《电子技术基础》课件4-2.ppt

1、第4章:放大电路的反馈 p 反馈的基本概念与分类 （introduction to feedback）p 负反馈对放大器性能的改善 （negative feedback）p 负反馈放大器的分析方法 （negative feedback amplifier）l 负反馈放大器的自激振荡 （self-oscillation）4.2-1 提高放大倍数的稳定性（gain）FAAAF1在中频段：2)1(FAdAdAFAdAFAAdAFF.11p 闭环放大倍数的相对变化量仅为开环的(1+AF)分之一；p AF的稳定性是A的(1+AF)倍；代价是：AF 仅为A的(1+AF)分之一；p 对深度负反馈：AF1/F

2、 AF 仅决定于反馈网络，可获得更好的稳定性4.2 负反馈对放大器性能的改善4.2-2 减小非线性失真（non-linear distortion）UIUoAFUDUFAUIUoUD=UI-UFp 定量分析：开环时：Uo=A*UI+Uo2 A*UI为基波；Uo2为谐波 闭环时：UoF=A*UD+Uo2F A*UD为基波；Uo2F为谐波 闭环时增大UI，使得UD等于开环时的UI Uo2F=Uo2-A*F*Uo2F Uo2F=Uo2/(1+A*F)p 负反馈只能减小由于电路内部产生的非线性失真4.2 负反馈对放大器性能的改善4.2-3 展宽频带（bandwidth）p 高频段的放大倍数：HMHff

3、jAA1无反馈 有反馈HMMMHHHFfFAfjFAAFAAA)1(111FAAAMMMF1HMHFfFAf)1(p 同理，低频段：)1/(FAffMLLFp 通频带：)1(FABWBWMFp 增益-带宽积：BWABWAMFMF.20lg|AM|20lg|AMF|fLFfLfHfHF4.2 负反馈对放大器性能的改善电压串联负反馈电路中，基本放大电路的开环放大倍数为：AM=，上限频率：fH=7Hz，下限频率：fL=0；引入反馈后，闭环放大倍数为：AMF=10。510p 反馈深度：(1+AM*F)=AM/AMF=p 若AM的相对变化量为10%AMF的相对变化量为：10%/=0.001%p 负反馈放

4、大电路的通频带：BWF=fHF=*7=70kHz4104104104.2 负反馈对放大器性能的改善4.2-4 改变输入电阻和输出电阻（input and output resistance）p 串联负反馈增大输入电阻：RI=UD/II RIF=UI/II=(UD+UF)/II UF=A*F*UD RIF=(1+A*F)RI电压串联：RIF=(1+AU*FU)RI电流串联：RIF=(1+AG*FR)RIp 考虑反馈环外的电阻影响：RIF=RIF/RB1/RB2+VccRCRB1RERB2UIUFUDIIRIFRIAFRIFRIF4.2 负反馈对放大器性能的改善p 并联负反馈减小输入电阻：RI=U

5、I/ID RIF=UI/II=UI/(ID+IF)IF=A*F*ID RIF=RI/(1+A*F)电压并联：RIF=RI/(1+AR*FG)电流并联：RIF=RI/(1+AI*FI)p 考虑反馈环外的电阻影响：RIF=RIF/RB1/RB2+VccRCRB1RERB2UIIFIDIIRIFRIAFRIFRIF4.2 负反馈对放大器性能的改善4.2-4 改变输入电阻和输出电阻（input and output resistance）p 电压负反馈减小输出电阻：ROF=UO/IO IO=(UO-A*UD)/RO UD=UI-UF=-UF=-F*UO ROF=RO/(1+A*F)电压串联：ROF=R

6、O/(1+AU*FU)电压并联：ROF=RO/(1+AR*FG)p 考虑反馈环外的电阻影响：ROF=ROF/RCUI=0UFUDIOROFAFA*UDUORORCREROFROF4.2-4 改变输入电阻和输出电阻（input and output resistance）4.2 负反馈对放大器性能的改善p 电流负反馈增大输出电阻：ROF=UO/IO IO=(UO/RO)+A*ID ID=II-IF=-IF=-F*IO ROF=(1+A*F)RO电流串联：ROF=RO(1+AG*FR)电流并联：ROF=RO(1+AI*FI)p 考虑反馈环外的电阻影响：ROF=ROF/RCII=0IFIDIOROF

7、AFA*IDUORORCREROFROF4.2 负反馈对放大器性能的改善4.2-4 改变输入电阻和输出电阻（input and output resistance）总结：p 负反馈使放大电路增益的稳定度提高（1+AF）倍；p 负反馈使放大电路的通频带展宽（1+AF）倍；p 负反馈使放大电路的非线性失真减小（1+AF）倍；p 串联负反馈使放大电路的输入电阻提高（1+AF）倍；p 并联负反馈使放大电路的输入电阻减小（1+AF）倍；p 电压负反馈使放大电路的输出电阻减小（1+AF）倍；p 电流负反馈使放大电路的输出电阻提高（1+AF）倍；p 代价：闭环增益下降（1+AF）倍4.2 负反馈对放大器性能

8、的改善4.3-1 深度负反馈近似估算法p XD=XI-XFp A=Xo/XDp F=XF/Xop AF=Xo/XI=A/(1+A*F)p 当|1+A*F|1 深度负反馈（|1+A*F|A*F|）则有：AF1/F XFXI输入量 (XI)输出量 (XO)基本放大电路(A)反馈网络(F)净输入量 (XD)反馈量 (XF)p 对于电压串联负反馈，电压放大倍数 AUF1/Fp 对于其它三种负反馈，可利用 XFXI求得电压放大倍数 串联负反馈：UFUI，UD0 并联负反馈：IFII，ID04.3 负反馈放大器的分析方法4.3-2 四种组态深度负反馈放大倍数近似估算p 电压串联负反馈：F=UF/Uo=R2

9、/(R2+RF)AUF1/F=1+RF/R2p 电压并联负反馈：II=UI/R1 IF=-Uo/RF IIIF AUF=Uo/UI-RF/R1UIUORFR2R1UIUORFR14.3 负反馈放大器的分析方法p 电流并联负反馈：II=UI/R1 IF=-Io*R2/(RF+R2)=-(Uo/RL)*R2/(RF+R2)IIIF AUF=Uo/UI-RL*(RF+R2)/(R1R2)p 电流串联负反馈：UIUF=Io*RF Uo=Io*RL AUF=Uo/UI RL/RFUIUORLRFR1UIUORLRFR1R24.3-2 四种组态深度负反馈放大倍数近似估算4.3 负反馈放大器的分析方法判断右

10、图电路中引入了哪种组态的反馈求闭环电压放大倍数p 反馈信号取自输出端电流 在输入端以电压方式叠加 电流串联负反馈4.3 负反馈放大器的分析方法31133EEFEECFRRRRRIU)/(33LCCoRRIU13331)/)(EELCEEFioufRRRRRRRUUAiFUUC2C3C1Re2RfRc1Rc2Re1RLRsVCCVoVs判断右图电路中引入了哪种组态的反馈求在深度负反馈条件下的 AUSFp 反馈信号取自输出端电流 在输入端以电流方式叠加 电流并联负反馈p 深度负反馈条件下：II=US/RS IF=Io*RE2/(RF+RE2)Uo=Io*(RC2/RL)IIIF AUSF=Uo/U

11、S(1+RF/RE2)*(RC2/RL)/RS4.3 负反馈放大器的分析方法*4.4 负反馈放大器的自激振荡（self-oscillation）p 负反馈放大电路的闭环放大倍数：若：1+AF=0，则AF=：自激振荡负反馈放大电路自激振荡产生的条件：AF=-1 即：|AF|=1 ；argAF=(2n+1)|AU|AUMBWfLfH0-90-180-270ffAFAAF1p 阻容耦合单管共射放大电路中频段=180 在低频、高频段会产生090的附加相移 多级放大器，对某个频率，附加相移等于180，|AF|又足够大：振荡p 自激振荡的频率必在电路的低频段或高频段；p 单级或两级负反馈电路是稳定的；p 三级以上深度负反馈电路容易产生自激振荡4.3 负反馈放大器的分析方法习题：P158 4-4P159 4-94.3 负反馈放大器的分析方法