电工学 电子技术 第十七章 《电子电路中的反馈第二部分》

1/58如|A|=300，|F|=0.01。7501.030013001fAFAA则%6dAA如%.%.51)6(01030011AAAFAAd11dff则2/583.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。无负反馈接近正弦波大小大小AuIuOAuIuO加入负反馈FuF略大略大uOuIAuOuIA+–uD+–uD+–+–uD略大略大略小略小uFuF略小略小3/584.展宽通频带引入负反馈使电路的通频带宽度增加BWFABW)1(0f无负反馈有负反馈负反馈展宽通频带f|A0|0.707|Au0|Of´2|Af0|f2|A|,|Af|0.707|Af0|BWBWBWBWfff|A0|0.707|Au0|Of´2|Af0|f2|A|,|Af|0.707|Af0|BWBWBWBWff4/58uIubeib++––5.对放大电路输入电阻的影响在同样的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5/58FArr0ifi1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+–6/58o0of)1(rFArFArr0oof1电压负反馈具有稳定输出电压的作用，即有恒压输出特性，故输出电阻降低。电流负反馈具有稳定输出电流的作用，即有恒流输出特性，故输出电阻提高。(1)电压负反馈使电路的输出电阻降低(2)电流负反馈使电路的输出电阻提高6.对放大电路输出电阻的影响7/58四种负反馈对ri和ro的影响思考题：为了分别实现：(1)稳定输出电压；(2)稳定输出电流；(3)提高输入电阻；(4)降低输出电阻。应引入哪种类型的负反馈？riro减低增高增高增高增高减低减低减低串联电压串联电流并联电压并联电流串联电压串联电流并联电压并联电流8/5817.3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。开关合在“1”为无反馈放大电路ioUAUu开关合在“2”为有反馈放大电路foUAUuifUU如果1iUoUSA2fUF自激振荡状态开关合在“2”时,去掉仍有稳定的输出。反馈信号代替了放大电路的输入信号。Ui.9/58自激振荡的条件(1)幅度条件：1FAu(2)相位条件：π2FAnn是整数相位条件意味着振荡电路必须是正反馈。幅度条件表明反馈放大器要产生自激振荡，还必须有足够的反馈量(可以通过调整放大倍数A或反馈系数F达到)。foUAUu由ooUFAUu1FAuofUFU自激振荡的条件1FAFAu即10/5817.3.2正弦波振荡电路正弦波振荡电路用来产生一定频率和幅值的正弦交流信号。它的频率范围很广，可以从一赫以下到几百兆赫以上；输出功率可以从几毫瓦到几十千瓦；输出的交流电能是从电源的直流电能转换而来的。常用的正弦波振荡器LC振荡电路:输出功率大、频率高。RC振荡电路:输出功率小、频率低。石英晶体振荡电路：频率稳定度高。应用：无线电通信、广播电视、工业上的高频感应炉、超声波发生器、正弦波信号发生器、半导体接近开关等。11/58正弦波振荡电路的组成(1)放大电路:放大信号。(2)反馈网络:必须是正反馈，反馈信号即是放大电路的输入信号。(3)选频网络:保证输出为单一频率的正弦波，即使电路只在某一特定频率下满足自激振荡条件。(4)稳幅环节:使电路能从AuF1，过渡到AuF=1，从而达到稳幅振荡。12/581.RC正弦波振荡电路RC选频网络正反馈网络放大电路用正反馈信号uf作为输入信号选出单一频率的信号(1)电路结构uf–+同相比例电路选频网络R++∞RFR1CRC–uO–+R++∞RFR1CRC–uO–+13/58(2)RC串并联选频网络的选频特性反馈系数C//RCRC//RUUFj1j1j1121U2URCRC+–+–1U2URCRC+–+–)j(3100RC10分析可知：仅当=0时,U2U1=13达最大值，且u2与u1同相,即网络具有选频特性,f0决定于RC。14/58幅频特性12UU13ff0相频特性90o90f0o0(f)u1u2u2与u1波形u1,u215/58(3)工作原理输出电压uO经正反馈(兼选频)网络分压后，取uf作为同相比例电路的输入信号ui。①起振过程16/58②稳定振荡A=0，仅在f0处F=0,满足相位平衡条件，所以振荡频率f0=1(2RC)。改变R、C可改变振荡频率。由运算放大器构成的RC振荡电路的振荡频率一般不超过1MHz。③振荡频率振荡频率由相位平衡条件决定。17/58振荡频率的调整改变开关S的位置可改变选频网络的电阻，实现频率粗调。改变电容C的大小可实现频率的细调。RCf210振荡频率++++∞∞RRFFRRCCCC––uuOO––++SSSSRR11RR22RR33RR33RR22RR11++++∞∞RRFFRRCCCC––uuOO––++uuOO––++SSSSRR11RR22RR33RR33RR22RR1118/58④起振及稳定振荡的条件稳定振荡条件AuF=1，|F|=1/3，则起振条件AuF1，因为|F|=1/3，则311FRRAu考虑到起振条件AuF1,一般应选取RF略大于2R1。如果这个比值取得过大，会引起振荡波形严重失真。311FRRAu由运放构成的RC串并联正弦波振荡电路不是靠运放内部的晶体管进入非线性区稳幅的，而是通过在外部引入负反馈来达到稳幅的目的。19/58RR++++∞∞RRFFRR11CCRRCC––uuOO––++RR++++∞∞RRFFRR11CCRRCC––uuOO––++带稳幅环节的电路(1)热敏电阻具有负温度系数，利用它的非线性可以自动稳幅。在起振时，由于uO很小，流过RF的电流也很小，于是发热少，阻值高，使RF2R1，即AuF1。随着振荡幅度的不断加强，uO增大，流过RF的电流也增大，RF受热而降低其阻值，使得Au下降，直到RF=2R1时，稳定于AuF=1，振荡稳定。半导体热敏电阻20/58带稳幅环节的电路(1)热敏电阻具有负温度系数，利用它的非线性可以自动稳幅。稳幅过程：思考：若热敏电阻具有正温度系数，应接在何处？uOTRFAuRR++++∞∞RRFFRR11CCRRCC––uuOO––++RR++++∞∞RRFFRR11CCRRCC––uuOO––++半导体热敏电阻21/58RR++++∞∞RRF2F2RR11CCRRCC––uuOO––++DD11DD22RRF1F1uuff++––RR++++∞∞RRF2F2RR11CCRRCC––uuOO––++uuOO––++DD11DD22RRF1F1uuff++––IDUD带稳幅环节的电路(2)振荡幅度较小时正向电阻大振荡幅度较大时正向电阻小利用二极管的正向伏安特性的非线性自动稳幅。稳幅环节22/58带稳幅环节的电路(2)图示电路中，RF分为两部分。在RF1上正反并联两个二极管，它们在输出电压uO的正、负半周内分别导通。在起振之初，由于uO幅值很小，尚不足以使二极管导通，正向二极管近于开路,此时，RF2R1。而后,随着振荡幅度的增大，正向二极管导通，其正向电阻逐渐减小，直到RF=2R1，振荡稳定。RR++++∞∞RRF2F2RR11CCRRCC––uuOO––++DD11DD22RRF1F1uuff++––RR++++∞∞RRF2F2RR11CCRRCC––uuOO––++uuOO––++DD11DD22RRF1F1uuff++––23/582.LC正弦波振荡电路LC振荡电路的选频电路由电感和电容构成，可以产生高频振荡(几百千赫以上)。由于高频运放价格较高，所以一般用分离元件组成放大电路。本节只对LC振荡电路的结构和工作原理作简单介绍。24/58LLCC++UUCCCCRRLLCC11RRB1B1RRB2B2RREECCEELLCC++UUCCCCRRLLCC11RRB1B1RRB2B2RREECCEE变压器反馈式LC振荡电路(1)电路结构正反馈LCfπ210(2)振荡频率即LC并联电路的谐振频率放大电路选频电路反馈网络uf+–25/58++UUCCCCCC11RRB1B1RRB2B2RREECCEELL11CCLL22RRCC++UUCCCCCC11RRB1B1RRB2B2RREECCEELL11CCLL22RRCC三点式LC振荡电路(1)电感三点式振荡电路正反馈放大电路反馈网络CMLLf)2(π21210－－振荡频率通常改变电容C来调节振荡频率。反馈电压取自L2振荡频率一般在几十兆赫以下。选频电路26/58++UUCCCCCC11RRB1B1RRB2B2RREECCEECC11CC22RRCC++UUCCCCCC11RRB1B1RRB2B2RREECCEECC11CC22RRCC(2)电容三点式振荡电路正反馈放大电路反馈网络－－振荡频率通常再与线圈串联一个较小的可变电容来调节振荡频率。反馈电压取自C221210π21CCCCLf反相振荡频率可达100MHz以上。选频电路27/58正反馈例1：试用相位平衡条件判断下图电路能否产生自激振荡。++UUCCCCCC11RRB1B1RRB2B2RREECCEELLCCRRCC++UUCCCCCC11RRB1B1RRB2B2RREECCEELLCCRRCC注意：用瞬时极性法判断反馈的极性时，耦合电容、旁路电容两端的极性相同，属于选频网络的电容，其两端的极性相反。28/58LL++UUCCCCCC11RRB1B1RRB2B2RREECCEECC22LL++UUCCCCCC11RRB1B1RRB2B2RREECCEECC22例2：图示电路能否产生正弦波振荡？如果不能产生振荡,加以改正。解：直流电路合理。旁路电容CE将反馈信号旁路，即电路中不存在反馈，所以电路不能振荡。将CE开路，则电路可能产生振荡。反馈电压取自C1－－－正反馈29/58半导体接近开关LC振荡器开关电路射极输出器继电器半导体接近开关是一种无触点开关，具有反应速度快、定位准确、寿命长等优点。它在行程控制、定位控制、自动计数以及各种报警电路中得到了广泛应用。LL22CC22––UUCCCCRRE2E2TT11RRP1P1RR22RRE1E1CCE1E1CC11LL11RRP2P2LL33TT22TT33KAKADDRR33RRC2C2RR44LL22CC22––UUCCCCRRE2E2TT11RRP1P1RR22RRE1E1CCE1E1CC11LL11RRP2P2LL33TT22TT33KAKADDRR33RRC2C2RR4430/58半导体接近开关变压器反馈式振荡器是接近开关的核心部分，L1、L2及L3绕在右图所示的的磁芯上(又称感应头)。L2L3L1移动的金属体感应头LL22CC22––UUCCCCRRE2E2TT11RRP1P1RR22RRE1E1CCE1E1CC11LL11RRP2P2LL33TT22TT33KAKADDRR33RRC2C2RR44LL22CC22––UUCCCCRRE2E2TT11RRP1P1RR22RRE1E1CCE1E1CC11LL11RRP2P2LL33TT22TT33KAKADDRR33RRC2C2RR4431/58半导体接近开关L2L3L1移动的金属体感应头当某金属被测物体移近感应头时，金属体内感应出涡流，由于涡流的消磁作用破坏了线圈之间的磁耦合，使L1上的反馈电压显著降低，破坏了自激振荡的幅值条件，振荡器停振，使L3上输出交流电压为零。LL22CC22––UUCCCCR