西安交通大学赵进全模拟电子技术基础第五章.

上页下页返回模拟电子技术基础5反馈和负反馈放大电路5.1反馈的基本概念及类型工厂用户销售员信息员实际问题举例上页下页返回模拟电子技术基础1.什么是反馈5.1.1反馈的基本概念直流电流负反馈电路反馈过程输出电流ICQ发生变化在RE上产生压降UEQICQRE的变化TVCC+RB1I+_UB_RB2RCREICIEIB+UE输入回路输出回路反馈网络上页下页返回模拟电子技术基础使放大元件的输入UBE产生变化抑制输出电流ICQ的变化直流电流负反馈可以稳定输出电流ICQTVCC+RB1I+_UB_RB2RCREICIEIB+UE输入回路输出回路反馈网络上页下页返回模拟电子技术基础以影响放大电路性能。反馈的定义把放大电路的输出量（电压或电流）的一部分或全部，经过反馈网络，返送到输入回路一个反馈量（电压或电流），反馈量与原来的外加输入量进行比较，得到一个净输入量加到某一放大器件的真正的输入端，上页下页返回模拟电子技术基础双极型晶体管——B、E单极型晶体管——G、S双极型晶体管组成的差分放大电路——B1、B2运算放大器——同相、反相输入端放大元件的输入端上页下页返回模拟电子技术基础基本放大电路反馈网络A.F.Xo.+XidXiXf...反馈信号输入信号输出信号净输入信号比较环节X——电压或电流信号•图中反馈电路方框图上页下页返回模拟电子技术基础开环放大电路闭环放大电路闭合环路基本放大电路反馈网络A.F.Xo.+XidXiXf...上页下页返回模拟电子技术基础2．交流反馈与直流反馈(1)直流反馈——反馈作用仅在直流通路中存在直流通路反馈网络T+VCCRB1I+_UBQ_RB2RCREICQIEQIBQ+UEQ+_T+_+++上页下页返回模拟电子技术基础(2)交流反馈——在交流通路中存在的反馈交流通路输入回路输出回路反馈网络+_T+_++IuCRTBR++__ER上页下页返回模拟电子技术基础(1)正反馈——反馈信号加强输入信号的作用，使净输入信号大于原输入信号。3.正反馈与负反馈正反馈往往把放大器转变为振荡器反馈网络基本放大电路A.F.Xo.+XidXiXf...上页下页返回模拟电子技术基础(2)负反馈——反馈信号削弱输入信号的作用，使净输入信号小于原输入信号。负反馈改善放大电路的性能负反馈广泛应用于电子技术、自控等领域之中。基本放大电路A.F.Xo.+XidXiXf...上页下页返回模拟电子技术基础a.在输入端加入对地瞬时极性为正的电压uI。判断方法4.瞬时极性法判断正负反馈⊕b.根据放大电路的工作原理，标出电路中各点电压的瞬时极性。c.判断反馈信号是增强还是削弱输入信号。A.F.+uIuIduOuF反馈网络基本放大电路上页下页返回模拟电子技术基础d.反馈信号削弱了输入信号(uIduI)为负反馈。e.反馈信号增强了输入信号(uIduI)为正反馈。⊕A.F.+uIuIduOuF反馈网络基本放大电路上页下页返回模拟电子技术基础净输入信号小于输入信号，所以为负反馈。uI[例1]判断图示电路反馈的极性。[解]假设uI的瞬时极性为正。即uI0那么uO0uF0⊕uO+_R1R2++___+uFuIdFA上页下页返回模拟电子技术基础净输入信号大于输入信号，所以为正反馈。[例2]判断图示电路反馈的极性。[解]假设uI0那么uO0uF0uO_+R1R2uI++___+uFuIdFA上页下页返回模拟电子技术基础a.电压反馈5.1.2负反馈放大电路的四种基本类型1.电压反馈和电流反馈反馈信号与输出电压成正比反馈信号来源于输出电压特点RL反馈网络放大电路XidXfUo•••方框图+–上页下页返回模拟电子技术基础b.电流反馈反馈信号与输出电流成正比反馈信号来源于输出电流特点方框图RL反馈网络放大电路XidXfIo•••上页下页返回模拟电子技术基础c.判断电压和电流反馈的方法a.令输出电压为零（输出短路）若反馈信号Xf=FUo=0,则为电压反馈。...若反馈信号Xf=FUo0,则为电流反馈。...反馈网络输出短路=0Uo..基本放大电路AF.Xo.+XidXiXf...Io.上页下页返回模拟电子技术基础b.令输出电流为零（输出开路）若反馈信号Xf=FIo=0,则为电流反馈。...若反馈信号Xf=FIo0,则为电压反馈。...输出开路=0.基本放大电路反馈网络AF.Xo.+XidXiXf...UoIo..上页下页返回模拟电子技术基础2.串联反馈和并联反馈特点反馈网络串联于输入回路反馈信号为电压反馈网络放大电路Uid•Uf•Ui•Xo•方框图a.串联反馈上页下页返回模拟电子技术基础b.并联反馈特点反馈网络并联于输入回路反馈信号为电流方框图反馈网络放大电路Xo•IidIf••Ii•Ui•–+R1上页下页返回模拟电子技术基础3.负反馈放大电路的四种基本类型a.电压串联负反馈方框图RLUo•Uid•Uf•Ui•++++••AF____上页下页返回模拟电子技术基础b.电压并联负反馈方框图RLUo•Ui•++••AFR1IidIf••Ii•__上页下页返回模拟电子技术基础c.电流串联负反馈方框图RLUid•Uf•Ui•+++••AFIo•___上页下页返回模拟电子技术基础d.电流并联负反馈方框图RLUi•+••AFR1IidIf••Ii•Io•_上页下页返回模拟电子技术基础电压串联电压并联电流串联电流并联3．四种类型负反馈的表达式idoUUAuidoIUAridoUIAgidoIIAiA•••••••••••••ofUUFuofUIFgofIUFrofIIFiF•••••••••••••iofUUAuiofIUAriofUIAgiofIIAiAf•••••••••••••上页下页返回模拟电子技术基础1．电压串联负反馈a.判断反馈网络5.1.3负反馈放大电路举例输入回路输出回路反馈网络寻找输入与输出回路的共有网络+_T+_+++_+_上页下页返回模拟电子技术基础⊕利用瞬时极性法⊕⊕b.判断反馈极性当uI0时uO0uF0uId=uI–uFuI负反馈+_T+_+++_+_上页下页返回模拟电子技术基础c.负反馈的组态判断(a)反馈网络F与RL并联，属电压反馈。(b)反馈电压uF与输入电压uI串联于电路的输入端，属串联反馈。F电压串联负反馈+_T+_+++_+_上页下页返回模拟电子技术基础d.电压负反馈的作用稳定输出电压的原理UfUidIbIcUo能够稳定输出电压Uo(如果)+_T+_+++_+_上页下页返回模拟电子技术基础由运算放大器组成的电压跟随器电路+A+uOuId+F++_____⊕⊕⊕电压串联负反馈上页下页返回模拟电子技术基础2．电压并联负反馈a.判断反馈网络输入回路输出回路反馈网络++++++____上页下页返回模拟电子技术基础⊕利用瞬时极性法b.判断反馈极性当uI0时uO0反馈信号的极性也为负削弱了输入信号负反馈++++++____上页下页返回模拟电子技术基础c.负反馈的组态判断(a)F与RL并联于电路的输出端，属电压反馈。反馈网络F(b)反馈电流iF与输入电流iI并联于基本电路的输入端，属并联反馈。电压并联负反馈++++++____上页下页返回模拟电子技术基础IfIid(=Ib)d.电压并联负反馈的作用稳定输出电压稳定输出电压的原理IcUoUo(如果)iC++++++____上页下页返回模拟电子技术基础e.当电阻R1=0时净输入电流的大小与反馈电流iF无关电路无反馈作用++++++____上页下页返回模拟电子技术基础由运算放大器组成的电压并联负反馈电路⊕FRLR2+A+uOuI++R1____上页下页返回模拟电子技术基础3．电流串联负反馈a.判断反馈网络输入回路输出回路反馈网络FiO+A+uO+++RRL_____上页下页返回模拟电子技术基础⊕b.负反馈的判断⊕利用瞬时极性法当uI0时uO0uF0uId=uI–uFuI负反馈⊕iO+A+uO+++RRL_____上页下页返回模拟电子技术基础c.负反馈的组态判断(a)令uO=0，uF0，属电流反馈。(b)uF与uI串联于运放的输入回路，属串联反馈。电流串联负反馈FiO+A+uO+++RRL_____上页下页返回模拟电子技术基础稳定输出电流的机理d.电流串联负反馈的作用IoUfUidIo稳定输出电流UoiO+A+uO+++RRL_____上页下页返回模拟电子技术基础4．电流并联负反馈输入回路输出回路反馈网络Fa.判断反馈网络RL+A+uOuI++R1R2R3____iO上页下页返回模拟电子技术基础⊕利用瞬时极性法b.判断反馈极性当uI0时uO0削弱了输入信号负反馈反馈信号极性为负RL+A+uOuI++R1R2R3____iO上页下页返回模拟电子技术基础c.负反馈的组态判断(a)令uO=0，iF0，属电流反馈。(b)iF与iI并联作用于运放的输入回路，属并联反馈。电流并联负反馈+A+uOuI++R1R2R3____iO上页下页返回模拟电子技术基础稳定输出电流的机理d.电流并联负反馈的作用IoIfIid稳定输出电流Io+A+uOuI++R1R2R3____iO上页下页返回模拟电子技术基础图中开环增益A=Xo/Xid···闭环增益Af=Xo/Xi···反馈系数F=Xf/Xo···净输入信号Xid=Xi–Xf···5.1.4负反馈放大电路的一般表达式+A.F.Xo.+XidXiXf..._方框图上页下页返回模拟电子技术基础由以上各式得将Xf=FXo···代入上式得Xo=A(Xi–Xf)····Xo=AXi1+AF·····闭环增益Af=XoXi···A1+AF··=·Xo=A(Xi–FXo)·····AF——环路增益··+A.F.Xo.+XidXiXf..._上页下页返回模拟电子技术基础在图示电路中环路增益AF··的意义Xo=AXid···Xf=AFXid····即反馈信号是净输入信号的AF倍··+A.F.Xo.+XidXiXf..._上页下页返回模拟电子技术基础即电路的闭环放大倍数是开环放大倍数的1/(1+AF)倍。D=1+AF称为反馈深度Af=A1+AF····负反馈放大电路的放大倍数的一般表达式中频时Af=11+AF上页下页返回模拟电子技术基础a.放大倍数下降的原因Xf=FXo=FAXid·······Xid=Xi1+AF···即引入负反馈之后，电路的净输入信号降为原输入信号的1/(1+AF)。由于Xid=Xi–Xf···故上页下页返回模拟电子技术基础b.对负反馈放大电路放大倍数的一般表达式讨论AfA··Af=A1+AF····(a)当1时1+AF··电路引入负反馈上页下页返回模拟电子技术基础AfA··b.当1时1+AF··电路引入正反馈c.当=1时1+AF··Af=A··电路没有反馈上页下页返回模拟电子技术基础d.当1时，称为深反馈。1+AF··F·≈1Af=A1+AF····此时闭环放大倍数Af只取决于反馈系数F··a.便于设计、分析和计算放大电路b.提高了闭环放大倍数的稳定性主要特点上页下页返回模拟电子技术基础即电路没有输入，但仍有一定的输出。XoXi==∞··A1+AF···Af=·e.当=0时1+AF··上式成立的条件Xi=0Xo0电路产生了自激振荡上页下页返回模拟电子技术基础5.2负反馈对放大电路性能的影响由负反馈放大电路的一般表示式对A求微分得5.2.1提高放大倍数的稳定性上页下页返回模拟电子技术基础或其相对变化量为即Af相对变化量，仅为A的相对变化量的1/(1+AF)。上页下页返回模拟电子技术基础Am——中频区的开环放大倍数fH——上限截止频率式中已知高频区电路开环放大倍数·5.2.2扩展通频带上页下页返回模拟电子技术基础引入负反馈后高频区闭环放大倍数为···设反馈系数为实数F（为分析方便）·将代入上式得上页下页返回模拟电子技术基础·上页下页返回模拟电子技术基础·式中fHf为引入负反馈后的电路上限截止频率上页下页返回模拟电子技术基础同理可证，引入负反馈后的电路下限截止频率引入负反