《电工学》17_秦曾煌主编第六版下册_电子技术_第17章

(17-0)第十七章电子电路中的反馈(17-1)第十七章电子电路中的反馈§17.1反馈的基本概念§17.2放大电路中的负反馈§17.3振荡电路中的正反馈(17-2)§17.1反馈的基本概念在放大电路中，负反馈的应用是极为广泛的，它可改善电路的工作性能。下面介绍负反馈的概念及分析方法。(17-3)§17.1.1负反馈与正反馈凡是将放大电路输出端的信号(电压或电流)的一部分或全部引回到输入端，与输入信号迭加，就称为反馈。若引回的反馈信号削弱了输入信号，并使放大电路的放大倍数降低，就称为负反馈。若引回的信号反馈增强了输入信号，并使放大电路的放大倍数增加，就称为正反馈。(17-4)放大器输出输入取+加强输入信号正反馈用于振荡器取-削弱输入信号负反馈用于放大器开环闭环反馈网络±比较反馈信号实际被放大信号反馈框图：负反馈的作用：稳定静态工作点；稳定放大倍数；改变输入电阻、输出电阻；扩展通频带。(17-5)负反馈框图：基本放大电路AodXoX反馈电路FfXiX+–输出信号输入信号反馈信号净输入信号(差值信号)负反馈电路的三个环节：放大：dooXXA反馈：ofXXF比较：fidXXX(17-6)RB1RCC1C2RB2RERL+++UCCuiuo++––esRB+UCCC1C2RERLui+–uo+–+++–RS通过RE将输出电流反馈到输入通过RE将输出电压反馈到输入(17-7)瞬时极性法：断开反馈网络与输入回路相接处假设输入端信号有一定极性的瞬时变化依次经过放大电路、反馈网络后，再回到输入端比较若净输入信号减少，则为负反馈。反之为正反馈。§17.1.2负反馈与正反馈的判别方法利用电路中各点交流电位的瞬时极性来判别。设地的参考电位为0，某点的在某瞬时的电位高于0，则瞬时极性为正；反之，瞬时极性为负。(17-8)+–uf+–ud差值电压ud=ui–uf↓→负反馈uoRFuiR2R1+–++–+–uoRFuiR2R1+–++–+–差值电压ud=ui+uf↑→正反馈–+uf–+uduf减小了净输入电压(差值电压)uf增大了净输入电压(17-9)ui+_+R2uoR1RFRLifiiid差值电流：id=ii+if↑→正反馈_+ui+R2uoR1RFRLiiidif差值电流：id=ii-if→负反馈if减小了净输入电压if增加了净输入电压(17-10)判别方法交流反馈：反馈只对交流信号起作用。直流反馈：反馈只对直流信号起作用。若在反馈网络中串接隔直电容，则可以隔断直流，故反馈只对交流起作用。若在起反馈作用的电阻两端并联旁路电容，则可以使其只对直流起作用。有的反馈只对交流信号起作用；有的反馈只对直流信号起作用；有的反馈对交、直流信号均起作用。交流反馈与直流反馈(17-11)2.对直流信号：RE1、RE2对直流均起作用，通过反馈稳定静态工作点。RCRB1RB2RE1RE2CEC2C1+UCCuouiUBEIEUBUE212BBCCBBRVURRTUBEIBICUEIC引入直流负反馈的目的：稳定静态工作点引入交流负反馈的目的：改善放大电路的性能IC(17-12)1、反馈采样方式：电压反馈和电流反馈电压反馈：反馈信号取自输出电压信号。电流反馈：反馈信号取自输出电流信号。从输出端来看：反馈采样信号是取自输出电压还是取自于输出电流。§17.2.1负反馈类型§17.2放大电路中的负反馈负反馈的分类方法(17-13)从输入端来看：反馈信号与输入信号是以电压方式比较还是以电流方式比较。串联反馈：反馈电压信号与输入信号电压比较，称为反馈信号与输入信号串联。并联反馈：反馈信号电流与输入信号电流比较，称为反馈信号与输入信号并联。2、反馈叠加方式：串联反馈和并联反馈(17-14)1、串联电压负反馈+–uf+–ud差值电压：ud=ui–uf↓→串联电压负反馈uoRFuiR2R1+–++–+–oFfuRRRu11uo↓→uf↓→ud↑→uo↑:输出电压更稳定(17-15)ui-++R2uoR1RFRLifii2、并联电压负反馈idFofRui差值电流：id=ii–if↓→并联电压负反馈(17-16)-ui-++R2uoRRL+3、串联电流负反馈+–ud+–ufiO差值电压：ud=ui–uf↓→串联电流负反馈ofRiuio↑→uf↑→ud↓→io↓:输出电流更稳定(17-17)-ui-++R2uoRRFRL+R1ifii4、并联电流负反馈idiO差值电流：id=ii–if↓→并联电流负反馈oFfiRRRi(17-18)小结电压反馈：输出uo短路时，反馈信号不存在。电流反馈：输出uo短路时，反馈信号仍然存在。串联反馈：输入信号、反馈信号分别加在两输入端上。并联反馈：输入信号、反馈信号加在同一输入端上。★单运放：反馈接在反相端一定为负反馈(17-19)利用瞬时极性法判别负反馈与正反馈的步骤：2.若电路中某点的瞬时电位高于参考点(对交流为电压的正半周)，则该点电位的瞬时极性为正(用表示)；反之为负(用表示)。－4.若反馈信号与输入信号加在同一输入端(或同一电极)上，两者极性相反时，净输入电压减小,为负反馈；反之，极性相同为正反馈。3.若反馈信号与输入信号加在不同输入端(或两个电极)上，两者极性相同时，净输入电压减小,为负反馈；反之，极性相反为正反馈。1.设接“地”参考点的电位为零。(17-20)例1：试分析下电路的反馈类型。解：入：串联P135例17.7.1类型:负反馈。出：电压=串联电压–+ud+Rf+-+-++--+UiUfUo(17-21)例2：试分析下电路的反馈类型。P135例17.7.1解：入：并联类型:负反馈。出：电流=并联电流ifiiid+-++-+RfUiUoUo1RL+-(17-22)3判断反馈性质：正、负反馈。方法：瞬时极性法。1确定反馈网络（常为电阻网络）。2判断是交流反馈还是直流反馈？注意电容的影响。负反馈的分析方法小结4判断反馈的组态。输入端：并联、串联（输入端和反馈端是不是在一个点）输出端：电压、电流(令负载RL两端电压为0,看反馈是否仍然存在)(17-23)负反馈交流反馈直流反馈电压串联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈稳定静态工作点四种组态负反馈的分类小结(17-24)基本放大电路AodXoX反馈电路FfXiX+–dooXXA:开环放大倍数ioFXXA:闭环放大倍数fidXXX:净输入信号§17.2.2负反馈对放大电路的影响ofXXF:反馈系数(17-25)dooXXAofXXFfidXXXAodXoXFfXiX+–1ooFidfodododoXXAXXXAXAXAFXAFFAo1反馈深度定义：1.对放大倍数的影响(17-26)负反馈使放大倍数下降。则有：AAfdfXX、同相，所以AF是正实数负反馈时，中，在1fAFAAdfofdoXXXXXXAF|1+AF|称为反馈深度，其值愈大，负反馈作用愈强，Af也就愈小。射极输出器、不带旁路电容的共射放大电路的电压放大倍数较低就是因为电路中引入了负反馈。集成运算电路中引入了深度负反馈。(17-27)2.提高放大倍数的稳定性11ffdAdAAFAA引入负反馈使放大倍数的稳定性提高。外界条件变化时，输入信号一定，输出信号会发生变化，也就是引起放大倍数的变化，这种变化越小，说明放大倍数的稳定性比较高。1fAAAF若|1+AF|1，称为深度负反馈，此时：在深度负反馈的情况下，闭环放大倍数仅与反馈电路的参数有关。f1AAAFF(17-28)例：|A|=300，|F|=0.01。7501.030013001fAFAA则：%6dAA若：%.%.51)6(01030011AAAFAAd11dff则：(17-29)3.改善波形失真负反馈是利用失真的波形来改善波形的失真，因此只能减小失真，而不能完全消除失真。加入负反馈无负反馈FufAuiuo略小略大接近正弦波uouiA+–ud略大略小uf大小(17-30)uiubeib++––在同样的ib下，ui=ube+ufube，所以rif提高。i0if)1(rFAr(1)串联负反馈biiiur无负反馈时：有负反馈时：biifiuruf+–使电路的输入电阻提高bbeiu4.对输入、输出电阻的影响(17-31)串联负反馈使电路的输入电阻增加：ioifrFAr)1(例如:射极输出器理解：串联负反馈相当于在输入回路中串联了一个电阻，故输入电阻增加。(17-32)无反馈时：有反馈时：idiii=iuiuR)(1iAFRiiif=iuRifd=iuuiod=iFuuidd=iAFuuid)1(=iAFu+RiuooR-Riu+-+duii+o-uLRAi++Ro+oLiuiA+ouRu-dRiu+--RRfu-f+R1ifi串联负反馈使输入电阻增加(17-33)FArr0ifi1ifbbeiiur无负反馈时：有负反馈时：ibeifiur在同样的ube下，ii=ib+ifib，所以rif降低。(2)并联负反馈使电路的输入电阻降低iiibube+–(17-34)并联负反馈使电路的输入电阻减小：)1(FArroiif理解：并联负反馈相当于在输入回路中并联了一条支路，故输入电阻减小。(17-35)无反馈时：有反馈时：diiii=iuiuRiiif=iuRfdi=iiuFuiuodi=AFiiuddi=)1(=diAFiuAFR1=i+ARu-Li+uoRiR-Rd+-+diuoifouiRffii+uoLiRu-uiuAo+Rid-R+-oi+Rdii并联负反馈使输入电阻减小(17-36)(3)电压负反馈使电路的输出电阻减小：)1(FArrooof例如:射极输出器理解：电压负反馈目的是阻止uo的变化，稳定输出电压。放大电路空载时可等效右图框中为电压源：输出电阻越小，输出电压越稳定，反之亦然。roesouoRL(17-37)理解：电流负反馈目的是阻止io的变化，稳定输出电流。放大电路空载时可等效为右图框中电流源：输出电阻越大，输出电流越稳定，反之亦然。(4)电流负反馈使电路的输出电阻增加：ooofrFAr)1(roisoioRL(17-38)引入负反馈使电路的通频带宽度增加BWFABW)1(of无负反馈有负反馈f|AO|0.707|Auo|Of´2|Afo|f2|Af|,|Af|0.707|Afo|BWBWf负反馈展宽通频带5.对通频带的影响(17-39)为实现下列要求，在交流放大电路中应引入哪种类型的负反馈？稳定输出电压，并可提高输入电阻；稳定输出电流，并可减小输入电阻；提高输入电阻，并可降低输出电阻。四种负反馈对ri和ro的影响串联电压串联电流并联电压并联电流riro减低增高增高增高增高减低减低减低思考(17-40)§17.3振荡电路中的正反馈§17.3.1自激振荡放大电路在无输入信号的情况下，就能输出一定频率和幅值的交流信号的现象。(17-41)AuF=1自激振荡的条件基本放大电路Au反馈电路FdXoXfX,dffoXXXFXouduoXAXFAX自激振荡的条件(17-42)自激振荡条件:AuF=1也可以写成：（1）振幅条件：||1uAF（2）相位条件：nFA2n是整数振幅条件:可以通过调整放大电路的放大倍数达到。相位条件:意味着振荡电路必须是正反馈；（电路维持等幅震荡的条件）(17-43)作用：产生一定频率和幅度的交流信号。频率范围：一赫兹以下~几百兆赫兹。功率范围：几毫瓦~几十千瓦。实质：输出交流信号的能量由电源的直流能量转换而来。常用电路：1.RC振荡电路--功率较小，频率较低。2.LC振荡电路--功率较大，频率较高。§17.3.2正弦波振荡电路(17-44)由选频网络的不同RC振荡电路和LC振荡电路正弦波振荡电路