7 反馈放大电路 7.1 反馈的基本概念与分类 7.2 负反馈放大电路的方框图及增 益的一般表达式 7.3 负反馈对放大电路性能的改善

Presentation on theme: "7 反馈放大电路 7.1 反馈的基本概念与分类 7.2 负反馈放大电路的方框图及增 益的一般表达式 7.3 负反馈对放大电路性能的改善"— Presentation transcript:

1 7 反馈放大电路 7.1 反馈的基本概念与分类 7.2 负反馈放大电路的方框图及增 益的一般表达式 7.3 负反馈对放大电路性能的改善
7.1 反馈的基本概念与分类 7.2 负反馈放大电路的方框图及增 益的一般表达式 7.3 负反馈对放大电路性能的改善 7.4 负反馈放大电路的分析方法 7.5 负反馈放大电路的稳定问题

2 7.1 反馈的基本概念与分类 7.1.1 基本概念 7.1.2 四种类型的反馈阻态  反馈  电路中的反馈形式  类型
7.1 反馈的基本概念与分类 7.1.1 基本概念  反馈  电路中的反馈形式 7.1.2 四种类型的反馈阻态  类型  四种阻态的判断方法  各种反馈类型的特点  信号源对反馈效果的影响

3 7.1.1 基本概念 1. 反馈 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。 hfeib ic vce Ib vbe
基本概念 1. 反馈 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。 内部反馈 hfeib ic vce Ib vbe hrevce hie hoe 外部反馈

4 7.1.1 基本概念 1. 反馈 反馈通路——信号反向传输的渠道 开环 ——无反馈通路 闭环 ——有反馈通路 反馈通路 （反馈网络）
基本概念 1. 反馈 反馈通路 （反馈网络） 反馈通路——信号反向传输的渠道 开环 ——无反馈通路 信号的正向传输 闭环 ——有反馈通路

5 7.1.1 基本概念 2. 电路中的反馈形式 （1）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。
基本概念 2. 电路中的反馈形式 （1）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。 负反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变小了。 另一角度 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。 判别方法：瞬时极性法。即在电路中，从输入端开始，沿着 信号流向，标出某一时刻有关节点电压变化的斜率 （正斜率或负斜率，用“+”、“-”号表示）。

6 例 反馈通路 净输入量 负反馈 正反馈 净输入量 反馈通路 反馈通路 本级反馈通路 净输入量 级间负反馈 级间反馈通路 (-) (-)
(+) (+) (+) (+) (-) (-) (-) 净输入量 反馈通路 反馈通路 本级反馈通路 净输入量 (+) (-) (+) (+) (+) (-) 级间负反馈 级间反馈通路

7 7.1.1 基本概念 2. 电路中的反馈形式 （2）交流反馈与直流反馈 例 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。
基本概念 2. 电路中的反馈形式 （2）交流反馈与直流反馈 根据反馈到输入端的信号是交流，还是直流，或同时存在，来进行判别。 取决于反馈通路。 交、直流负反馈 例 (+) (+) (+) (+) 交流正反馈 (+)

8

9

10

11 7.1.2 四种类型的反馈阻态 1. 类型 2. 四种阻态的判断方法 输入端：反馈信号在输入端的联接分为串联和并联两种方式。
四种类型的反馈阻态 1. 类型 输入端：反馈信号在输入端的联接分为串联和并联两种方式。 输出端：反馈信号在输出端分为取电压和取电流两种方式。 由此可组成四种阻态： 电压串联 电压并联 电流串联 电流并联 2. 四种阻态的判断方法 并联：反馈量 输入量 接于同一输入端。 接于不同的输入端。 串联：反馈量 输入量 电压：将负载短路，反馈量为零。 电流：将负载短路，反馈量仍然存在。

12

13

14

15 四种类型的反馈阻态 例

16 四种类型的反馈阻态 例

17 四种类型的反馈阻态 例

18 四种类型的反馈阻态 例 电流并联负反馈

19 四种类型的反馈阻态 例

20 四种类型的反馈阻态 例 电压并联负反馈

21 四种类型的反馈阻态 例

22 四种类型的反馈阻态 例 电流串联负反馈

23 7.1.2 四种类型的反馈阻态 3. 各种反馈类型的特点 A. 电压串联 RL vO vF vID  vO
四种类型的反馈阻态 3. 各种反馈类型的特点 A. 电压串联 RL vO vF vID  vO -vI+ vID + vF =0 输入端有 vID = vI -vF 即 电压负反馈：稳定输出电压 串联反馈：输入端电压求和（KVL）

24 7.1.2 四种类型的反馈阻态 3. 各种反馈类型的特点 B. 电流并联 RL  iO iF iID  iO
四种类型的反馈阻态 3. 各种反馈类型的特点 B. 电流并联 RL  iO iF iID  iO iI - iID - iF =0 输入端有 iID = iI -iF 即 电流负反馈：稳定输出电流 并联反馈：输入端电流求和（KCL） 其他两种阻态有类似的结论

25 7.1.2 四种类型的反馈阻态 4. 信号源对反馈效果的影响 串联反馈 vID = vI -vF
四种类型的反馈阻态 4. 信号源对反馈效果的影响 串联反馈 vID = vI -vF 要想反馈效果明显，就要求vF变化能有效引起vID的变化。 则vI最好为恒压源，即信号源内阻RS越小越好。

26 7.1.2 四种类型的反馈阻态 4. 信号源对反馈效果的影响 并联反馈 iID = iI -iF
四种类型的反馈阻态 4. 信号源对反馈效果的影响 并联反馈 iID = iI -iF 要想反馈效果明显，就要求iF变化能有效引起iID的变化。 则iI最好为恒流源，即信号源内阻RS越大越好。 end

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38 解 返回

39 7.2 负反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式
7.2 负反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式 7.2.1 负反馈放大电路的方框图 构成 信号的单向化传输 开环时反馈网络的负载效应 负反馈放大电路增益的一般表达式 表达式推导 反馈深度的讨论 环路增益

40 负反馈放大电路的方框图 1. 构成 基本放大电路的输入信号（净输入信号） 反馈放大电路的输入信号 输出信号 信号源 反馈信号

41 7.2.1 负反馈放大电路的方框图 2. 信号的单向化传输 信号在基本放大电路中的反向传输 信号的正向传输 信号的反向传输
负反馈放大电路的方框图 2. 信号的单向化传输 信号在基本放大电路中的反向传输 信号的正向传输 信号的反向传输 信号在反馈网络中的正向传输

42 负反馈放大电路的方框图 2. 信号的单向化传输 信号的正向传输 单向化 信号的反向传输

43 负反馈放大电路的方框图 3. 开环时反馈网络的负载效应 对输入口的影响 对输出口的影响

44 7.2.2 负反馈放大电路增益的一般表达式 1. 表达式推导 已知 开环增益（考虑反馈网络的负载效应） 反馈系数 闭环增益的一般表达式 即
负反馈放大电路增益的一般表达式 1. 表达式推导 已知 开环增益（考虑反馈网络的负载效应） 反馈系数 闭环增益的一般表达式 即 闭环增益 因为 又因为 所以 所以 对信号源的增益

45 负反馈放大电路增益的一般表达式 1. 表达式推导 信号 在四种反馈阻态中的具体形式 电压串联 电压并联 电流串联 电流并联

46 负反馈放大电路增益的一般表达式 2. 反馈深度的讨论 称为反馈深度 一般负反馈 深度负反馈 正反馈 自激振荡

47 负反馈放大电路增益的一般表达式 3. 环路增益 环路电压增益= end

48

49

50

51

52

53

54

55

56 解 返回

57 7.3 负反馈对放大电路性能的改善 提高增益的稳定性 减少非线性失真 扩展频带 对输入电阻和输出电阻的影响 为改善性能引入负反馈的一般原则
7.3 负反馈对放大电路性能的改善 提高增益的稳定性 减少非线性失真 扩展频带 对输入电阻和输出电阻的影响 为改善性能引入负反馈的一般原则 分析负反馈放大电路的一般步骤

58 7.3.1 提高增益的稳定性 闭环时 只考虑幅值有 则 即闭环增益相对变化量比开环减小了1+AF倍 另一方面 在深度负反馈条件下
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。

59 7.3.2 减少非线性失真 闭环时增益减小，线性度变好。

60 扩展频带 上限频率扩展1+AF倍 开环幅频响应 下限频率降低1+AF倍 闭环幅频响应

61 7.3.4 对输入电阻和输出电阻的影响 表7.3.2 （自看） 串联负反馈 —— 增大输入电阻 并联负反馈 —— 减小输入电阻
对输入电阻和输出电阻的影响 串联负反馈 —— 增大输入电阻 并联负反馈 —— 减小输入电阻 电压负反馈 —— 减小输出电阻，稳定输出电压 电流负反馈 —— 增大输出电阻，稳定输出电流 表7.3.2 （自看）

62 7.3.5为改善性能引入负反馈的一般原则 要稳定直流量—— 引直流负反馈 要稳定交流量—— 引交流负反馈 要稳定输出电压—— 引电压负反馈
要稳定输出电流—— 引电流负反馈 要增大输入电阻—— 引串联负反馈 要减小输入电阻—— 引并联负反馈

63 7.3.6分析负反馈放大电路的一般步骤 (1) 找出信号放大通路和反馈通路 (2) 用瞬时极性法判断正、负反馈 (3) 判断交、直流反馈
(4) 判断反馈阻态 (5) 标出输入量、输出量及反馈量 (6) 估算深度负反馈条件下电路的 end

64 解 返回

65 返回

66 7.4 负反馈放大电路的分析方法 7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算 *7.4.2 小信号模型分析法  深度负反馈的特点
7.4 负反馈放大电路的分析方法 7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算  深度负反馈的特点  各种反馈阻态的近似计算  举例 *7.4.2 小信号模型分析法

67 7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算 1. 深度负反馈的特点 由于 则 即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关 又因为 代入上式
深度负反馈条件下的近似计算 1. 深度负反馈的特点 由于 则 即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关 又因为 代入上式 得 输入量近似等于反馈量 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“两虚”的概念

68 7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算 1. 深度负反馈的特点 深度负反馈条件下 串联负反馈，输入端电压求和。 虚短 虚断
深度负反馈条件下的近似计算 1. 深度负反馈的特点 深度负反馈条件下 串联负反馈，输入端电压求和。 虚短 虚断 并联负反馈，输入端电流求和。 虚断 虚短

69 7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算 2. 各种反馈阻态的近似计算 （1）电压串联负反馈 利用虚短和虚断的概念得知 则反馈系数为
深度负反馈条件下的近似计算 2. 各种反馈阻态的近似计算 （1）电压串联负反馈 利用虚短和虚断的概念得知 则反馈系数为 闭环电压增益

70 7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算 2. 各种反馈阻态的近似计算 （1）电压串联负反馈 *闭环输入电阻 Rif
深度负反馈条件下的近似计算 2. 各种反馈阻态的近似计算 （1）电压串联负反馈 *闭环输入电阻 Rif 当负载开路，且忽略反馈网络的负载效应时 比无反馈时增加了

71 深度负反馈条件下的近似计算 2. 各种反馈阻态的近似计算 （1）电压串联负反馈 *闭环输出电阻 Rof 比无反馈时减小了

72 7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算 2. 各种反馈阻态的近似计算 （2）电流并联负反馈 利用虚短和虚断可知 则 反馈系数为 闭环增益
深度负反馈条件下的近似计算 2. 各种反馈阻态的近似计算 （2）电流并联负反馈 利用虚短和虚断可知 则 反馈系数为 闭环增益 闭环电压增益

73 7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算 2. 各种反馈阻态的近似计算 （3）电压并联负反馈 利用虚短和虚断可知 则反馈系数为 闭环增益
深度负反馈条件下的近似计算 2. 各种反馈阻态的近似计算 （3）电压并联负反馈 利用虚短和虚断可知 则反馈系数为 闭环增益 闭环电压增益

74 7.4.1 深度负反馈条件下的近似计算 2. 各种反馈阻态的近似计算 （4）电流串联负反馈 利用虚短和虚断可知 则反馈系数为 闭环增益
深度负反馈条件下的近似计算 2. 各种反馈阻态的近似计算 （4）电流串联负反馈 利用虚短和虚断可知 则反馈系数为 闭环增益 闭环电压增益

75 例 电路如图所示，近似计算它的电压增益。 解： 忽略基极直流偏置电路后的交流通路如下图所示。 电路为电流串联负反馈
在深度负反馈条件下，利用虚短和虚断可知 则反馈系数为 闭环增益 闭环电压增益 注：电路必须满足深度负反馈条件才有此结论

76 例 求：(1)大环阻态； (2)二、三级局部阻态； (3)深度负反馈下大环的闭环电压增益 。 解： (1)电压并联负反馈 (2)
T2 电流串联负反馈 T3 电流串联负反馈 T2和T3级间电流串联正反馈 在深度负反馈条件下，利用虚短和虚断可知 (3) 则反馈系数为 闭环增益 闭环电压增益

77 例 求：(1)判断反馈阻态； (2)深度负反馈下大环的闭环电压增益 。 解： (1)电压串联负反馈 在深度负反馈条件下，利用虚短和虚断可知

78 例 求：(1)判断反馈阻态； (2)深度负反馈下大环的闭环电压增益 。 解： (1)电压串联负反馈 在深度负反馈条件下，利用虚短和虚断可知
则反馈系数为 闭环电压增益 end

79 7.5 负反馈放大电路的稳定问题 7.5.1 自激及稳定工作条件 * 频率补偿技术

80 7.5.1 自激及稳定工作条件 1. 自激振荡现象 2. 产生原因 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。
自激及稳定工作条件 1. 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频率的信号输出。 2. 产生原因 在高频区或低频区产生的附加相移达到180，使中频区的负反馈在高频区或低频区变成了正反馈，当满足了一定的幅值条件时，便产生自激振荡。

81 7.5.1 自激及稳定工作条件 3. 自激振荡条件 闭环增益 反馈深度 自激振荡 即 又 得自激振荡条件 幅值条件 相位条件（附加相移）
自激及稳定工作条件 3. 自激振荡条件 闭环增益 反馈深度 自激振荡 即 又 得自激振荡条件 幅值条件 相位条件（附加相移） 注：输入端求和的相位（-1）不包含在内

82 7.5.1 自激及稳定工作条件 4. 稳定工作条件 破坏自激振荡条件 或 或写为 其中 Gm——幅值裕度，一般要求Gm -10dB
自激及稳定工作条件 4. 稳定工作条件 破坏自激振荡条件 或 或写为 其中 Gm——幅值裕度，一般要求Gm -10dB 保证可靠稳定，留有余地。 m——相位裕度，一般要求m  45

83 7.5.1 自激及稳定工作条件 5. 负反馈放大电路稳定性分析 利用波特图分析 环路增益的幅频响应写为 则 的幅频响应是一条水平线 一般
自激及稳定工作条件 5. 负反馈放大电路稳定性分析 利用波特图分析 环路增益的幅频响应写为 则 的幅频响应是一条水平线 一般 与频率无关， 水平线 的交点为 即该点满足 关键作出 的幅频响应和相频响应波特图

84 7.5.1 自激及稳定工作条件 5. 负反馈放大电路稳定性分析 或 判断稳定性方法 的幅频响应和相频响应波特图 (1) 作出 (2) 作
自激及稳定工作条件 5. 负反馈放大电路稳定性分析 判断稳定性方法 (1) 作出 的幅频响应和相频响应波特图 (2) 作 水平线 (3) 判断是否满足相位裕度 m  45 在水平线 的交点作垂线交相频响应曲线的一点 若该点 满足相位裕度，稳定；否则不稳定。 或 在相频响应的 点处作垂线交 于P点 若P点在 水平线之下，稳定；否则不稳定。

85 7.5.1 自激及稳定工作条件 5. 负反馈放大电路稳定性分析 P点交在 的-20dB/十倍频程处，放大电路是稳定的。 基本放大电
自激及稳定工作条件 基本放大电 5. 负反馈放大电路稳定性分析 越大，水平线 下移，越 容易自激 越大，表明 反馈深度越深 基本放大 反馈深度越深，越容易自激。

86 7.5.1 自激及稳定工作条件 思考 如果 在0dB线以上只有一个转折频率，则无论反馈深度如何，电路都能稳定工作，对吗？（假设 为无源网络）
自激及稳定工作条件 思考 如果 在0dB线以上只有一个转折频率，则无论反馈深度如何，电路都能稳定工作，对吗？（假设 为无源网络） 0dB线以上只有一个转折频率，则 在0dB线以上的 斜率为-20dB/十倍频程。 最大为 1，即 无论反馈深度如何，P点都交在 的-20dB/十倍频程处，放大电路是稳定的。 end