第9章2负反馈举例-《电路与模拟电子技术原理》教学课件.ppt

1、电路与模拟电子技术电路与模拟电子技术原理原理第九章负反馈放大器10:04:481第9章 负反馈放大器p9.1 负反馈p9.2 负反馈放大电路p9.3 负反馈放大电路举例10:04:4829.3 负反馈放大电路分析举例p9.3.1 判断反馈类型p9.3.2 深度负反馈放大电路的近似估算10:04:4839.3.1 判断反馈类型判断反馈一般步骤为：（1）找到反馈通路（有反馈还是无反馈）；（2）判断反馈信号类型（直流反馈还是交流反馈）；（3）判断输入端叠加方式（串联反馈还是并联反馈）；（4）判断输出端取样方式（电压反馈还是电流反馈）；（5）判断反馈极性（正反馈还是负反馈）。10:04:4841找到反

2、馈通路p找到反馈通路（有反馈还是无反馈）n反馈通路是输出信号影响输入信号的路径，反馈存在的前提是电路中存在反馈通路。n如果反馈通路都没有了，反馈自然也就不存在了。10:04:4852判断反馈信号类型p判断反馈信号类型（直流反馈还是交流反馈）n如果反馈通路只允许直流信号通过，则为直流反馈；n如果反馈通路只允许交流信号通过，则为交流反馈；n如果交、直流信号都允许通过，则为交、直流反馈。10:04:4863判断输入端叠加方式p判断输入端叠加方式（串联反馈还是并联反馈）n如果输入通路与和反馈通路接在不同点，说明输入信号和反馈信号以电压方式叠加，则为串联反馈；n如果输入通路与和反馈通路接在同一点，说明输

3、入信号和反馈信号以电流方式叠加，则为并联反馈。10:04:4874判断输出端取样方式p判断输出端取样方式（电压反馈还是电流反馈）n如果uo置零，反馈信号即消失，就是电压反馈；n如果io置零，反馈信号即消失，就是电流反馈。10:04:4885判断反馈极性p判断反馈极性（正反馈还是负反馈）n反馈的本质就是将输出量送回到输入端去影响净输入量，净输入量再通过基本放大电路放大，去影响输出量的过程。n如果反馈量增强了净输入量，则输出量也将被增强，这就是正反馈；n如果反馈量削弱了净输入量，则输出量也将被削弱，这就是负反馈。10:04:489瞬时极性法p所谓瞬时极性，就是信号的瞬时变化，信号增大时称其瞬时极性

4、为正，信号减小时称其瞬时极性为负。p瞬时极性法是通过比较有反馈与无反馈时电路状态的变化来判断反馈极性。10:04:4810瞬时极性法的具体步骤(1)首先考虑无反馈时的情况：n假设反馈通路不存在，基本放大电路的净输入量xi就等于输入量xi。n假定输入量xi瞬时增大，沿前向通路确定xo的瞬时变化。10:04:4811瞬时极性法的具体步骤(2)再考虑有反馈时的情况：n假设反馈通路与输入通路正常连接，从输出端沿反馈通路反向推导，确定反馈量xf的瞬时变化。n如果反馈量xf与输入量xi叠加后所得到的净输入量xi比输入量xi（它就是无反馈时的净输入量）更大，说明xi瞬时增大，可知反馈为正反馈；反之则为负反馈

5、。10:04:4812瞬时极性法（续）p如果变量瞬时增大，用正号(+)或表示；如果变量瞬时减小，用负号(-)或表示。p假定输入量瞬时增加，所以如果闭环反馈后的净输入量也瞬时增加，就说明反馈是正反馈，反之则为负反馈。p如果xi和xi的都标示为正，则为正反馈；如果xi标示为正而xi标示为负，则为负反馈。10:04:4813xi、xf、xi和xo究竟电压还是电流p应根据具体的反馈类型来确定。n串联反馈，xi、xf、xi对应ui、uf、ui（输入端电压叠加）；n并联反馈，xi、xf、xi对应ii、if、ii（输入端电流叠加）；n电压反馈，xo对应uo（输出端电压采样）；n电流反馈，xo对应io（输出端

6、电流采样）。10:04:4814判断反馈类型举例【例9-2】判断图9-12(a)所示电路的反馈类型。10:04:4915负反馈放大倍数举例（续）【解】（1）图9-12(a)电路中存在着由电阻Rf所构成的反馈通路；（2）反馈通路既能反馈直流信号，也能反馈交流信号，所以是交、直流反馈；（3）从输入端看，输入通路与和反馈通路接在同一点，可知为并联反馈。输入电流ii、反馈电流if，净输入电流i-，三者之间关系为 iii-iiif 10:04:4916负反馈放大倍数举例（续）（4）从输出端看，输出电压uo影响反馈信号if的表达式为if(u-uo)/Rf 如果uo置零，则反馈信号if将与输出信号无关，即反

7、馈信号因输出电压的置零而消失，由此可知为电压反馈。（5）最后判断反馈极性。uiuoifii 可知反馈极性为负。10:04:4917负反馈放大倍数举例（续）综合起来，可知图9-12(a)的反相比例电路的反馈类型为交、直流电压并联负反馈。图9-12(a)改画为图9-12(b)，更加符合电压并联负反馈框图。10:04:4918负反馈放大倍数举例（续）【例9-3】判断图9-13(a)所示电路的反馈类型。【解】反馈类型为交、直流电流串联负反馈。10:04:49199.1.3 相移、正反馈与自激振荡图9-13(a)可改画为图9-13(b)10:04:49209.3 负反馈放大电路分析举例p9.3.1 判断

8、反馈类型p9.3.2 深度负反馈放大电路的近似估算10:04:49219.3.2 深度负反馈放大电路的近似估算p1深度负反馈的两个特征p2反馈系数的概念及其计算p3深度负反馈放大电路的特性p4深度负反馈放大电路的性能估算10:04:49221深度负反馈的两个特征p当负反馈系统满足1+AF1时，称为深度负反馈。p深度负反馈系统的两个重要特征n闭环放大倍数只取决于反馈系数；n净输入信号为零xixixf0 f11AAAAFAFF10:04:49232反馈系数的概念及其计算p当利用Af1/F这个特性来计算深度负反馈的放大倍数时，必须首先确定反馈系数F。p反馈系数F仅仅反映了反馈网络自身的特性，如图9-

9、14(b)所示。10:04:4924反馈系数的概念（续）p与四种组态的负反馈放大电路所对应的，是四种类型的反馈网络，每一种反馈网络的类型由其输入和输出信号的类型决定。p下面我们利用戴维南-诺顿定理来理解反馈原理。10:04:4925电压串联反馈网络的反馈系数ufFuuuo 10:04:4926电压并联反馈网络的反馈系数ifFiuuo 10:04:4927反馈系数取决于反馈组态p同样元件、同样结构的电路，应用于不同组态的反馈网络，其反馈系数也是不同的。p反馈系数取决于反馈网络的输入信号和输出信号。10:04:4928反馈系数的计算举例（续）【例9-4】图9-16(a)是一个仅有一个电阻的反馈网络

10、，计算其用于电压串联反馈组态和电压并联反馈组态是的反馈系数。10:04:4929反馈系数的计算举例（续）【解】用于电压串联反馈组态时，反馈系数应该用图9-16(b)的反馈输出开路电压计算FFuuuf/uo1 10:04:4930反馈系数的计算举例（续）当被用于电压并联反馈组态时，反馈系数应该用图9-16(c)的反馈输出短路电流计算FFiuif/uo1/Rf 10:04:4931反馈系数的计算准则归纳p简单地讲，计算反馈系数时，p如果反馈信号为电压，则应以反馈输出端的开路电压为准；p如果反馈信号为电流，则应以反馈输出端的短路电流为准。10:04:49323深度负反馈放大电路的特性p因为负反馈放大

11、器也是一种线性网络，所以线性电路的定理和分析方法，都可以用于分析负反馈放大电路。p但是当电路比较复杂时，这类方法的计算量就显得太大了，p对于深度负反馈放大电路，在精确度要求不是很高的情况下，可采用估算法分析其放大性能。10:04:4933（1）深度负反馈的输入电阻p负反馈放大电路的输入电阻随输入端叠加方式的不同而不同。p在深度负反馈的条件下，1AF1n串联深度负反馈的闭环输入电阻无穷大。Rif(Series-Feed)(1AF)Rin并联深度负反馈的闭环输入电阻为零。pRif(Shunt-Feed)Ri/(1AF)010:04:4934（2）深度负反馈的输出电阻p因为1AF1，所以估算时，可认

12、为n电压深度负反馈的闭环输出电阻为零Rof(Voltage-Feed)Ro/(1AF)0 n电流深度负反馈的闭环输出电阻为无穷大Rof(Current-Feed)(1AF)Ro 10:04:4935（3）理解Af1/F时，注意Af和F的含义p对于不同组态的负反馈放大电路，xi、xf、xi和xo所对应的电路变量不同，Af1/F中的Af、F的含义也不同。10:04:4936（4）理解xixixf0时，注意xi的含义p串联深度负反馈的虚短p并联深度负反馈的虚断10:04:4937串联深度负反馈的虚短p对于串联深度负反馈，xi、xf、xi是电压量，因此uiuiuf0n说明外加输入电压端子与反馈电压端子

13、之间的“虚短”。ufui n外加输入电压几乎全部转化为反馈电压 10:04:4938并联深度负反馈的虚断p对于并联负反馈，xi、xf、xi是电流量，因此iiiiif0 n净输入电流为零，称之为外加输入电压端子与反馈电压端子之间“虚断”。ifii n外加输入电流几乎全部转化为反馈电流。10:04:49394深度负反馈放大电路的性能估算p虚短虚断法：利用净输入信号为零，即“虚短”和“虚断”的概念，计算放大性能。p反馈系数法：是利用Af1/F，先计算相应的Af，再利用“闭环串联负反馈对外加输入电压无阻碍、闭环并联负反馈对外加输入电流无阻碍”的特性，实现信号源与环内放大电路的解耦，形成多级电路，逐级计

14、算放大倍数。10:04:4940反馈系数法估算举例【例9-5】用“反馈系数法”计算图9-17(a)电路的闭环电压表达式。10:04:4941反馈系数法估算举例（续）【解】根据【例9-2】可知，电阻Rf引入了电压并联负反馈；又根据【例9-4】，反馈系数F为反馈网络的反馈输出短路电流与uo之比Fif/uo1/Rf 根据深度负反馈的特征，被电压并联负反馈通路所包围的闭环放大倍数Auif为 Auif1/FRf 10:04:4942反馈系数法估算举例（续）请读者注意，Auif所对应的范围是图9-17虚线框所包围的部分，暂且称之为“负反馈闭环放大电路”，它的输入信号是外加输入电流ii，输出信号是输出电压u

15、o，二者关系为 uoAuifiiRfii 如果把虚线框所示的“负反馈闭环放大电路”看成一个整体，对外加输入电流ii而言，它是一个对ii无阻碍的开环放大器。10:04:4943反馈系数法估算举例（续）把图9-17(a)电路的信号输入部分等效为图9-17(b)点线框部分10:04:4944反馈系数法估算举例（续）可知，它对“负反馈闭环放大电路”的输出电流为 iiui/Ri 从而与前文中用“虚短虚断法”所得到的结果相同。iifififouRRRuRiRu10:04:4945反馈系数法估算举例（续）【例9-6】假定图9-18(a)所示电路满足深度负反馈条件，请用“反馈系数法”计算电路的闭环电压放大倍数

16、。10:04:4946反馈系数法估算举例（续）【解】根据【例9-3】可知，电阻Re引入了电流串联负反馈；因为只要求计算闭环电压放大倍数，所以无需考虑直流反馈；交流电流串联负反馈的反馈系数F为反馈网络的反馈开路输出交流电压ue与集电极交流电流ic之比，于是Fue/icue/ieRe 10:04:4947反馈系数法估算举例（续）所有计算只考虑交流等效电路即可10:04:4948反馈系数法估算举例（续）根据深度负反馈的特征，被电流串联负反馈通路所包围的闭环放大倍数Aiuf为Aiuf1/F1/Re Aiuf为图9-18虚线框所包围的“负反馈闭环放大电路”的放大倍数，它的输入信号是外加输入电压ui，集电

17、极交流电流ic，二者关系为icAiufuiui/Re 又因为icuo/RL 10:04:4949反馈系数法估算举例（续）所以uo/RLui/Re 最后得到9-18(a)电路在深度负反馈时的电压放大倍数其中RLRc/RL ieLouRRueLiouuRRuuA10:04:4950反馈系数法估算举例（续）在【例7-2】中，我们使用等效电路法所得到的电压放大倍数时 当足够大，即电路处于深度负反馈时，得到与“反馈系数法”相同的结果 ebeLiLibLbio)1(uRrRRRRIRIUUAeLebeL)1(uRRRrRA10:04:4951反馈系数法估算举例（续）【例9-7】假定图9-18(a)所示电路

18、满足深度负反馈条件，请用“虚短虚断法”计算电路的闭环电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。10:04:4952反馈系数法估算举例（续）【解】（1）求电压放大倍数。根据【例9-3】可知，电阻Re引入了电流串联负反馈；因为只要求计算闭环电压放大倍数，所以无需考虑直流反馈；根据深度负反馈的“虚短”特征，三级管的交流反馈电压ue等于交流输入电压ub，即ubue 10:04:4953反馈系数法估算举例（续）10:04:4954反馈系数法估算举例（续）即三级管的交流净输入电压ube0，而ube0又必然导致“虚断”特征，即ib0，所以icie 最后根据图9-18(b)所示的交流等效电路，可求得深度负反馈时的电压

19、放大倍数 这个结果与【例9-7】所得到的结果相同。eLeeLceoboiouuRRRiRiuuuuuuA10:04:4955反馈系数法估算举例（续）10:04:4956反馈系数法估算举例（续）（2）求输入电阻如图9-19，根据串联深度负反馈特征Rif 于是闭环输入电阻为RifRb/RifRb 10:04:4957反馈系数法估算举例（续）（3）求输出电阻如图9-19，根据电流深度负反馈特征Rof 于是闭环输出电阻为RofRc/RofRc 当足够大时，上述结果与【例7-2】的结果也相同。10:04:4958负反馈的缺点p负反馈是抑制失真、提高系统稳定性的一种简单、有效、通用的手段，它并也有缺点 n负反馈总是有差的，即负反馈无法实现绝对不失真的输出；n负反馈不适用于大滞回、长延时的系统。10:04:4959