模电负反馈放大电路课件

1半导体器件2放大器分析基础3频率响应4低频功率放大器5负反馈放大电路6集成运算放大器7集成运算放大器的应用8直流电源*电路仿真课程内容56学时3.5学分本章主要内容•定义：反馈，瞬时极性法，正反馈与负反馈，直流反馈与交流反馈，电压反馈与电流反馈，串联反馈与并联反馈，反馈电路的增益，深度负反馈•原理：交流负反馈的四种基本组态及其动态分析；负反馈四种组态对放大电路性能的影响•方法：–判断电路中是否引入了反馈及反馈的性质–根据需要在放大电路中引入合适的交流负反馈–估算深度负反馈条件下的放大倍数第5章负反馈放大电路5.1反馈的基础知识5.2负反馈对放大电路性能的影响5.3深度复反馈电路的指标估算5.4负反馈放大电路的自激振荡5.1反馈的基础知识•反馈——在电子电路中，输出量的一部分或全部通过一定的电路形式作用到输入回路，进而影响其输入量的措施基本放大电路A反馈网络F∑净输入输出量反馈量输入量XiXi’XfXo+-基本放大电路反馈网络加法器输入量输出量Xi’XoXoXfXi,XfXi’•判断是否存在反馈–有反馈通路–影响净输入量（反馈至输入端不能接地）-+uouiR1R2-+uoui-+uouiR反馈的分类及其判断方法•正反馈：使放大电路净输入量增大•负反馈：使放大电路净输入量减小•瞬时极性法–规定输入信号对地的瞬时极性–逐级判断电流流向和电位极性–从而得到输出信号的极性–判断反馈信号的极性-+uouiR2R1++负反馈-+uouiR1R2-+if负反馈+-uouiR2R1-+正反馈反馈的分类及其判断方法•直流反馈：反馈量只含有直流量；稳定静态工作点•交流反馈：反馈量只含有交流量；改善动态指标-+uouiR2R1直流反馈-+uouiR2R1交流反馈反馈的分类及其判断方法交直流正负反馈判断—瞬时极性法，典型例C1RLC2ui+UCCVTuO+-+-Rc+-交直流负反馈反馈的分类及其判断方法C1RLC2ui+VCCVT+-+-RcRbRe+-负反馈+-•电压反馈：反馈量取自输出电压–放大器、反馈网络、负载在取样端并联–令Uo或RL=0，反馈量为0•电流反馈：反馈量取自输出电流–放大器、反馈网络、负载在取样端串联–令Uo或RL=0，反馈量不为0-+uouiRLR1+--+uoiiRLR并联串联反馈的分类及其判断方法•串联反馈：反馈量与输入量以电压形式叠加–信号源、放大器、反馈网络在比较端串联•并联反馈：反馈量与输入量以电流形式叠加–信号源、放大器、反馈网络在比较端并联-+uouiRLR1+--+uoiiRLR串联并联反馈的分类及其判断方法•简单判别：反馈量与输入量加在同一放大器的同一电极，并联反馈；加在不同的电极，则为串联反馈。反馈电路的增益AFAXXAiof1闭环增益•1+AF1，负反馈–1+AF1，Xi≈Xf，Af=1/F，深度负反馈•1+AF1，正反馈•1+AF=0，即Af→∞，此时电路产生自激振荡基本放大电路A反馈网络F∑净输入输出量反馈量输入量XiXi’XfXo+-'ioXXA开环增益ofXXF反馈系数fiiXXX'反馈深度负反馈放大电路的四种基本组态•电压串联负反馈–电压放大AuFuUiUi’UfRL+-UO+-++--AgFrUiUi’UfRL+-UO+-++--IO•电流串联负反馈–电压转换成电流负反馈放大电路的四种基本组态ArFgIiIi’IfRLUO+-IiIi’IfAiFiRLUO+-IO•电压并联负反馈–电流转换成电压•电流并联负反馈–电流放大负反馈放大电路的四种基本组态•电压串联负反馈——电压放大•电流串联负反馈——电压转换成电流•电压并联负反馈——电流转换成电压•电流并联负反馈——电流放大输出量输入量理解课本P149第1段在反馈放大器中，放大器的输出信号有输出电压和输出电流两种形式，被取样的输出信号只是其中之一。电压反馈被取样的是输出电压，电流反馈被取样的是输出电流。另一方面，只要是串联反馈，其反馈信号一定以电压的形式与原始输入电压进行比较，产生净输入电压，反馈电流与原始输入电流并不进行比较。只要是并联反馈，其反馈信号一定以电流的形式与原始输入电流进行比较，产生净输入电流。而反馈电压和原始输入电压并不进行比较。表5-1反馈方式电压串联电压并联电流串联电流并联AFAXXAXXXXXFXXAioffiiofio1''闭环增益反馈系数开环增益反馈电路的判断•正负反馈判断—瞬时极性法•电压、电流反馈判断—输出电压短路•串联、并联反馈判断—输入信号和反馈信号加何处C1RLC2ui+UCCVTuO+-+-RcP147例5-1+-电压并联负反馈交直流反馈均有反馈电路的判断•正负反馈判断—瞬时极性法•电压、电流反馈判断—输出电压短路•串联、并联反馈判断—输入信号和反馈信号加何处C1RLC2ui+VCCVT+-+-RcRbReP147例5-1+-电流串联负反馈交直流反馈均有+-P151图5-13VccuoRB1C2Rc1C1++T1R1RB2RE1CE1+uSRB3C3Rc2RL+T2RE2CE2+AuiRF1+CFRF反馈电路的判断P150图5-12+-电压串联负反馈交流反馈-++-REVCCRC输出端uORf反馈电路的判断简单小结1、瞬时极性法：三极管基极为+，则发射极+，集电极-；以后以此类推……。效果检验：反馈回来的信号到基极则效果相加，到发射极则与基极效果相减。2、电压反馈或电流反馈需观察放大器的输出回路（反馈网络的输入端）；可设想将输出电压短路，若输出电压短路后反馈信号仍然存在则是电流反馈，否则是电压反馈。3、串联反馈或并联反馈需观察放大器的输入回路（反馈网络的输出端），若反馈网络直接并联在输入端，则为并联反馈；否则是串联反馈。RET1VCCuiRC输入端至下级第5章负反馈放大电路5.1反馈的基础知识5.2负反馈对放大电路性能的影响5.3深度复反馈电路的指标估算5.4负反馈放大电路的自激振荡•使放大器的放大倍数下降和稳定性提高–深度负反馈时，Af≈1/F，几乎仅取决于反馈网络，而反馈网络由电阻组成，因而可获得很好的稳定性–Af的稳定性是以损失放大倍数为代价的•稳定被取样的输出信号–电压负反馈，稳定输出电压Uo–电流负反馈，稳定输出电流Io5.2负反馈对放大电路性能的影响•对输入电阻、输出电阻的影响–串联负反馈使输入电阻提高–并联负反馈使输入电阻减小–电压负反馈使输出电阻减小–电流负反馈使输出电阻增大•减小非线性失真和抑制干扰、噪声•展宽通频带5.2负反馈对放大电路性能的影响第5章负反馈放大电路5.1反馈的基础知识5.2负反馈对放大电路性能的影响5.3深度复反馈电路的指标估算5.4负反馈放大电路的自激振荡深度负反馈：1+AF1，Af=1/F深度串联负反馈：Ui≈Uf，Xi’=0深度并联负反馈：Ii≈If，Ii’=0基本放大电路A反馈网络F∑净输入输出量反馈量输入量XiXi’XfXo+-5.3深度负反馈放大电路的指标估算AFAXXAiof1闭环增益点击跳过运放举例211RRRUUFofu1211RRFUUUUAufoiouf-+uouiRLR1+-R2Uf•电压串联负反馈-+uouiRLR1+-UfIo•电流串联负反馈11RIRIIUFooofr1RRFRURIURIUUALrLfLoiLoiouf深度负反馈：1+AF1，Af=1/F深度串联负反馈：Ui≈Uf，Xi’=0深度并联负反馈：Ii≈If，Ii’=0-+uoiiRLRIf-+uoiiRLR2+-R1IfIoRRIIUIFffofg1ssusfossosousfRRRFRIURIUUUA1•电压并联负反馈212212RRRIIRRRIIFooofisLsuLsfLossLosousfRRRRRFRRIRIRIRIUUA)1(21•电流并联负反馈深度负反馈：1+AF1，Af=1/F深度串联负反馈：Ui≈Uf，Xi’=0深度并联负反馈：Ii≈If，Ii’=0（1）判断电路中引入的反馈性质（2）已知集成运放为理想运放。R1=10kΩ,R2=100kΩ,RL=5kΩ,R3=2kΩ,求电压放大倍数Ausf。-+uouiR3R1+-R2RLUccIo•电流串联负反馈eRIRRRRI321323213112RRRRRIRIIUFeRofr28520112rLfLofoioufFRURIUUUUA深度负反馈：1+AF1，Af=1/F深度串联负反馈：Ui≈Uf，Xi’=0深度并联负反馈：Ii≈If，Ii’=0•电流串联负反馈eeFFBEiRIUUUUeLceeLcCiLcCioufRRRRIRRIURRIUUA//)//()//(Rb1+UCCRcC1C2Rb2ReRLuouiIoLCCORRIU//P161例5-5深度负反馈：1+AF1，Af=1/F深度串联负反馈：Ui≈Uf，Xi’=0深度并联负反馈：Ii≈If，Ii’=0判断反馈性质，并估算闭环电压增益•电流串联负反馈eeeecfofRIRIIUIUFeLcLcFiLcoioufRRRRRAURRIUUA//)//()//(Rb1+UCCRcC1C2Rb2ReRLuouiIoeiOFRUIA1P161例5-5深度负反馈：1+AF1，Af=1/F深度串联负反馈：Ui≈Uf，Xi’=0深度并联负反馈：Ii≈If，Ii’=0判断反馈性质，并估算闭环电压增益RLui+VCCVT1Rc1R2R1VT2VT3Rc2Rc3RfiiisRs•电压并联负反馈判断反馈性质，并估算闭环电压增益P162例5-6+-+-fofiRUIIsfioufRRUUAsiiRIU深度负反馈：1+AF1，Af=1/F深度串联负反馈：Ui≈Uf，Xi’=0深度并联负反馈：Ii≈If，Ii’=0ufube+–C1Rb1Rc1Rb21Rb22Rc2Re2ReCe2C3C2+Uccuoui+–T1T2RfRLRe1Ce1Cf电压串联负反馈feeofuRRRUUFefufoioufRRFUUUUA11P163例5-7+--+判断反馈性质，并估算闭环电压增益深度负反馈：1+AF1，Af=1/F深度串联负反馈：Ui≈Uf，Xi’=0深度并联负反馈：Ii≈If，Ii’=0Ui+-RLUORfRe2T2RC2+VCCRb21Re1T1RC1Rb12Rb11Rb22Re3T3RC3Rb31Rb32电流串联负反馈3313eefeefIRRRRI133113eeLefeefLCioufRRRRRRRIRIUUAP163例5-8+--++++判断反馈性质，并估算闭环电压增益深度负反馈：1+AF1，Af=1/F深度串联负反馈：Ui≈Uf，Xi’=0深度并联负反馈：Ii≈If，Ii’=0UfIfIe3Ui≈Uf=IfRe1Uo=-IC3RL’UsRLUORfRe2T2RC2+VCCRb21Re1T1RC1Rb12Rb11Rb22Re3T3RC3Rb31Rb32IiRsCf电压并联负反馈sfsoufRRUUAP164例5-9+--+++-判断反馈性质，并估算闭环电压增益深度负反馈：1+AF1，Af=1/F深度串联负反馈：Ui≈Uf，Xi’=0深度并联负反馈：Ii≈If，Ii’=0IfIi≈If=US/RSUo=-IfRf+–C1RC1RC2Re2C2+UCCuouS+–T1T2RFRLReRSCeRb电流并联负反馈feeefofiRRRIIIIF22'22222)()//()//()//(LsefesiLcsfLcesiLcoioufRRRRRRFRRRIRRIRIRRIUUAP165例5-10判断反馈性质，并估算闭环电压增益深度负反馈：1+AF1，Af=1/F深度串联负反馈：Ui≈Uf，Xi’=0