模拟电路备课教案第六章

第六章放大电路中的反馈内容提要：本章主要讲述了反馈的基本概念、负反馈放大器的方块图及一般表达式、负反馈对放大电路性能的影响和放大电路的稳定性等问题，阐明了反馈的判断方法、深度负反馈条件下放大倍数的估算方法、根据需要正确地引入负反馈的方法、负反馈放大电路稳定性的判断方法和自激振荡的消除方法等。重点：本章是该课程的重点；反馈的概念、反馈的性质的判断方法、深度负反馈条件下放大倍数的估算方法、引入负反馈的方法、负反馈放大电路稳定性的判断方法和消振方法等。难点：反馈概念的建立、反馈的判断、反馈网络的确定、稳定性的判断，波特图的识读。第一节反馈的基本概念及判断方法1.反馈的基本概念（1）什么是反馈？hfeibicvceIbvbehrevcehiehoehfeibicvceIbvbehrevcehiehoe将电子系统的输出量（输出电压或输出电流），通过一定的电路形式，部分或全部作用到输入回路，以影响其输入量（输入电压或输入电流）的过程，称之为反馈。（2）反馈放大电路的一般框图（3）反馈的基本类型：正反馈与负反馈、交流反馈与直流反馈、外部反馈与内部反馈。2.反馈的判别（1）直流反馈与交流反馈以及有无反馈的判别直流通路和交流通路中是否存在反馈通路。（2）反馈极性的判别：瞬时极性法。使，则为正反馈；使，则为负反馈。净输入量反馈放大电路的一般框图输入量基本放大电路反馈网络输出量反馈量-+瞬时极性法判断正负反馈基本放大电路反馈网络oXiXdXfXdXdXfXfX例：在下列电路中，是否存在反馈？若存在，是正反馈还是负反馈？是交流反馈还是直流反馈？解：存在反馈通路（电阻Re），所以存在反馈；Re既存在于交流通路，也存在于直流通路，所以既有交流反馈，也有直流反馈；从图示瞬时极性可以看出，vRe使vBE减小，所以为负反馈。解：交流通路中不存在反馈通路，所以不存在交流反馈。直流通路中存在反馈通路（反馈电阻R），所以存在直流反馈；VR使VD减小，所以为负反馈。A-+vIvORLRCVIA-+VORLRVRVD直流通路交流通路RL-+vIvOA第二节负反馈放大电路的四种基本组态1.负反馈放大电路的四种组态从输入端看，反馈量与输入量以电压形式叠加，则为串联反馈；反馈量与输入量以电流形式叠加，则为并联反馈。从输出端看，反馈量若取自于输出电压，则为电压反馈；反馈量若取自于输出电流，则为电流反馈。若将输出电压U0短路，反馈量若取自于输出电压，则反馈量必为0，故可以判断为电压反馈；反馈量若取自于输出电流，则反馈量不为0，故可以判断为电流反馈。2.负反馈放大电路组态的判别+-+-+电压串联负反馈AFiU+-dUfUoU-+-+-+电压串联负反馈AFiU+-dUfUoU-+-+-+电流串联负反馈AFiU+-dUfUoUoI-电压并联负反馈AFiIoUdIfIdifUUU（串联反馈）difUUU（串联反馈）+-++-+-AiU+-dUfUoU-LR2R1R+-++-+-AiU+-dUfUoU-LR2R1R解：据图示瞬时极性：所以，为串联负反馈。若将U0短路，同时断开输入信号的影响，则：所以，为电压反馈。综上所述，该电路为电压串联负反馈。dI-+AiUoU2R1RiIfI解：据图示瞬时极性：所以，为并联负反馈。若将U0短路，同时将输入信号接地，使输入量对反馈网络的影响，则：所以，为电压反馈。综上所述，该电路为电压并联负反馈。解：画出交流通路，据图示瞬时极性：()difUUU0fU-+AiUoU2R1RiIdIfI()difIII0fIRcReC1VCCRb2RL+–us+–uoC2Rb1Rs+––+RcReRb2RL+–Rb1iU+–beUfUoU()bifIII()beiReVVVcI所以，为串联负反馈。若将短路，同时断开输入信号的影响，则：所以，为电流反馈。综上所述，该电路为电流串联负反馈。解：据图示瞬时极性：所以，为并联负反馈。若将U0短路，同时将输入信号接地，使输入量对反馈网络的影响，则：所以，为电流反馈。综上所述，该电路为电流并联负反馈。22000ecRfIVI则00cReIVC2Rf–Rc1Re1C1VCCRe2RL+us+–uoC3Rc2RsiIbIfI()bifIII第三节负反馈放大电路的计算1.负反馈放大电路的一般形式-+负反馈放大电路的一般框图AFoXiXdXfX()fdXAFX环路增益()1ofidddfddXAXAXAXXXXAFXAAF闭环放大倍数()difXXX净输入量()odXAX开环放大倍数()foXFX反馈系数111fAFAF当时，称之为深度负反馈，此时，。ofoiiXAXXX据，当、为不同电量时，构成不同量纲的放大倍数分别对应不同的负反馈放大电路组态：1ouufiUAU（）（电压放大倍数，无量纲，电压串联负反馈）2oiifiIAI（）（电流放大倍数，无量纲，电流并联负反馈）+-+-+电压串联负反馈uuAuuFiU+-dUfUoU-电流并联负反馈iiAiiFiIoUdIfIoI3oiufiIAUS（）（互导放大倍数，量纲，电流串联负反馈）4ouifiUAI（）（互阻放大倍数，量纲，电压并联负反馈）2.基本放大电路的计算(1)开环时反馈网络的负载效应•对输入端的影响：电流反馈使输出电流所在回路开路；电压反馈使输出端短路。•对输出端的影响：串联反馈在输入级与反馈网络的连接处断开；并联反馈使输入端对地短路。+-+-+电流串联负反馈iuAuiFiU+-dUfUoUoI-电压并联负反馈uiAiuFiIoUdIfI112ffAAAAFAF根据和的不同形式，计算闭环放大倍数：（）计算基本放大电路的放大倍数；（）计算反馈网络的反馈系数。电流反馈AF+-dXoUoIfXiX电压反馈oUAFdXfXiX+-+-+串联反馈AFiUdUfUoX-并联反馈iIdIfIAFoX(2)考虑开环时反馈网络的负载效应，得到负反馈放大电路中的基本放大电路，据此进行求解。例：求图示电路的闭环放大倍数。解：该电路为电压串联负反馈。将输出端短路，得到反馈网络对输入端的影响。断开输入回路与反馈网络的连接，得到反馈网络对输出端的影响。例：求图示电路的闭环放大倍数。解：该电路为电流串联负反馈。+-++-+-AiU+-dUfUoU-2R1R+-+-++-AiU+-dUoU-2R1R2R1RfU1012fURFURR21,111uufAAAAFFRR因为集成运放的所以，+–RcReRb2RL+–Rb1iU+–berfUoUbIbIRecI+–RcReRb2RL+–Rb1iU+–berfUoUbIbI注意：负反馈放大电路的Af不一定是电压放大倍数，因而，此时求电压放大倍数时，需要进行相应的变换。'''(1)ocLuufiiLiufLbeeUIRAUURARrR1(1)iuiufiuuibeeAAAFrR第四节深度负反馈放大电路放大倍数的分析1.深度负反馈的实质2.深度负反馈放大电路的计算例：求图示电路的闭环放大倍数。解：该电路为电压串联负反馈。断开输入回路与反馈网络的连接，得到反馈网络对输出端的影响。111fAFAF当时，称之为深度负反馈，此时，。/fiofoofoXXXAXFXXX故dX所以深度负反馈的实质是忽略了净输入量ififUUII对于串联反馈，；对于并联反馈，11fAFF（）据求解，只需考虑反馈网络对输出端的负载效应，求。2(0)(0)ifdifdoiUUUIIIXX（）据或求解，需要通过此方程列出与的关系。+-+-+-AiUdUfUoU2R1R1012fuuURFURR2111uufuuRAFR例：求图示电路的闭环放大倍数。解1：该电路为电压并联负反馈。例：求图示电路的闭环放大倍数。解：该电路为电流串联负反馈。将输入端开路，得到反馈网络对输出端的影响。-+AiUdIoU2R1RRiIfI00dIUU11iiiUUUIRR22oofUUUIRRifII12ioUURR21uufRAR故02002/1fiuIURFUUR21uifiuARF002111uifuufiiAUURAUIRRR+–RcReRb2RL+–Rb1iU+–fUoUbIcI+–RcReRb2RL+–Rb1iU+–berfUoUbIbI0fceuiecUIRFRII11iufuieAFR'''ocLuufiiLiufLeUIRAUURARR'(1)LuufbeeRArR例：求图示电路的闭环放大倍数。解1：该电路为电流并联负反馈。将输入端短路，得到反馈网络对输出端的影响。解2：RbC2RfR1Rc1R2C1VCCRL+–+–RsRc2sUoUfI1bIiI2022ffiicfIIRFIIRR211fiifiiRAFR1100bbsisIUUIR故'2''21ocLusfsisfLLiifssUIRAUIRRRRARRRsisUIRifII'22222/oLcfffURRIRIRRRR第五节负反馈对放大电路性能的影响1.稳定放大倍数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。2.改变输入、输出电阻(1)对输入电阻的影响串联反馈使输入电阻增大并联反馈使输入电阻减小1FAAAF1FAAAF中频段（或只考虑幅值时）21(1)FdAdAAF11FFdAdAAAFA1FAF+--+-+AFiUdUfUoXifRiI(1)(1)dfiddifiiidiiUUUUAFURIIIUAFAFRIiIdIfIoXAFiUifR1(1)(1)iiiifidfddiidUUURIIIIAFIURAFIAF(2)对输出电阻的影响电压反馈使输出电阻减小•电流反馈使输出电阻增大3.展宽频带上限频率扩展1+AF倍下限频率降低1+AF倍oUAFdXfX0iXofRoIoRdXA/1ooofoodooooooofooUURIUAXRURURRUAXUAFUAFoUAFdXfX0iXofRoIoRdXA///ooodoofoooIURAXURAXURAFI1oofooURAFRIHFH(1)AFLLF1AFAHHFFA4.减小非线性失真闭环时增益减小，线性度变好。5.引入负反馈的一般原则要稳定直流量——引入直流负反馈要稳定交流量——引入交流负反馈要稳定输出电压，降低输出电阻——引入电压负反馈要稳定输出电流，增加输出电阻——引入电流负反馈要增大输入电阻，减小信号源内阻上的压降（信号源为电压源）——引入串联负反馈要减小输入电阻，减小信号源内阻上的分流（信号源为电流源）——引入并联负反馈要进行信号变换时——引入合适组态的负反馈例：选择负反馈放大电路的组态，填入空格内。1.某测量仪表，要求ri高，输出电压稳定，应选用。2.为获得一个电压控制电流源，应选用。3.为获得一个电流控制电流源，应选用。4.为了充分提高负反馈的效果，当信号源为高内阻的电流信号源，又要求放大电路的输出电压稳定，应选用。解：1.电压串联负反馈2.电流串联负反馈3.电流并联负反馈4.电压并