第5章放大器中负反馈课件.ppt

1、 第第5章章 放大器中的负反馈放大器中的负反馈 内容：内容：1 反馈放大器的基本概念反馈放大器的基本概念 2 负反馈对放大器性能的影响负反馈对放大器性能的影响 3 深度负反馈的计算深度负反馈的计算 5.1 反馈放大器的基本概念反馈放大器的基本概念一、组成一、组成 将放大器的输出量将放大器的输出量(电流或电压电流或电压)，通过反馈网络，送回到，通过反馈网络，送回到放大器的输入回路，并同输入信号一起参与放大器的输入控制，放大器的输入回路，并同输入信号一起参与放大器的输入控制，使放大器的某些性能获得有效改善。使放大器的某些性能获得有效改善。反馈放大器的基本框图反馈放大器的基本框图fiixxx假设单向

2、化条件假设单向化条件：基本放大器的传输方向为输入到输出；：基本放大器的传输方向为输入到输出；反馈网络的传输方向为输出到输入。反馈网络的传输方向为输出到输入。图中箭头方向就是信号的传输方向。图中箭头方向就是信号的传输方向。ixfx基本放大器的净输入信号（误差信号）反馈信号反馈放大器的基本方程反馈放大器的基本方程基本放大器的增益基本放大器的增益(开环增益开环增益)反馈系数反馈系数 闭环增益闭环增益ioxxAoffxxk iofxxA FATAxxAxxxAxxAiffiiiof11环路增益环路增益反馈深度反馈深度AkTFAkxxxxxxTffioofif11AkAAff1增益下降增益下降反馈极性反

3、馈极性负反馈负反馈：若反馈使加到基本放大器输入端的信号减若反馈使加到基本放大器输入端的信号减 弱，即弱，即xixi-xf正反馈正反馈：若反馈使基本放大器输入端的信号增强，若反馈使基本放大器输入端的信号增强，即即xixi+xf负反馈负反馈：多用于改善放大器的性能；：多用于改善放大器的性能；正反馈正反馈：多用于振荡电路中。：多用于振荡电路中。负反馈具有自动调节作用负反馈具有自动调节作用:稳定一定，外界因素变化foifoiAxxxxAx二、反馈放大器的分类二、反馈放大器的分类按按输出端输出端的连接方式的连接方式电压反馈电压反馈电流反馈电流反馈按按输入端输入端的连接方式的连接方式串联反馈串联反馈并联反

4、馈并联反馈四种反馈类型四种反馈类型：电压串联反馈；电流串联反馈；电压串联反馈；电流串联反馈；电压并联反馈；电流并联反馈电压并联反馈；电流并联反馈 电压反馈：电压反馈：输出端输出端并联并联连接连接电流反馈：电流反馈：输出端输出端串联串联连接连接 反馈网络反馈网络串联串联在输入回路中，输入信号支路与反馈支路不在输入回路中，输入信号支路与反馈支路不接在同一节点上，接在同一节点上，反馈网络反馈网络并联并联在输入回路中，输入信号支路与反馈支路接在输入回路中，输入信号支路与反馈支路接在同一节点上，在同一节点上，串联反馈串联反馈 并联反馈并联反馈串联反馈和并联反馈串联反馈和并联反馈实现电压比较的反馈称为串联

5、反馈实现电压比较的反馈称为串联反馈 vi=vi-vf 实现电流比较的反馈称为并联反馈实现电流比较的反馈称为并联反馈 ii=ii-if 串联反馈；串联反馈；并联反馈并联反馈 举例举例：举例举例：差分放大器中引入串联反馈和并联反馈差分放大器中引入串联反馈和并联反馈 串联反馈串联反馈 并联反馈并联反馈 四种典型的负反馈组态电路四种典型的负反馈组态电路电压串联负反馈电压串联负反馈电流串联负反馈电流串联负反馈电压并联负反馈电压并联负反馈电流并联负反馈电流并联负反馈 对于对于串联串联反馈，反馈，要求输入信号源宜取要求输入信号源宜取电压源电压源。对于对于并联并联反馈，要求输入信号源宜取反馈，要求输入信号源宜

6、取电流源电流源。fssvvvfssiiiSfSSSfsAkATAA11三、反馈类型判别三、反馈类型判别 判别反馈类型的一般步骤是：判别反馈类型的一般步骤是：（1）是电压反馈还是电流反馈，）是电压反馈还是电流反馈，（2）是串联反馈还是并联反馈）是串联反馈还是并联反馈(反馈信号是电压还是电流反馈信号是电压还是电流)，（3）反馈极性：是正反馈还是负反馈。）反馈极性：是正反馈还是负反馈。反馈极性的判别一般采用反馈极性的判别一般采用瞬时极性法瞬时极性法，首先假设输入信号首先假设输入信号的瞬时极性，然后分析反馈信号的极性，比较两者之间的相位关的瞬时极性，然后分析反馈信号的极性，比较两者之间的相位关系即可分

7、清是正反馈还是负反馈。系即可分清是正反馈还是负反馈。电流串联负反馈电流串联负反馈R2：电压并联负反馈：电压并联负反馈RE：直流电流串联负反馈：直流电流串联负反馈举例举例电流串联负反馈电流串联负反馈电压并联负反馈电压并联负反馈电压串联负反馈电压串联负反馈电流并联负反馈电流并联负反馈电流串联正反馈电流串联正反馈(a)电路；电路；(b)闭环传输特性闭环传输特性电压并联负反馈电压并联负反馈电压串联负反馈电压串联负反馈5.2 负反馈对放大器性能的影响负反馈对放大器性能的影响一、负反馈提高增益稳定性一、负反馈提高增益稳定性 工作环境变化工作环境变化(如温度如温度)会导致放大器的放大倍数不稳定。会导致放大器

8、的放大倍数不稳定。负反馈具有自动调节作用，能稳定放大器的增益。负反馈具有自动调节作用，能稳定放大器的增益。ffffffffffffffkAkAAAAAkAAAdAAkAAdAAkAkAdAAkdAAkAA111111111)1(112增益稳定性提高增益稳定性提高深度负反馈条件：深度负反馈条件：11Akf 对于不同类型的负反馈，对于不同类型的负反馈，由于取样信号、比较信号的不同，由于取样信号、比较信号的不同，A、kf、Af所表示的含义是不同的，也就是说不同类型的负反所表示的含义是不同的，也就是说不同类型的负反馈，其稳定量是不同的。馈，其稳定量是不同的。对于电压串联负反馈，由于稳定量是闭环电压增益

9、，而信对于电压串联负反馈，由于稳定量是闭环电压增益，而信号源接近恒压源，故输出电压是稳定的。号源接近恒压源，故输出电压是稳定的。对于电压并联负反馈，由于稳定量是闭环互阻增益，而信对于电压并联负反馈，由于稳定量是闭环互阻增益，而信号源接近恒流源，故输出电压是稳定的。号源接近恒流源，故输出电压是稳定的。对于电流串联负反馈，由于稳定量是闭环互导增益，而信对于电流串联负反馈，由于稳定量是闭环互导增益，而信号源接近恒压源，故输出电流是稳定的。号源接近恒压源，故输出电流是稳定的。对于电流并联负反馈，由于稳定量是闭环电流增益，而信对于电流并联负反馈，由于稳定量是闭环电流增益，而信号源接近恒流源，故输出电流是

10、稳定的。号源接近恒流源，故输出电流是稳定的。由此可见，引入电压负反馈，可以使输出电压稳定；引入由此可见，引入电压负反馈，可以使输出电压稳定；引入电流负反馈，可以使输出电流稳定。引入何种类型负反馈，电流负反馈，可以使输出电流稳定。引入何种类型负反馈，要要视具体情况而定。视具体情况而定。例例1 设计一个负反馈放大器，要求闭环放大倍数设计一个负反馈放大器，要求闭环放大倍数Af=100,当开当开环放大倍数环放大倍数A变化变化10%时，时，Af的相对变化量在的相对变化量在0.5%以内，以内，试确定开环放大倍数试确定开环放大倍数A及反馈系数及反馈系数kf值。值。解解 因为因为ffffffffAkAAAAA

11、AAkFAAAkAA120%5.0%10/111%95.02000191919120200020100)1(AkAkAkAAffff二、输入和输出电阻二、输入和输出电阻1、输入电阻、输入电阻)1()1()1(AkRTRvvivivvivRfiiifiiifiiiiffiiifiifiiiiifAkRTRiiiviivivR11)1(1串联串联并联并联增大增大减小减小2、输出电阻、输出电阻 输出阻抗的大小反映了当负载变化时，其输出电压或输出输出阻抗的大小反映了当负载变化时，其输出电压或输出电流的稳定程度。电流的稳定程度。若输出阻抗很小，则当负载变化时，放大器的输出电压比若输出阻抗很小，则当负载变

12、化时，放大器的输出电压比较稳定；较稳定；反之，若输出阻抗很大，则当负载变化时，放大器的输出反之，若输出阻抗很大，则当负载变化时，放大器的输出电流就比较稳定。电流就比较稳定。电压负反馈电压负反馈能使输出电压比较稳定，这就意味着能使输出电压比较稳定，这就意味着输出阻抗输出阻抗的减小；的减小；电流负反馈电流负反馈能稳定输出电流，这就意味着能稳定输出电流，这就意味着输出阻抗的增加输出阻抗的增加。三、失真三、失真1、负反馈使放大器通频带展宽负反馈使放大器通频带展宽，线性失真减小，线性失真减小频带展宽的程度与反馈深度有关。频带展宽的程度与反馈深度有关。无反馈放大器的频率响应有负反馈放大器的频率响应增益AI

13、AI3 dBAIfAIf3 dBfLffLfH无反馈放大器的带宽负反馈放大器的带宽fHff(频率)AIf是闭环中频放大倍数，它比开环中频放大倍数减小了是闭环中频放大倍数，它比开环中频放大倍数减小了(1+kfA)2、减小非线性失真减小非线性失真 图图(a)中，设基本放大器的输入信号为正弦信号时中，设基本放大器的输入信号为正弦信号时,输出电压输出电压波形的正半周大些波形的正半周大些,而负半周小些（设基本放大器输出电压与而负半周小些（设基本放大器输出电压与输入电压同相）。输入电压同相）。设法使加到基本放大器输入端的信号波形的正半周小而设法使加到基本放大器输入端的信号波形的正半周小而负半周大负半周大,

14、这在一定程度上弥补了基本放大器正负半周放大能这在一定程度上弥补了基本放大器正负半周放大能力不对称的缺陷力不对称的缺陷,使输出波形变好。负反馈减小非线性失真的使输出波形变好。负反馈减小非线性失真的原理就在于此。原理就在于此。由图由图(b)可知可知,由于输出电压由于输出电压vo波形上大下小波形上大下小,vf波形自然也波形自然也是上大下小是上大下小,而而 ，相减的结果使得，相减的结果使得 波形变成上波形变成上小下大小下大,通常称基本放大器输入信号通常称基本放大器输入信号 的失真为的失真为预失真预失真。而这种预失真的信号经过放大后而这种预失真的信号经过放大后,可以得到接近于不失真可以得到接近于不失真的

15、信号。的信号。fiivvviviv负反馈减小非线性失真举例负反馈减小非线性失真举例（a）无负反馈电路及输出电压无负反馈电路及输出电压vo波形波形;（b）有负反馈电路及）有负反馈电路及输出电压输出电压vo波形波形 5.4 深度负反馈深度负反馈条件条件:1+kfA1 或或 1+kfAS1则则fsfsfsfffkAkAAkAkAA1111或串联反馈串联反馈并联反馈并联反馈0ififRR电压反馈电压反馈电流反馈电流反馈ofofRR0fviOvfkvvA1ifiOifkiiA1fgiOrfkivA1rfiOgfkviA1画反馈网络画反馈网络,求反馈系数求反馈系数 负反馈的分析负反馈的分析,一定要满足单向

16、化条件一定要满足单向化条件,画反馈网络时画反馈网络时,要要消除输入信号通过反馈网络的直通效应。消除输入信号通过反馈网络的直通效应。画法画法：将反馈放大器的输入端短接将反馈放大器的输入端短接(对并联反馈对并联反馈)或开路或开路(对串联对串联反馈反馈)。反馈系数的求法：反馈系数的求法：输出信号通过反馈网络产生的反馈信号，它们的比值就输出信号通过反馈网络产生的反馈信号，它们的比值就是反馈系数。是反馈系数。例1电压串联负反馈电压串联负反馈,反馈网络由反馈网络由R9和和R10组成。在组成。在深反馈条件下深反馈条件下811501215019109.RRRvvkAfofvvf例例2电流并联负反馈电流并联负反

17、馈,反馈网络由反馈网络由Re2和和Rf组成。组成。在深反馈条件下在深反馈条件下9.31.5151.5122efefofiifRRRIIkA例例3电压并联负反馈电压并联负反馈,反馈网络由反馈网络由Rf组成。组成。在深反馈条件下在深反馈条件下ffoofofgrfRRvvivkA1例例4电流串联负反馈放大器电流串联负反馈放大器,反馈网络由反馈网络由Re1,Re3和和Rf组成。组成。在深反馈条件下在深反馈条件下 31311eeefeforfgfRRRRRvikA反馈放大器例题分析反馈放大器例题分析 例例1 两级放大电路如图所示。两级放大电路如图所示。(1)为进一步提高输出电压稳定度，试正确引入反馈。为

18、进一步提高输出电压稳定度，试正确引入反馈。(2)计算引入反馈后的闭环放大倍数计算引入反馈后的闭环放大倍数Avf=?(3)若一定要求引入电压并联负反馈，电路应如何改接若一定要求引入电压并联负反馈，电路应如何改接?解解(1)为进一步提高输出电压稳定度，必须引入电压负反馈，如为进一步提高输出电压稳定度，必须引入电压负反馈，如图虚线所示。这有两种可能：一种是将反馈引至图虚线所示。这有两种可能：一种是将反馈引至T1管栅极管栅极(开关开关Sb)构成并联反馈；另一种是将反馈引至构成并联反馈；另一种是将反馈引至T2栅极栅极(开关开关Sa)构构成串联反馈。问题的关键是哪一种能保证是成串联反馈。问题的关键是哪一种能保证是“负反馈负反馈”。根据。根据瞬时极性判别法，将各点信号的极性标于图中。判断结果，开瞬时极性判别法，将各点信号的极性标于图中。判断结果，开关关S接接a点，构成了电压串联负反馈，而接点，构成了电压串联负反馈，而接b点则为正反馈，所点则为正反馈，所以电路应将开关以电路应将开关S接接a点。点。(2)引入电压串联负反馈后的闭环增益引入电压串联负反馈后的闭环增益Avf为为 1111RRRkAffvvf(3)若一定要求引入电压并联负反馈，最简单的若一定要求引入电压并联负反馈，最简单的办法是将第一级输出由办法是将第一级输出由T1管漏极改为管漏极改为T2管的漏极。管的漏极。