第四章反放大器课件.ppt
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- 第四 放大器 课件
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1、第四章第四章 负反馈放大器负反馈放大器4.1 4.1 反馈的基本概念反馈的基本概念4.2 4.2 负反馈放大器的分类负反馈放大器的分类4.3 4.3 负反馈对放大器性能的影响负反馈对放大器性能的影响4.4 4.4 负反馈方框图分析方法负反馈方框图分析方法 小结小结4.1 4.1 反馈的基本概念反馈的基本概念单环反馈理想模型单环反馈理想模型基本反馈方程式基本反馈方程式反馈的定义反馈的定义反馈的分类反馈的分类反馈的定义反馈的定义放大电路放大电路A输入信号输入信号(Ui或或Ii)输出信号输出信号(Uo或或Io)反馈网络反馈网络B反馈信号反馈信号(Uf或或If)将输出信号取出一部分或全部送回到放大电路
2、的将输出信号取出一部分或全部送回到放大电路的 输入回路,与原输入信号相加或相减后再作用到输入回路,与原输入信号相加或相减后再作用到放大电路的输入端。放大电路的输入端。+反馈反馈:正向传输正向传输反向传输反向传输放大电路有反馈也称放大电路有反馈也称闭环闭环放大电路无反馈也称放大电路无反馈也称开环,开环,反馈反馈UiU0ReIBQIEQEcUEUB稳定工作点的过程:稳定工作点的过程:TUBE ICBO ICQ IEQ UE=IEQReUBE=UB-UE IBQ ICQ UiUoReIeUfUBE基本放大电路基本放大电路反馈网络反馈网络直流反馈直流反馈反馈的分类反馈的分类反馈信号的极性反馈信号的极性
3、正反馈:正反馈:负反馈:负反馈:反馈信号使放大器的净输入信号增强反馈信号使放大器的净输入信号增强反馈信号使放大器的净输入信号减小反馈信号使放大器的净输入信号减小反馈信号的属性反馈信号的属性直流反馈直流反馈交流反馈交流反馈混合反馈混合反馈反馈的取样信号反馈的取样信号电压反馈电压反馈电流反馈电流反馈反馈在输入端的引入方式反馈在输入端的引入方式并联反馈并联反馈串联反馈串联反馈XdiXi单环反馈的理想模型单环反馈的理想模型放大电路放大电路A反馈网络反馈网络B+Xo-Xf反馈环反馈环理想模型:理想模型:正向传输正向传输反向传输反向传输只有一个反馈环只有一个反馈环称称单环单环反馈放大器反馈放大器1.正向传
4、输信号只经过放大电路正向传输信号只经过放大电路A;2.反向传输信号只经过反馈网络反向传输信号只经过反馈网络B.基本反馈方程式基本反馈方程式开环增益开环增益dioXXA 反馈系数反馈系数ofXXB 闭环增益闭环增益iofXXA AB1AAffidiXXX负反馈放大器负反馈放大器基本反馈方程式基本反馈方程式Af 1或或AB1B1ABAAB1AAf 在深度负反馈条件下,闭环放大倍数近似等反馈系数在深度负反馈条件下,闭环放大倍数近似等反馈系数的倒数的倒数,与有源器件的参数基本无关。一般反馈网络是无源,与有源器件的参数基本无关。一般反馈网络是无源元件构成的,其稳定性优于有源器件,因此深度负反馈时的元件构
5、成的,其稳定性优于有源器件,因此深度负反馈时的放大倍数比较稳定放大倍数比较稳定反馈放大器方框图反馈放大器方框图XdiXi放大电路放大电路A反馈网络反馈网络B+Xo-Xf4.2 4.2 负反馈的放大器的分类负反馈的放大器的分类电流并联负反馈电流并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压串联负反馈电压串联负反馈电流串联负反馈放大电路电流串联负反馈放大电路UoUiEC 判断反馈的类型判断反馈的类型1.找出反馈网络找出反馈网络即与输入回路有关,又与输即与输入回路有关,又与输出回路有关的网络。出回路有关的网络。ReIoUfUdi2.判断反馈的类型判断反馈的类型 判断是电压反馈
6、还是电流反馈判断是电压反馈还是电流反馈电压反馈:电压反馈:反馈信号的大小与输出电压成比例;反馈信号的大小与输出电压成比例;电流反馈:电流反馈:反馈信号的大小与输出电流成比例。反馈信号的大小与输出电流成比例。由电路知由电路知Uf=IoRe,与输出电流,与输出电流Io成正比,因此是电流反馈成正比,因此是电流反馈简单的判断方法:简单的判断方法:将输出电压将输出电压短路短路,若反馈,若反馈回来的反馈信号为零,则为电压反馈;若反馈信回来的反馈信号为零,则为电压反馈;若反馈信号仍然存在,则为电流反馈。号仍然存在,则为电流反馈。反馈信号与输出电压反馈信号与输出电压和电流的关系来判断和电流的关系来判断电流串联
7、负反馈电流串联负反馈 判断反馈的类型判断反馈的类型2.判断反馈的类型判断反馈的类型 判断是判断是串联反馈串联反馈还是还是并联反馈并联反馈 反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的同一个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,则为电极,则为并联反馈并联反馈;反之,加在放大电路输入回路的;反之,加在放大电路输入回路的两个电极,则为两个电极,则为串联反馈串联反馈。反馈信号与输入信号是反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。电流相加减的关系。反馈信号与输入信号反馈信号与输入信号是电压相加减的关系。是电压相加减的关系。对于三极管来说,反馈信号与输入信号同时加在输对于三极管来说,反馈信号与输入信
8、号同时加在输入三极管的基极或发射极,则为并联反馈;一个加在基入三极管的基极或发射极,则为并联反馈;一个加在基极,另一个加在发射极则为串联反馈。极,另一个加在发射极则为串联反馈。UoUiECIoUfUdi 电路中输入信号电路中输入信号Ui加在基极,反馈信号加在基极,反馈信号Uf加在发加在发射极,因此是串联反馈射极,因此是串联反馈瞬时极性法瞬时极性法:在放大电路的输入端,假设一个输入信号的电压在放大电路的输入端,假设一个输入信号的电压极性,可用极性,可用“+”、“-”。按信号传输方向经基本放大器按信号传输方向经基本放大器反馈网络反馈网络判断判断相关点的瞬时极性,直至判断出反馈信号的瞬时电压相关点的
9、瞬时极性,直至判断出反馈信号的瞬时电压极性。极性。如果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使净输入减小,则为,则为负负反馈反馈;反之为正反馈。;反之为正反馈。电流串联负反馈电流串联负反馈 判断反馈的类型判断反馈的类型2.判断反馈的类型判断反馈的类型 判断是判断是正反馈正反馈还是负还是负反馈反馈UoUiECIoUfUdi+-+Udi=Ui-UfUi即由于反馈的引入削弱了净输入信号,因此是负反馈即由于反馈的引入削弱了净输入信号,因此是负反馈电流串联负反馈电流串联负反馈 判断反馈的类型判断反馈的类型2.判断反馈的类型判断反馈的类型 判断是判断是直流反馈直流反馈还是还是交流反馈交流反馈
10、电容观察法:电容观察法:反馈通路如存在隔直电容,则为交流反馈反馈通路如存在隔直电容,则为交流反馈反馈通路如存在旁路电容,则为直流反馈反馈通路如存在旁路电容,则为直流反馈反馈通路不存在电容,则为交直流混合反馈反馈通路不存在电容,则为交直流混合反馈UoUiECIoUfUdi显然,反馈为交直流混合反馈显然,反馈为交直流混合反馈综合前面分析可知:综合前面分析可知:该电路反馈元件该电路反馈元件Re引入的是交直流、电流串联负反馈引入的是交直流、电流串联负反馈UoUiUfUdi电流串联负反馈电流串联负反馈 方框图方框图+-UiRbBRRe+-UfAG+-UdiRc由交流通路得到由交流通路得到UoUiECIo
11、UfUdi 增益及反馈系数增益及反馈系数 电流串联负反馈是利用输出电流电流串联负反馈是利用输出电流Io取得反馈,在输取得反馈,在输入端以电压的形式来调节输入,因此采用输出电流入端以电压的形式来调节输入,因此采用输出电流Io和和输入电压来描述该反馈组态的增益为佳。输入电压来描述该反馈组态的增益为佳。Io电流串联负反馈电流串联负反馈 增益及反馈系数增益及反馈系数+-UiRbBRRe+-UfAG+-UdiRcIo开环增益开环增益dioGUIA具有电导的量纲具有电导的量纲称互导增益称互导增益闭环增益闭环增益ioGfUIA反馈系数反馈系数ofRIUB具有电阻的量纲具有电阻的量纲称互阻反馈系数称互阻反馈系
12、数反馈方程式反馈方程式RGGGfBA1AA反馈深度反馈深度RGBA1F电压增益电压增益cGfioUfRAUUA无量纲无量纲电压串联负反馈放大电路电压串联负反馈放大电路 判断反馈的类型判断反馈的类型1.找出反馈网络找出反馈网络Rf 和和Re12.判断反馈的类型判断反馈的类型+-Uf+-Udi 将输出对地短路,反将输出对地短路,反馈消失,因此是馈消失,因此是电压反馈。电压反馈。输入信号和反馈信号输入信号和反馈信号加在三极管的两个输入端,加在三极管的两个输入端,故为故为串联反馈串联反馈 假定输入电压的瞬时极性为正,假定输入电压的瞬时极性为正,反馈电压的瞬时极性也为反馈电压的瞬时极性也为正,正,Udi
13、=Ui-UfUi,因此是负反馈。因此是负反馈。+-+电路中无电容,因此是交直流反馈电路中无电容,因此是交直流反馈电压串联负反馈放大电路电压串联负反馈放大电路 判断反馈的类型判断反馈的类型 Rf和和Re1组成两极放大电组成两极放大电路的交直流电压串联负反路的交直流电压串联负反馈。馈。Re1又是又是T1本级的电本级的电流串联负反馈流串联负反馈 Re2是是T2本级的电流本级的电流串联负反馈串联负反馈称为极间反馈称为极间反馈电路中存在三个反馈环,分析时以极间反馈作为主要反馈环。电路中存在三个反馈环,分析时以极间反馈作为主要反馈环。+-Uf+-Udi电压串联负反馈电压串联负反馈 方框图方框图+-UiRb
14、AU+-UdiRc+-Uo-BURe+UfRf电压串联负反馈电压串联负反馈 增益及反馈系数增益及反馈系数开环增益开环增益dioUUUA闭环增益闭环增益ioUfUUA反馈系数反馈系数fe1e1ofURRRUUB反馈方程式反馈方程式UUUUfBA1AA反馈深度反馈深度UUBA1F+-UiRbAU+-Udi Rc2+-Uo-BURe+UfRf无量纲无量纲电流并联负反馈放大电路电流并联负反馈放大电路 判断反馈的类型判断反馈的类型1.找出反馈网络找出反馈网络Rf 和和Re22.判断反馈的类型判断反馈的类型 将输出对地短路,反馈将输出对地短路,反馈仍存在,因此是仍存在,因此是电流反馈。电流反馈。输入信号和
15、反馈信号输入信号和反馈信号加在三极管的同一输入端,加在三极管的同一输入端,故为故为并联反馈并联反馈 由瞬时极性法可判断:由瞬时极性法可判断:If的方向由输入流入的方向由输入流入Rf,Idi=Ii-If Ii,因此是负反馈。,因此是负反馈。+-电路中无电容,因此是交直流反馈电路中无电容,因此是交直流反馈IoIiIdiIf反馈信号与输入信号是反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。电流相加减的关系。电流并联负反馈电流并联负反馈 增益及反馈系数增益及反馈系数开环增益开环增益dioIIIA 无量纲无量纲闭环增益闭环增益ioIfIIA反馈系数反馈系数fe2e2ofIRRRIIB反馈方程式反馈方程式IIII
16、fBA1AA反馈深度反馈深度IIBA1F+-UiAIIdiRc2BIRfRe2IoIiIfIoEC电压并联负反馈放大电路电压并联负反馈放大电路 判断反馈的类型判断反馈的类型1.找出反馈网络找出反馈网络Rf2.判断反馈的类型判断反馈的类型 将输出对地短路,反将输出对地短路,反馈消失,因此是馈消失,因此是电压反馈。电压反馈。输入信号和反馈信号输入信号和反馈信号加在三极管的同一输入端,加在三极管的同一输入端,故为故为并联反馈并联反馈 由瞬时极性法可判断:由瞬时极性法可判断:If的方向由输入流入的方向由输入流入Rf,Idi=Ii-If1,可得:,可得:B1Af加深度反馈后,加深度反馈后,放大器的稳定性
17、放大器的稳定性更高。更高。注:注:在负反馈条件下增益的稳定性也得到了提高,在负反馈条件下增益的稳定性也得到了提高,这里这里增益应该与反馈组态增益应该与反馈组态相对应相对应负反馈对通频带的影响负反馈对通频带的影响f|AU(j)|幅频特性曲线幅频特性曲线:放大器的增益放大器的增益AU与频率与频率f的关系曲线的关系曲线UA21flfh低频截止频率低频截止频率高频截止频率高频截止频率BW=fh-fl通频带通频带引入反馈后引入反馈后增益下降增益下降AUfUfA21flffhf通频带加宽通频带加宽BWf=(1+AUB)BWAU由此可知:负反馈的引入使放大电路的通频带得到展宽由此可知:负反馈的引入使放大电路
18、的通频带得到展宽负反馈对非线性失真的影响负反馈对非线性失真的影响XdiXi放大电路放大电路A反馈网络反馈网络B+Xo-Xf结结 论论1.负反馈改善波形失真的实质是利用失真减小负反馈改善波形失真的实质是利用失真减小失真,但不能完全消除失真。失真,但不能完全消除失真。2.负反馈只能减小反馈环内的失真,如输入信负反馈只能减小反馈环内的失真,如输入信号本身就是失真的,负反馈则不能改善失真。号本身就是失真的,负反馈则不能改善失真。负反馈对输入输出阻抗的影响负反馈对输入输出阻抗的影响 负反馈对输入阻抗的影响负反馈对输入阻抗的影响 负反馈对输入电阻的影响与反馈加入的方式有关负反馈对输入电阻的影响与反馈加入的
19、方式有关,即与即与串联或并联反馈有关;而与输出取样无直接关系,即与电串联或并联反馈有关;而与输出取样无直接关系,即与电压或电流反馈无关。压或电流反馈无关。1.串联负反馈使输入阻抗增加串联负反馈使输入阻抗增加无反馈时:无反馈时:ri=Udi/Ii有反馈时:有反馈时:rif=Ui/Ii 电压串联负反馈电压串联负反馈iiifIUrifdiIUUUf=BUUoUo=AUUdiiUU)rBA(1 iUUif)rBA(1rifbif/rRr+-UiRb+-Udi RL+-Uo-B+UfriAIirifrifIo输入输出阻抗的影响输入输出阻抗的影响 负反馈对输入阻抗的影响负反馈对输入阻抗的影响1.串联负反馈
20、使串联负反馈使输入阻抗增加输入阻抗增加 电压串联负反馈电压串联负反馈iUUif)rBA(1rifbif/rRr 电流串联负反馈电流串联负反馈iiifIUrifdiIUUiRG)rBA(1 Uf=BRIoIo=AGUdiiRGif)rBA(1rifbif/rRr串联负反馈使串联负反馈使输入阻抗增加输入阻抗增加,增大的倍数增大的倍数等于等于反馈深度反馈深度输入输出阻抗的影响输入输出阻抗的影响 负反馈对输入阻抗的影响负反馈对输入阻抗的影响2.并联负反馈使并联负反馈使输入阻抗减小输入阻抗减小+-UiRbIdi RL+-UoBIfriAIirifrifIo 电流并联负反馈电流并联负反馈无反馈时:无反馈时
21、:ri=Ui/Idi有反馈时:有反馈时:rif=Ui/IiIi=If+IdiIf=BIIoIo=AIIdiIIiifBA1rrifbif/rRr 电压并联负反馈电压并联负反馈GRiifBA1rrifbif/rRr并联负反馈使并联负反馈使输入阻抗减小输入阻抗减小,减小的倍数减小的倍数等于等于反馈深度反馈深度输入输出阻抗的影响输入输出阻抗的影响 负反馈对输入阻抗的影响负反馈对输入阻抗的影响1.负反馈对输入阻抗的影响负反馈对输入阻抗的影响只取决于只取决于反馈在输入反馈在输入端的连接方式即端的连接方式即串联反馈和并联反馈串联反馈和并联反馈有关,而与有关,而与输出取样信号即电压反馈和电流反馈无关。输出输
22、出取样信号即电压反馈和电流反馈无关。输出的取样信号只影响的取样信号只影响A和和B的下标内容。的下标内容。2.串联负反馈串联负反馈使输入阻抗使输入阻抗增大增大,并联负反馈并联负反馈使输使输入阻抗入阻抗减小减小。增大或减小的。增大或减小的倍数倍数等于等于反馈的深度反馈的深度。输入输出阻抗的影响输入输出阻抗的影响 负反馈对输出阻抗的影响负反馈对输出阻抗的影响 负反馈对输出电阻的影响与输出取样的内容有关负反馈对输出电阻的影响与输出取样的内容有关,即与即与电压或电流反馈有关;而与输入端的连接方式无直接关系,电压或电流反馈有关;而与输入端的连接方式无直接关系,即与串联或并联反馈无关。即与串联或并联反馈无关
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