串联负反馈课件.ppt

1、17.1 反馈的基本概念与分类反馈的基本概念与分类7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式7.4 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7.5 深度负反馈条件下的近似计算深度负反馈条件下的近似计算7.2 负反馈放大电路的四种组态负反馈放大电路的四种组态7 反馈放大电路反馈放大电路27.1 反馈的基本概念与分类反馈的基本概念与分类二、直流反馈与交流反馈二、直流反馈与交流反馈三、正反馈与负反馈三、正反馈与负反馈四、串联反馈与并联反馈四、串联反馈与并联反馈一、什么是反馈一、什么是反馈五、电压反馈与电流反馈五、电压反馈与电流反馈3一、什么是反馈一、什么是反馈

2、将电子系统输出回路的电量（电压或电流）送回到输入将电子系统输出回路的电量（电压或电流）送回到输入回路的过程。回路的过程。hfeibicvceibvbehrevcehiehoe内部反馈内部反馈外部反馈外部反馈4外部反馈外部反馈举例说明举例说明:稳定工作点电路稳定工作点电路输入量：输入量：Vi、VBE、iB输出量：输出量：VO、VCE、iCTVBEiC iCiEiB5二、几个基本概念二、几个基本概念1.正向传输与反向传输正向传输与反向传输vIvO+-RL电路中只有正向传输，没有反电路中只有正向传输，没有反向传输，称为向传输，称为开环状态开环状态。正向传输正向传输信号从输入端到信号从输入端到输出端的

3、传输输出端的传输信号的正向传输信号的正向传输反向传输反向传输信号从输信号从输出端到输入端的传输出端到输入端的传输vIvO+-RLR2R1反馈传输反馈传输(通路通路)（反馈网络）（反馈网络）信号的正向传输信号的正向传输既有正向传输，又有反馈称为既有正向传输，又有反馈称为闭环闭环状态状态。6输出信号输出信号反馈放大电路反馈放大电路的输入信号的输入信号反馈信号反馈信号基本放大电路的输入基本放大电路的输入信号（净输入信号）信号（净输入信号）框图框图开环放大倍数：开环放大倍数：doXXAFIIDXXX闭环放大倍数：闭环放大倍数：AF=Xo/Xi反馈系数：反馈系数：ofXXF 7判断电路是否存在反馈通路判

4、断电路是否存在反馈通路反馈通路反馈通路（本级）（本级）反馈通路反馈通路（本级）（本级）反馈通路反馈通路（级间）（级间）8二、直流反馈与交流反馈二、直流反馈与交流反馈 根据反馈到输入端的信号是交流，还是直流，或同时存根据反馈到输入端的信号是交流，还是直流，或同时存在，来进行判别。在，来进行判别。直流反馈直流反馈交、直流反馈交、直流反馈9二、直流反馈与交流反馈二、直流反馈与交流反馈(a)直流通路直流通路 (b)交流通路交流通路10三、正反馈与负反馈三、正反馈与负反馈正反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变大了。正反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变大了。负反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变小

5、了。负反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变小了。从输出端看从输出端看从输入端看从输入端看正反馈：引入反馈后，使净输入量变大了。正反馈：引入反馈后，使净输入量变大了。负反馈：引入反馈后，使净输入量变小了。负反馈：引入反馈后，使净输入量变小了。净输入量可以是电压，也可以是电流。净输入量可以是电压，也可以是电流。11例：基本放大器，无反馈，净输例：基本放大器，无反馈，净输入量入量Vbe=Vi，电压放大倍数为：，电压放大倍数为：引入反馈后，净输入量引入反馈后，净输入量Vbe=Vi-Vf，电压放大倍数为：电压放大倍数为：可见，净输入量减小，放大倍数减小，所以是负反馈。可见，净输入量减小，放大倍数减小，

6、所以是负反馈。beLurRA =-RLrbe+（1+）ReAu12判别方法：判别方法：瞬时极性法瞬时极性法 即在电路中，从输入端开始，沿着信号流向，标出某一即在电路中，从输入端开始，沿着信号流向，标出某一时刻有关节点电压变化的斜率（正斜率或负斜率，用时刻有关节点电压变化的斜率（正斜率或负斜率，用“+”、“-”号表示）。号表示）。净输入量减小净输入量减小净输入量增大净输入量增大负反馈负反馈正反馈正反馈反馈通路反馈通路反馈通路反馈通路13级间反馈通路级间反馈通路净输入量减小净输入量减小级间负反馈级间负反馈14反馈通路反馈通路净输入量减小净输入量减小本级负反馈本级负反馈15四、串联反馈与并联反馈四、

7、串联反馈与并联反馈由反馈网络在放大电路输入端的连接方式判定由反馈网络在放大电路输入端的连接方式判定串联：输入以电压形式迭加（串联：输入以电压形式迭加（KVL）-vi+vid+vf=0 即即 vid=vi-vf并联：输入以电流形式迭加（并联：输入以电流形式迭加（KCL）ii-iid-if=0 即即 iid=ii-if串联串联并联并联16判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈并联反馈并联反馈级间反馈通路级间反馈通路xf(if)17判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈判断电路中的级间交流反馈是串联反馈还是并联反馈串联反馈串联反馈级间反馈

8、通路级间反馈通路xf(vf)18五、电压反馈与电流反馈五、电压反馈与电流反馈 电压反馈与电流反馈由反馈网络在放大电路输出端的取样电压反馈与电流反馈由反馈网络在放大电路输出端的取样对象决定。对象决定。电压反馈：反馈信号电压反馈：反馈信号xf和输出电压成比例，即和输出电压成比例，即xf=Fvo电流反馈：反馈信号电流反馈：反馈信号xf与输出电流成比例，即与输出电流成比例，即xf=Fio 并联结构并联结构串联结构串联结构19电压负反馈电压负反馈RL vo o xf xid vo 电压负反馈稳定输出电压电压负反馈稳定输出电压xf=Fvo，xid=xixf20电流负反馈电流负反馈RL io o xf xi

9、d io 电流负反馈稳定输出电流电流负反馈稳定输出电流xf=Fio，xid=xixf21判断方法：负载短路法判断方法：负载短路法 将负载短路，反馈量仍然存在将负载短路，反馈量仍然存在电流反馈。电流反馈。将负载短路（未接负载时，输出对地短路），反馈量为将负载短路（未接负载时，输出对地短路），反馈量为零零电压反馈。电压反馈。电压反馈电压反馈电流反馈电流反馈反馈通反馈通路路反馈通反馈通路路22电压反馈电压反馈反馈通路反馈通路237.2 负反馈放大电路的四种组态负反馈放大电路的四种组态二、电压并联负反馈放大电路二、电压并联负反馈放大电路三、电流串联负反馈放大电路三、电流串联负反馈放大电路四、电流并联负

10、反馈放大电路四、电流并联负反馈放大电路一、电压串联负反馈放大电路一、电压串联负反馈放大电路五、五、信号源对反馈效果的影响信号源对反馈效果的影响24一、电压串联负反馈放大电路一、电压串联负反馈放大电路输入端：输入端：vidid=vi-vf 稳定输出电压稳定输出电压RLvovfvid(=vivf)vo 根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压串联负反馈电压串联负反馈。输出端：输出端：fRRRVV11of25二、电压并联负反馈放大电路二、电压并联负反馈放大电路 输入端：输入端：iid=ii-if稳定输出电压稳定输出电压输出端：输出端：ffRVRVVinoof根

11、据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压串联负反馈电压串联负反馈26三、电流串联负反馈放大电路三、电流串联负反馈放大电路输入端：输入端：vid=vi-vf 稳定输出电流稳定输出电流 RL io vf(=ioRf)vi一定时 vi d io 输出端：输出端：vf=ioRf根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电流串联负反馈电流串联负反馈。27四、电流并联负反馈放大电路四、电流并联负反馈放大电路输入端：输入端：iid=ii-if稳定输出电流稳定输出电流电流控制的电流源电流控制的电流源输出端：输出端：11ofRRRiif根据

12、瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电流串联负反馈电流串联负反馈。28电压负反馈：稳定输出电压，具有恒压特性电压负反馈：稳定输出电压，具有恒压特性串联反馈：输入端电压迭加串联反馈：输入端电压迭加电流负反馈：稳定输出电流，具有恒流特性电流负反馈：稳定输出电流，具有恒流特性并联反馈：输入端电流迭加并联反馈：输入端电流迭加特点小结：特点小结：29反馈组态判断举例（交流）反馈组态判断举例（交流）(+)(-)(+)(+)级间电压串联负反馈级间电压串联负反馈(+)30电压并联负反馈电压并联负反馈反馈组态判断举例（交流）反馈组态判断举例（交流）31直流反馈直流反馈交、直流

13、反馈交、直流反馈(+)(+)(-)(+)(+)(+)电流串联负反馈电流串联负反馈反馈组态判断举例（交流）反馈组态判断举例（交流）32串联负反馈串联负反馈五、五、信号源对反馈效果的影响信号源对反馈效果的影响vid=vi-vf 则则vi最好为恒压源，即最好为恒压源，即信号源内阻信号源内阻Rs越小越好越小越好。要想反馈效果明显，就要想反馈效果明显，就要求要求vf变化能有效引起变化能有效引起vid的的变化。变化。33并联负反馈并联负反馈iid=ii-if 则则ii最好为恒最好为恒流流源，即信源，即信号源内阻号源内阻Rs越大越好越大越好。要想反馈效果明显，就要想反馈效果明显，就要求要求if变化能有效引起

14、变化能有效引起iid的的变化。变化。五、五、信号源对反馈效果的影响信号源对反馈效果的影响347.3 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式一、闭环增益的一般表达式一、闭环增益的一般表达式二、反馈深度讨论二、反馈深度讨论35开环增益开环增益idoxxA ofxxF 反馈系数反馈系数iofxxA 闭环增益闭环增益因为因为fiidxxx 所以所以iofxxA fidoxxx FxAxxooo/已知已知AFA 1fidixxx 闭环增益的一般表达式闭环增益的一般表达式即即AFAA 1f一、闭环增益的一般表达式一、闭环增益的一般表达式36负反馈放大电路中各种信号量的含义负反馈放大电

15、路中各种信号量的含义37一般负反馈一般负反馈称为反馈深度称为反馈深度)1(FA 时，时，11 )1(FA，FAA 时，时，11 )2(FA深度负反馈深度负反馈正反馈正反馈时，时，11 )3(FA，FAA 自激振荡自激振荡时，时，01 )4(FA，F A 一般情况下，一般情况下，A和和F都是频率的函数，当考虑信号频率的影都是频率的函数，当考虑信号频率的影响时，响时，Af、A和和F分别用分别用 、和和 表示。表示。fAAF即即FAAA 1f二、反馈深度讨论二、反馈深度讨论387.4 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二、减小非线性失真二、减小非线性失真三、抑制反馈环内噪声三、抑制

16、反馈环内噪声四、对输入电阻和输出电阻的影响四、对输入电阻和输出电阻的影响一、提高增益的稳定性一、提高增益的稳定性39一、提高增益的稳定性一、提高增益的稳定性闭环时闭环时FAAA 1f对对A求导得求导得2f)1(1ddAFAA 只考虑幅值有只考虑幅值有AFAA 1fAAAFAAd11dff 另一方面另一方面,在深度负反馈条件下在深度负反馈条件下FA1f 即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的线即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。负反馈的组态不同，稳定的增益不同负反馈的组态不同，稳定的增益不同（Av

17、f、Arf、Agf、Aif）即闭环增益相对变化量是开环时的即闭环增益相对变化量是开环时的AF 1140 若正弦波输入信号经放大后产生的失真波形为正半周若正弦波输入信号经放大后产生的失真波形为正半周大，负半周小。经过反馈后，在大，负半周小。经过反馈后，在F为常数的条件下反馈信为常数的条件下反馈信号也是正半周大，负半周小。号也是正半周大，负半周小。二、减小非线性失真二、减小非线性失真 它和输入信号相减后得到的净输入信号的波形却变成它和输入信号相减后得到的净输入信号的波形却变成正半周小，负半周大，这样就把输出信号的正半周压缩，正半周小，负半周大，这样就把输出信号的正半周压缩，负半周扩大，结果使正负半

18、周的幅度趋于一致，从而改善负半周扩大，结果使正负半周的幅度趋于一致，从而改善了输出波形。了输出波形。41Aouiuo加反馈前加反馈前加反馈后加反馈后ufuiudAoF+改善改善uouo42二、减小非线性失真二、减小非线性失真注：只能减少环内放大电路产生的失真，如果输入波形本身就注：只能减少环内放大电路产生的失真，如果输入波形本身就是失真的，即使引入负反馈，也无济于事。是失真的，即使引入负反馈，也无济于事。1：开环特性：开环特性2：闭环特性：闭环特性 在深度负反馈条件下在深度负反馈条件下:FA1F 即闭环增益只取决于反馈网络。即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的线性元件组成当反馈网络由

19、稳定的线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性，时，闭环增益将有很高的稳定性，线性度变好。线性度变好。FAAA 1F时，11 FA43三、抑制反馈环内噪声三、抑制反馈环内噪声nsVVNS VVVVVVVVFAAAVFAAAAVV211n2121so1 1 V比原有的信噪比提高了比原有的信噪比提高了 倍倍2VA电压的信噪比电压的信噪比 2VA增加一前置级增加一前置级 并认为该级为无噪声的并认为该级为无噪声的 2nsVAVVNS 新的信噪比新的信噪比 44四、对输入电阻和输出电阻的影响四、对输入电阻和输出电阻的影响 串联负反馈串联负反馈1.对输入电阻的影响对输入电阻的影响开环输入电阻开环输入电阻

20、Ri=vid d/ii因为因为 vf f=Fxo o xo o=Avidid闭环输入电阻闭环输入电阻 Rif=vi/ii所以所以 vi i=vidid+vf f=(1+=(1+AF)vidid闭环输入电阻闭环输入电阻 Rif=vi/iiiiid)1()1(RAFiAF v引入串联负反馈后，输入电阻增加了。引入串联负反馈后，输入电阻增加了。45 并联负反馈并联负反馈1.对输入电阻的影响对输入电阻的影响闭环输入电阻闭环输入电阻AFRR 1iif引入并联负反馈后，输入引入并联负反馈后，输入电阻减小了。电阻减小了。注意注意:反馈对输入电阻的影响仅限于环内，对环外不产生反馈对输入电阻的影响仅限于环内，对

21、环外不产生 影响。影响。46例例图中图中R1不在环内不在环内AFRR 1iif但是但是if1ifRRR 当当R1 时，反馈对时，反馈对Rif几乎没有影响。几乎没有影响。ifR 472.对输出电阻的影响对输出电阻的影响 电压负反馈电压负反馈482.对输出电阻的影响对输出电阻的影响闭环输出电阻闭环输出电阻ttofiRv 电压负反馈电压负反馈而而 Xid=-Xf=-Fvt idoottXARi v忽略反馈网络对忽略反馈网络对it的分流的分流FARiRoottof1 vtoottvvFARi 所以所以 引入电压负反馈后，输出电引入电压负反馈后，输出电阻减小了。阻减小了。492.对输出电阻的影响对输出电

22、阻的影响 电流负反馈电流负反馈闭环输出电阻闭环输出电阻osttof)1(RFAiR v引入电流负反馈后，输出电阻增引入电流负反馈后，输出电阻增大了。大了。注意注意:反馈对输出电阻的影响仅限于环内，对环外不产生影响。反馈对输出电阻的影响仅限于环内，对环外不产生影响。50 负反馈对放大电路性能的改善，是以牺牲增益为代价的，负反馈对放大电路性能的改善，是以牺牲增益为代价的，且仅对环内的性能产生影响。且仅对环内的性能产生影响。串联负反馈串联负反馈 并联负反馈并联负反馈 电压负反馈电压负反馈 电流负反馈电流负反馈 增大输入电阻增大输入电阻减小输入电阻减小输入电阻减小输出电阻，稳定输出电压减小输出电阻，稳

23、定输出电压增大输出电阻，稳定输出电流增大输出电阻，稳定输出电流517.5 深度负反馈条件下的近似计算深度负反馈条件下的近似计算一、深度负反馈的特点一、深度负反馈的特点二、举例二、举例52一、深度负反馈的特点一、深度负反馈的特点即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关 11 FA由于由于FAAA 1f则则FFAA1 又因为又因为iofXXA ofXXF 代入上式代入上式ifXX 得得（也常写为（也常写为 xf xi）0fiid XXX净输入量近似等于零净输入量近似等于零由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路

24、“两虚两虚”的概念的概念输入量近似等于反馈量输入量近似等于反馈量（xid 0）53串联负反馈，输入端电压求和串联负反馈，输入端电压求和0iidid riv深度负反馈条件下深度负反馈条件下 xid=xi-xf 0 虚短虚短虚断虚断虚短虚短虚断虚断并联负反馈，输入端电流求和并联负反馈，输入端电流求和vid=vi-vf 0iid=ii-if 0vid=iid ri 054二、举例二、举例 电压串联负反馈电压串联负反馈反馈系数反馈系数ofvvv F 实际上该电路就是第实际上该电路就是第2章介绍的同相比例放大电路，该结章介绍的同相比例放大电路，该结果与第果与第2章所得结果相同章所得结果相同 设电路满足深度负反馈条件，试写设电路满足深度负反馈条件，试写出该电路的闭环电压增益表达式。出该电路的闭环电压增益表达式。解：解：根据虚短、虚断根据虚短、虚断f11RRR 闭环增益闭环增益（就是闭环电压增益）（就是闭环电压增益）iofvvv AvF1 1f1RR