模电负反馈放大电路课件.ppt

1、1 半导体器件半导体器件 2 放大器分析基础放大器分析基础3 频率响应频率响应4 低频功率放大器低频功率放大器5 负反馈放大电路负反馈放大电路6 集成运算放大器集成运算放大器7 集成运算放大器的应用集成运算放大器的应用8 直流电源直流电源*电路仿真电路仿真课程内容课程内容 56学时学时 3.5学分学分1本章主要内容本章主要内容 定义：定义：反馈，瞬时极性法，正反馈与负反馈，反馈，瞬时极性法，正反馈与负反馈，直流反馈与交流反馈，电压反馈与电流反馈，串直流反馈与交流反馈，电压反馈与电流反馈，串联反馈与并联反馈，反馈电路的增益，深度负反联反馈与并联反馈，反馈电路的增益，深度负反馈馈 原理：原理：交流

2、负反馈的四种基本组态及其动态分交流负反馈的四种基本组态及其动态分析；负反馈四种组态对放大电路性能的影响析；负反馈四种组态对放大电路性能的影响 方法：方法：判断电路中是否引入了反馈及反馈的性质判断电路中是否引入了反馈及反馈的性质 根据需要在放大电路中引入合适的交流负反馈根据需要在放大电路中引入合适的交流负反馈 估算深度负反馈条件下的放大倍数估算深度负反馈条件下的放大倍数2第第5章章 负反馈放大电路负反馈放大电路5.1 反馈的基础知识反馈的基础知识5.2 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响5.3 深度复反馈电路的指标估算深度复反馈电路的指标估算5.4 负反馈放大电路的自激振荡负反

3、馈放大电路的自激振荡35.1 反馈的基础知识反馈的基础知识 反馈反馈在电子电路中，输出量的一部分或在电子电路中，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，进全部通过一定的电路形式作用到输入回路，进而影响其输入量的措施而影响其输入量的措施基本放大电路基本放大电路A A反馈网络反馈网络F F净输入净输入输出量输出量反馈量反馈量输入量输入量X Xi iX Xi iX Xf fX Xo o+-基本放大电路基本放大电路反馈网络反馈网络加法器加法器输入量输入量 输出量输出量 Xi Xo Xo Xf Xi,Xf Xi4 判断是否存在反馈判断是否存在反馈 有反馈通路有反馈通路 影响净输入量（反馈至

4、输入端不能接地）影响净输入量（反馈至输入端不能接地）-+uouiR1R2-+uoui-+uouiR反馈的分类及其判断方法反馈的分类及其判断方法5 正反馈：使放大电路净输入量增大正反馈：使放大电路净输入量增大 负反馈：使放大电路净输入量减小负反馈：使放大电路净输入量减小 瞬时极性法瞬时极性法 规定输入信号对地的瞬时极性规定输入信号对地的瞬时极性 逐级判断电流流向和电位极性逐级判断电流流向和电位极性 从而得到输出信号的极性从而得到输出信号的极性 判断反馈信号的极性判断反馈信号的极性-+uouiR2R1+负反馈负反馈-+uouiR1R2-+if负反馈负反馈+-uouiR2R1-+正反馈正反馈反馈的分

5、类及其判断方法反馈的分类及其判断方法6 直流反馈：反馈量只含有直流量；稳定静态工作点直流反馈：反馈量只含有直流量；稳定静态工作点 交流反馈：反馈量只含有交流量；改善动态指标交流反馈：反馈量只含有交流量；改善动态指标-+uouiR2R1直流反馈直流反馈-+uouiR2R1交流反馈交流反馈反馈的分类及其判断方法反馈的分类及其判断方法7交直流正负反馈判断交直流正负反馈判断瞬时极性法，瞬时极性法，典型例典型例+-交直流负反馈交直流负反馈反馈的分类及其判断方法反馈的分类及其判断方法+-负反馈负反馈+-8 电压反馈：电压反馈：反馈量取自输出电压反馈量取自输出电压 放大器、反馈网络、负载在取样端并联放大器、

6、反馈网络、负载在取样端并联 令令Uo或或RL=0，反馈量为，反馈量为0 电流反馈：电流反馈：反馈量取自输出电流反馈量取自输出电流 放大器、反馈网络、负载在取样端串联放大器、反馈网络、负载在取样端串联 令令Uo或或RL=0，反馈量不为，反馈量不为0-+uouiRLR1+-+uoiiRLR并联并联串联串联反馈的分类及其判断方法反馈的分类及其判断方法9 串联反馈：反馈量与串联反馈：反馈量与输入量输入量以电压形式叠加以电压形式叠加 信号源、放大器、反馈网络在比较端串联信号源、放大器、反馈网络在比较端串联 并联反馈：反馈量与并联反馈：反馈量与输入量输入量以电流形式叠加以电流形式叠加 信号源、放大器、反馈

7、网络在比较端并联信号源、放大器、反馈网络在比较端并联-+uouiRLR1+-+uoiiRLR串联串联并联并联反馈的分类及其判断方法反馈的分类及其判断方法 简单判别：简单判别：反馈量与输入量加在同一放大器的同一电极，反馈量与输入量加在同一放大器的同一电极，并联反馈；加在不同的电极，则为串联反馈。并联反馈；加在不同的电极，则为串联反馈。10反馈电路的增益反馈电路的增益AFAXXAiof 1闭环增益闭环增益 1+AF1，负反馈，负反馈 1+AF1，XiXf，Af=1/F，深度负反馈，深度负反馈 1+AF1，Af=1/F深度串联负反馈：深度串联负反馈：UiUf，Xi=0 深度并联负反馈：深度并联负反馈

8、：IiIf，Ii=0 基本放大电路基本放大电路A A反馈网络反馈网络F F净输入净输入输出量输出量反馈量反馈量输入量输入量X Xi iX Xi iX Xf fX Xo o+-5.3 深度负反馈放大电路的指标估算深度负反馈放大电路的指标估算AFAXXAiof 1闭环增益闭环增益点击跳过点击跳过运放举例运放举例24211RRRUUFofu 1211RRFUUUUAufoiouf -+uouiRLR1+-R2Uf 电压串联负反馈电压串联负反馈-+uouiRLR1+-UfIo 电流串联负反馈电流串联负反馈11RIRIIUFooofr 1RRFRURIURIUUALrLfLoiLoiouf 深度负反馈：

9、深度负反馈：1+AF1，Af=1/F深度串联负反馈：深度串联负反馈：UiUf，Xi=0 深度并联负反馈：深度并联负反馈：IiIf，Ii=0 25-+uoiiRLRIf-+uoiiRLR2+-R1IfIoRRIIUIFffofg1 ssusfossosousfRRRFRIURIUUUA 1 电压并联负反馈212212RRRIIRRRIIFooofi sLsuLsfLossLosousfRRRRRFRRIRIRIRIUUA)1(21 电流并联负反馈深度负反馈：深度负反馈：1+AF1，Af=1/F深度串联负反馈：深度串联负反馈：UiUf，Xi=0 深度并联负反馈：深度并联负反馈：IiIf，Ii=0

10、26（1）判断电路中引入的反馈性质）判断电路中引入的反馈性质（2）已知集成运放为理想运放。）已知集成运放为理想运放。R1=10k,R2=100k,RL=5k,R3=2k,求电压放大倍数求电压放大倍数Ausf。-+uouiR3R1+-R2RLUccIo 电流串联负反馈电流串联负反馈eRIRRRRI32132 3213112RRRRRIRIIUFeRofr 28520112 rLfLofoioufFRURIUUUUA深度负反馈：深度负反馈：1+AF1，Af=1/F深度串联负反馈：深度串联负反馈：UiUf，Xi=0 深度并联负反馈：深度并联负反馈：IiIf，Ii=0 27 电流串联负反馈电流串联负反

11、馈eeFFBEiRIUUUUeLceeLcCiLcCioufRRRRIRRIURRIUUA/)/()/(Rb1+UCCRcC1C2Rb2ReRLuouiIoLCCORRIU/P161例例5-5深度负反馈：深度负反馈：1+AF1，Af=1/F深度串联负反馈：深度串联负反馈：UiUf，Xi=0 深度并联负反馈：深度并联负反馈：IiIf，Ii=0 判断反馈性质，并判断反馈性质，并估算闭环电压增益估算闭环电压增益28 电流串联负反馈电流串联负反馈eeeecfofRIRIIUIUFeLcLcFiLcoioufRRRRRAURRIUUA/)/()/(Rb1+UCCRcC1C2Rb2ReRLuouiIoei

12、OFRUIA1P161例例5-5深度负反馈：深度负反馈：1+AF1，Af=1/F深度串联负反馈：深度串联负反馈：UiUf，Xi=0 深度并联负反馈：深度并联负反馈：IiIf，Ii=0 判断反馈性质，并判断反馈性质，并估算闭环电压增益估算闭环电压增益29 电压并联负反馈电压并联负反馈判断反馈性质，并判断反馈性质，并估算闭环电压增益估算闭环电压增益P162例例5-6+-+-fofiRUIIsfioufRRUUAsiiRIU 深度负反馈：深度负反馈：1+AF1，Af=1/F深度串联负反馈：深度串联负反馈：UiUf，Xi=0 深度并联负反馈：深度并联负反馈：IiIf，Ii=0 30ufube+C1Rb

13、1Rc1Rb21Rb22Rc2Re2ReCe2C3C2+Uccuoui+T1T2RfRLRe1Ce1Cf电压串联负反馈电压串联负反馈feeofuRRRUUF efufoioufRRFUUUUA 11P163例例5-7+-+判断反馈性质，并判断反馈性质，并估算闭环电压增益估算闭环电压增益深度负反馈：深度负反馈：1+AF1，Af=1/F深度串联负反馈：深度串联负反馈：UiUf，Xi=0 深度并联负反馈：深度并联负反馈：IiIf，Ii=0 31电流串联负反馈电流串联负反馈3313eefeefIRRRRI133113eeLefeefLCioufRRRRRRRIRIUUAP163例例5-8+-+判断反馈

14、性质，并判断反馈性质，并估算闭环电压增益估算闭环电压增益深度负反馈：深度负反馈：1+AF1，Af=1/F深度串联负反馈：深度串联负反馈：UiUf，Xi=0 深度并联负反馈：深度并联负反馈：IiIf，Ii=0 UfIfIe3UiUf=If Re1Uo=-IC3 RL32电压并联电压并联负反馈负反馈sfsoufRRUUAP164例例5-9+-+-判断反馈性质，并判断反馈性质，并估算闭环电压增益估算闭环电压增益深度负反馈：深度负反馈：1+AF1，Af=1/F深度串联负反馈：深度串联负反馈：UiUf，Xi=0 深度并联负反馈：深度并联负反馈：IiIf，Ii=0 IfIiIf=US/RSUo=-If R

15、f33+C1RC1R RC2C2Re2C2+UCCuouS+T1T2RFRLReRSCeRb电流并联电流并联负反馈负反馈feeefofiRRRIIIIF 2222222)()/()/()/(LsefesiLcsfLcesiLcoioufRRRRRRFRRRIRRIRIRRIUUA P165例例5-10判断反馈性质，并判断反馈性质，并估算闭环电压增益估算闭环电压增益深度负反馈：深度负反馈：1+AF1，Af=1/F深度串联负反馈：深度串联负反馈：UiUf，Xi=0 深度并联负反馈：深度并联负反馈：IiIf，Ii=0 34第第5章章 负反馈放大电路负反馈放大电路5.1 反馈的基础知识反馈的基础知识5

16、.2 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响5.3 深度复反馈电路的指标估算深度复反馈电路的指标估算5.4 负反馈放大电路的自激振荡负反馈放大电路的自激振荡35自激振荡现象自激振荡现象 在不加任何输入信号的情况下，放大电路仍会产生一定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。频率的信号输出。自激振荡条件自激振荡条件自激振荡自激振荡反馈深度反馈深度时，时，01 FA即即1 FA为为环环路路增增益益）（FA得自激振荡条件得自激振荡条件1FA180)12(argnFA幅值条件幅值条件相位条件相位条件（环路附加相移）（环路附加相移）FAAA 1f闭环增益闭环增益36

17、自激振荡条件自激振荡条件1FA180)12(argnFA幅值条件幅值条件相位条件相位条件（附加相移）（附加相移）相位条件是整个环路相移不含减法器相位条件是整个环路相移不含减法器 当反馈网络是纯电阻网络时，反馈网络没有相移，当反馈网络是纯电阻网络时，反馈网络没有相移，放大倍数也小于等于放大倍数也小于等于1，在此条件下：，在此条件下：单级负反馈放大电路最大相移不可能超过单级负反馈放大电路最大相移不可能超过90，因而不会，因而不会产生自激振荡，是稳定的；两级反馈电路也不会产生自激，产生自激振荡，是稳定的；两级反馈电路也不会产生自激，因为当附加相移为因为当附加相移为180时，相应的时，相应的|AF|小

18、于小于1，振幅条件，振幅条件不满足。而当出现三级以上反馈电路时，则容易产生自激振不满足。而当出现三级以上反馈电路时，则容易产生自激振荡。故在深度负反馈时，必需采取措施破坏其自激条件。荡。故在深度负反馈时，必需采取措施破坏其自激条件。37自激振荡条件自激振荡条件1FA180)12(argnFA幅值条件幅值条件相位条件相位条件（附加相移）（附加相移）自激振荡的判断方法自激振荡的判断方法 判断方法是，首先看相位条件，只有相位判断方法是，首先看相位条件，只有相位条件满足了，绝大多数情况下，只要条件满足了，绝大多数情况下，只要|AF|1，放大器将产生自激。如果相位条件不满足，放大器将产生自激。如果相位条

19、件不满足，则肯定不产生自激。则肯定不产生自激。381FA180)12(argnFA幅值条件幅值条件相位条件相位条件（附加相移）（附加相移）增益裕度增益裕度相位裕度相位裕度39消除自激方法消除自激方法破坏自激振荡条件破坏自激振荡条件减少反馈系数或反馈深度减少反馈系数或反馈深度加校正电路加校正电路40本章小结本章小结反馈反馈 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。作用到输入回路，用来影响其输入量的措施称为反馈。交流负反馈有四种组态：电压串联负反馈，电压并联负反馈，交流负反馈有四种组

20、态：电压串联负反馈，电压并联负反馈，电流串联负反馈，电流并联负反馈电流串联负反馈，电流并联负反馈反馈电路的增益反馈电路的增益 负反馈放大电路放大倍数的一般表达式为负反馈放大电路放大倍数的一般表达式为Af=A/(1+AF)深度负反馈，深度负反馈，1+AF1，Xi=0，Af=1/F 引入深度串联负反馈：引入深度串联负反馈：UiUf 引入深度并联负反馈：引入深度并联负反馈：IiIf 交流负反馈对放大电路性能的影响交流负反馈对放大电路性能的影响 使放大器的放大倍数下降和稳定性提高使放大器的放大倍数下降和稳定性提高 对输入电阻、输出电阻的影响对输入电阻、输出电阻的影响 串联负反馈使输入电阻提高；并联负反馈使输入电阻减小；串联负反馈使输入电阻提高；并联负反馈使输入电阻减小；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压负反馈使输出电阻减小；电流负反馈使输出电阻增大 减小非线性失真和抑制干扰、噪声减小非线性失真和抑制干扰、噪声 展宽通频带展宽通频带41Q&A问题、练习及解答问题、练习及解答4243