去影响输入信号的连接方式，叫做反馈。去影响输入信号的连接方式，叫做反馈。反馈通路

2、反馈通路 在具有反馈的放大电路中，信号有两条流通的路径。一在具有反馈的放大电路中，信号有两条流通的路径。一 条是正向流通路径，即信号通过放大电路从输入端流向输出端，条是正向流通路径，即信号通过放大电路从输入端流向输出端，7 反馈放大电路反馈放大电路信号被放大，叫做信号被放大，叫做基本放大电路基本放大电路。另一条是反向流通路径，即信号通。另一条是反向流通路径，即信号通过适当的电路从输出端流向输入端，叫做过适当的电路从输出端流向输入端，叫做反馈通路反馈通路，用于改善放大电，用于改善放大电路的性能。路的性能。反馈极性：反馈极性：正反馈和负反馈（用瞬时极性法判断）正反馈和负反馈（用瞬时极性法判断）交流

3、与直流反馈交流与直流反馈 负反馈：负反馈：加入反馈后使基本放大电路的尽输入信号减小，加入反馈后使基本放大电路的尽输入信号减小，放大倍数减小。放大倍数减小。正反馈：正反馈：加入反馈后使基本放大电路的尽输入信号增加，加入反馈后使基本放大电路的尽输入信号增加，放大倍数增大。放大倍数增大。瞬时极性法：瞬时极性法：先假定放大电路的输入信号极性，再根据电先假定放大电路的输入信号极性，再根据电路结构得出电路各处信号的极性，注意反馈信号的极性由路结构得出电路各处信号的极性，注意反馈信号的极性由输出信号决定，由此可在输入端口列出输入信号、尽输入输出信号决定，由此可在输入端口列出输入信号、尽输入信号、反馈信号的回

4、路电压方程或节点电流方程，由方程信号、反馈信号的回路电压方程或节点电流方程，由方程可知尽输入信号的变化，从而判断反馈的极性。可知尽输入信号的变化，从而判断反馈的极性。例例 7.1.1 判断图判断图7.1.1电路的反馈极性。电路的反馈极性。解：由假定的输入信号极性，得到的输出电压的极性和反馈解：由假定的输入信号极性，得到的输出电压的极性和反馈电压的极性如图所示，并有（加反馈时）电压的极性如图所示，并有（加反馈时）无反馈时，有无反馈时，有说明有反馈后，尽输入说明有反馈后，尽输入电压减小，为负反馈。电压减小，为负反馈。FIIDFIDIvvvvvv IIDvv 7.1.2 四种类型的反馈组态四种类型的

5、反馈组态四种组态：电压串联负反馈、电压并联负反馈、电流串联负反四种组态：电压串联负反馈、电压并联负反馈、电流串联负反 馈、电流并联负反馈。馈、电流并联负反馈。1.电压串联负反馈电压串联负反馈 串联反馈串联反馈 在输入回路彼此串联。在输入回路彼此串联。电压反馈电压反馈 反馈信号反馈信号取至输出电压。取至输出电压。特点特点 输出电压稳定，输出电压稳定，输出电阻减小，输入电阻输出电阻减小，输入电阻增大。增大。IDFIvvv及、oIDFoLvvvvR 电压串联负反馈电路，要求信号源为内阻小的电压源电压串联负反馈电路，要求信号源为内阻小的电压源。例例 7.1.2 判断其反馈极性和组态。判断其反馈极性和组

6、态。解：解：1）电路为两级电路为两级直接耦合放大电路，第一直接耦合放大电路，第一级差分电路；第二级共射级差分电路；第二级共射电路，两级间输出到输入电路，两级间输出到输入由由 R5,R6 组成的分压器组成的分压器构成（交直流）反馈网络。构成（交直流）反馈网络。2）瞬时极性如图所标瞬时极性如图所标FIbbvvv 21可知电路为可知电路为负反馈负反馈。3）判断组态判断组态 电压电压 串联负反馈串联负反馈2 电流并联负反馈电流并联负反馈 瞬时极性法可判断电路为瞬时极性法可判断电路为负负反馈反馈(iID=iI iF)。并联反馈并联反馈 反馈网络与基本放大反馈网络与基本放大电路的输入口并联，电路的输入口并

7、联，反馈信号为电流反馈信号为电流 iF 去去影响尽输入电流影响尽输入电流 iID。oIDFoLiiiiR(+)()()电流反馈电流反馈 反馈信反馈信号取至输出电流号取至输出电流:vo=0,iF 0 特点特点 输出电流稳定，输出电阻增大，输出电流稳定，输出电阻增大，输入电阻减小。输入电阻减小。电流并联负反馈电路，要求信号源为内阻大的电流源。电流并联负反馈电路，要求信号源为内阻大的电流源。串联负反馈输入电阻增大，并联负反馈输入电阻减小。串联负反馈输入电阻增大，并联负反馈输入电阻减小。电压负反馈能稳定输出电压，使输出电阻减小；电流负反电压负反馈能稳定输出电压，使输出电阻减小；电流负反馈稳定输出电流，

8、使输出电阻增大。馈稳定输出电流，使输出电阻增大。例例 7.1.3 分析图分析图 7.1.4 电路电路的结构和其存在的反馈，的结构和其存在的反馈，并判断其反馈组态。并判断其反馈组态。解：（解：（1）电路结构电路结构 两级直接耦合电流放大两级直接耦合电流放大电路；级间由电路；级间由 R,Rf 引入引入交直流反馈。交直流反馈。（2）负反馈负反馈 （3）电流并联负反馈电流并联负反馈3 电压并联负反馈电压并联负反馈 瞬时极性法可判断电路为瞬时极性法可判断电路为负反馈负反馈。并联反馈并联反馈 反馈网络与基本放大电路的输入口并联，反馈反馈网络与基本放大电路的输入口并联，反馈信号为电流信号为电流 iF 去影响

9、尽输入电流去影响尽输入电流 iID。电压反馈电压反馈 反馈信号取至输出电压。反馈信号取至输出电压。特点特点 输出电压稳定，输出电输出电压稳定，输出电阻减小，输入电阻减小。阻减小，输入电阻减小。iIDiFRfio例例 7.1.4 试分析图试分析图 7.1.6 电路能稳定静态工作点的原理，并判断电路能稳定静态工作点的原理，并判断它的交流反馈组态。它的交流反馈组态。解：解：1）电路由电路由 Rf 引入交直流反馈。用瞬时极性法可判断电引入交直流反馈。用瞬时极性法可判断电路为负反馈。路为负反馈。2）稳定稳定 Q 点的原理点的原理 BCCERRCIIVVIICc3）反馈组态反馈组态:电压并联负反馈电压并联

10、负反馈 反馈网络与基本放大电路的输入并联，反馈网络与基本放大电路的输入并联，反馈信号取至于电压反馈信号取至于电压。4）特点）特点 输出电压稳定，输出电阻输出电压稳定，输出电阻减小，输入电阻减小。减小，输入电阻减小。4 电流串联负反馈电流串联负反馈 瞬时极性法可判断电路为瞬时极性法可判断电路为负反馈负反馈。串联反馈串联反馈 反馈网络与基本放大电路的输入口串联，反馈反馈网络与基本放大电路的输入口串联，反馈信号为电压。信号为电压。电流反馈电流反馈 反馈信号反馈信号取至输出电流。取至输出电流。特点特点 输出电流稳定输出电流稳定，输出电阻增大，输入，输出电阻增大，输入电阻增大。电阻增大。例例 7.1.5

11、 试分析图试分析图 7.1.8 互导放大电路存在的反馈，并判断它互导放大电路存在的反馈，并判断它的交流反馈组态。的交流反馈组态。解解：1）电路由电路由Rf 引入交直流反馈。用瞬时极性法可判断电路为引入交直流反馈。用瞬时极性法可判断电路为负反馈。负反馈。2）反馈组态反馈组态 电流串联负反馈电流串联负反馈 反馈网络与基本放大电路的输入串联，反馈网络与基本放大电路的输入串联，反馈信号为电压反馈信号为电压。3）特点）特点 输出电流稳定，输出输出电流稳定，输出电阻增大，输入电阻增大。电阻增大，输入电阻增大。7.2 负反馈放大电路的方框及负反馈放大电路的方框及增益的一般表达式增益的一般表达式 7.2.2

12、负反馈电路增益的一般表达式负反馈电路增益的一般表达式 1 一般表达式一般表达式 (7.2.2a)(7.2.2b)FA FA1引入反馈后的增益引入反馈后的增益|的大小与的大小与|这一因数这一因数有关。由于一般情况下，有关。由于一般情况下，和和 都是频率的函数，下面分都是频率的函数，下面分三种情况讨论：三种情况讨论：（1）若若 ,则则 ,即引入反馈后即引入反馈后增益减小增益减小，这种反馈称为，这种反馈称为负反馈负反馈。11 FA AAF增益增大增益增大，这种反馈称为，这种反馈称为正反馈正反馈。正反馈虽然可以提高。正反馈虽然可以提高增益，但使放大电路的性能不稳定，所以很少使用。增益，但使放大电路的性

13、能不稳定，所以很少使用。即引入反馈后，放大电路在没有输入信号时，也有输出信即引入反馈后，放大电路在没有输入信号时，也有输出信号，叫做放大电路的号，叫做放大电路的自激自激。2反馈深度反馈深度 3 的值是衡量负反馈程度的一个重要指标，的值是衡量负反馈程度的一个重要指标，称为称为反馈深度反馈深度，也反映负反馈对放大电路性能的改也反映负反馈对放大电路性能的改善程度。善程度。3 环路增益环路增益 假定假定 并将图并将图 7.2.1 所示的反馈环在某一点所示的反馈环在某一点断开，得图断开，得图7.2.2 所示的开环方框图所示的开环方框图。,0 iX FAVVab称为称为环路增益环路增益7.3 负反馈对放大

14、电路性能的改善负反馈对放大电路性能的改善 7.3.1 提高增益的稳定性提高增益的稳定性 1.深度负反馈深度负反馈 当当 称为深度负反馈，称为深度负反馈，式式(7.2.2a)将简将简化为化为2.一般负反馈一般负反馈 引入负反馈后增益的相对变化减小。但不同的反馈组态其引入负反馈后增益的相对变化减小。但不同的反馈组态其增益和反馈系数的含义不同，见表增益和反馈系数的含义不同，见表 7.3.1。7.3.2 减小非线性失真减小非线性失真 7.3.3 抑制反馈环内噪声抑制反馈环内噪声 7.3.4 增宽频带增宽频带 7.3.2 对输入、输出电阻的影响对输入、输出电阻的影响 1 输入电阻：输入电阻：串联负反馈使

15、输入电阻增大；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 输出电阻：输出电阻：电压负反馈使输出电阻减小；电压负反馈使输出电阻减小；电流负反馈使输出电阻增大。电流负反馈使输出电阻增大。7.4 负反馈放大电路的分析方法负反馈放大电路的分析方法 由于运放的增益较大，集成运放构成的负反馈电路一般由于运放的增益较大，集成运放构成的负反馈电路一般为深度负反馈。所以这节主要讨论深度负反馈电路的近似计为深度负反馈。所以这节主要讨论深度负反馈电路的近似计算。算。7.4.1 深度负反馈电路的近似计算深度负反馈电路的近似计算 1.增益的近似表达式增益的近似表达式 在深度负反馈下

16、，放大电路增益的近似式为在深度负反馈下，放大电路增益的近似式为只要求出只要求出 ，的值也就确定了。的值也就确定了。例例 7.4.1 电路如图电路如图 7.4.1 所示，试近似计算它的电压增益并对它所示，试近似计算它的电压增益并对它的输入电阻和输出电阻作定性分析。的输入电阻和输出电阻作定性分析。解解：电路为电压串联负反馈电路。电路为电压串联负反馈电路。反馈系数为反馈系数为 电压增益电压增益 输入电阻输入电阻 R if 增大，输出电阻增大，输出电阻 R of 减小。减小。2.虚短、虚断概念的应用虚短、虚断概念的应用 在深度负反馈的条件下，由式在深度负反馈的条件下，由式(7.3.1)可知可知虚短虚短

17、虚断虚断分析深度负反馈电路可直接应用虚短和虚断的概念。分析深度负反馈电路可直接应用虚短和虚断的概念。对于图对于图 7.4.1 电路应用虚短和虚断的概念有电路应用虚短和虚断的概念有由此有由此有例例 7.4.2 电路如图电路如图 3.5.1所示，其交流通路如图所示，其交流通路如图 7.4.2 所示，所示，但略去了直流偏置电路，试近似计算它的电压压增益但略去了直流偏置电路，试近似计算它的电压压增益 。解解:1）电流串联负反馈电流串联负反馈 2）电压增益）电压增益 假定电路为深度负反馈，则假定电路为深度负反馈，则 基本放大电路的基本放大电路的 输入电压输入电压（+）（）与第三章式与第三章式(3.5.4

18、)比较可知，当比较可知，当 较大时，两式近似。较大时，两式近似。例例 7.4.3 单管互阻放大电路如图单管互阻放大电路如图7.1.6 所示，试近似计算它的互所示，试近似计算它的互阻增益并对它的输入电阻和输出电阻作定性分析。阻增益并对它的输入电阻和输出电阻作定性分析。ffosoRFRIVIVA foffSRVIII/,而而解解：1）电压并联负反馈；）电压并联负反馈；2）互阻增益）互阻增益 由虚断、虚短有由虚断、虚短有 所以所以3）输入电阻近似为零；）输入电阻近似为零；输出电阻减小输出电阻减小。例例 7.4.4 电路如图电路如图7.1.3 所示，试近似计算它的电流增益并所示，试近似计算它的电流增益

19、并对它的输入电阻和输出电阻作定性分析。对它的输入电阻和输出电阻作定性分析。解解：1）电路为）电路为电流并联电流并联负反馈；负反馈；2）电流增益）电流增益 由虚断、虚短有由虚断、虚短有 可得可得 3）输入、输出电阻）输入、输出电阻 ，减小，减小，输出电阻增大。输出电阻增大。存在虚地现象存在虚地现象例例 7.4.5 图图 7.4.3 表示反馈电路的交流通路，电路为三级直接耦合放大电表示反馈电路的交流通路，电路为三级直接耦合放大电路，第一级与最后一级由路，第一级与最后一级由 Rf 引入大环反馈，后两级间由引入大环反馈，后两级间由R1、R2 引入局部反引入局部反馈。馈。(1)试判断大环反馈的组态；试判

20、断大环反馈的组态；(2)判断局部反馈的极性判断局部反馈的极性(3)求大环反馈的闭求大环反馈的闭环增益的近似表达式环增益的近似表达式(4)定性分析它的输入电阻和输出电阻。定性分析它的输入电阻和输出电阻。解解：1）大环反馈为电压并联负反馈；）大环反馈为电压并联负反馈；2）R1引入本级的负反馈，引入本级的负反馈，R1、R2 引入两级间局部正反馈，引入两级间局部正反馈，以提高增益。以提高增益。3）大环反馈的闭环增益）大环反馈的闭环增益4)输入电阻减小和输出电阻减小。输入电阻减小和输出电阻减小。例例 7.4.6 由三个运放组成的反馈电路如图由三个运放组成的反馈电路如图 7.4.4 所示，试判断电路存在何

21、种所示，试判断电路存在何种反馈组态，并导出其闭环增益表达式，设运放是理想的。反馈组态，并导出其闭环增益表达式，设运放是理想的。)()()(655337883434334RRRVVRRRVVVRRRVVVVNoofioRNP 解解：1）运放运放A1、A2 构构成成 基本放大电路，基本放大电路，运运放放 A3 组成组成 反馈网络，反馈网络，引入引入电压串联负反馈；电压串联负反馈；2）闭环增益）闭环增益由虚短、虚断有由虚短、虚断有 7.5 负反馈放大电路的稳定问题负反馈放大电路的稳定问题 自激自激 引入的反馈过深，放大电路在没有输入时，也有一定引入的反馈过深，放大电路在没有输入时，也有一定频率的信号

22、输出的现象。这将破坏放大电路的正常工作，应尽频率的信号输出的现象。这将破坏放大电路的正常工作，应尽量避免。量避免。7.5.1 自激及稳定工作的条件自激及稳定工作的条件 1.自激振荡现象自激振荡现象 在高频区某一频率处附加在高频区某一频率处附加相移达到相移达到 180，电路从负反，电路从负反馈变成正反馈。馈变成正反馈。三级及三级以上的多级负三级及三级以上的多级负反馈放大电路可能发生自激。反馈放大电路可能发生自激。为使放大电路稳定工作必须设法破坏上述两个为使放大电路稳定工作必须设法破坏上述两个条件，要求在条件，要求在 时，时，满足满足 。自激的幅值条件自激的幅值条件自激的相位条件自激的相位条件电路将产生自激。电路将产生自激。一般用环路增益的频一般用环路增益的频率特性来判断其稳定性率特性来判断其稳定性。稳定裕度稳定裕度 1）幅值裕度幅值裕度 2）相位裕度）相位裕度作业作业7.1.1(a),(c),(e),(f)7.1.2 7.1.3 7.1.4 7.1.5 7.1.7 7.2.2 7.3.1 7.3.9 7.3.10 7.4.4 7.4.7 7.4.8