模拟电子技术第4章负反馈放大电路

1模拟电子技术第四章负反馈放大电路谭丹华中科技大学电工教学基地2第四章负反馈放大电路4.1反馈的基本概念(4.5;4.6)4.2负反馈对放大电路性能的影响(4.9b;4.11;4.12)4.3负反馈放大电路的指标计算(4.10a;4.13;4.14*)4.4负反馈放大电路的自激振荡35.1反馈的基本概念4.1.1反馈的定义4.54.1.2反馈类型及判断4.64.1.3负反馈的4种基本组态4.1.4负反馈放大电路增益的一般表达式44.1反馈的概念(P91-92)4.1.1反馈的定义1.反馈的概念：（P91）回顾——稳定工作点电路输入量：vi、vBE、iB反馈——将电子系统输出回路的电量（电压或电流），以一定的方式送回到输入回路的过程。输出量：vO、vCE、iC、iE正向传输——信号从输入端到输出端的传输TvBEiCiCvEiB反向传输——信号从输出端到输入端的传输54.1反馈的概念(P91-92)4.1.1反馈的定义1.反馈的概念：2.反馈放大电路和组成框图xi：反馈放大电路的输入信号xo：输出信号xf：反馈信号xid：基本放大电路的净输入信号ofxxFiofxxA基本放大电路的增益:反馈放大电路的增益（闭环增益）:反向传输系数(反馈系数):A=xo/xid64.1反馈的概念4.1.2反馈类型及判断方法(P92-95)1．直流反馈与交流反馈(P92)仅在直流通路中存在的反馈称为直流反馈，或者说，反馈量中只含有直流量时，称为直流反馈；仅在交流通路中存在的反馈称为交流反馈，或者说，反馈量中只含交流量时称为交流反馈。反馈量中既有直流量、又有交流量，这样的反馈称为交、直流反馈例如：Re1:交、直流反馈Re2则只有直流反馈74.1反馈的概念4.1.2反馈类型及判断方法2．正反馈与负反馈(P93)正反馈：使净输入信号量xid比没有引入反馈时增大了。常把区分反馈的正、负，称为区分反馈的极性。（1）定义负反馈：使净输入信号量xid比没有引入反馈时减小了。另一角度正反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变大了。负反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变小了。8例：基本放大器，无反馈，净输入量Vbe=Vi，电压放大倍数为：2.负反馈与正反馈负反馈——输入量不变时，引入反馈后使净输入量（直接加到输入三极管B、E端或运放输入端）减小，放大倍数减小。引入反馈后，净输入量Vbe=Vi-Vf，电压放大倍数为：可见，净输入量减小，放大倍数减小，所以是负反馈。'LubeRAβr'LubeeβRAr(1β)R94.1反馈的概念4.1.2反馈类型及判断方法2．正反馈与负反馈（2）瞬时极性法：在电路中，从输入端开始，沿着信号流向，标出某一时刻有关节点电压在某一瞬间的变化极性或支路电流的瞬时流向（用“+”、“-”号表示）。beiibeeuuuuuu例如：输入信号ui的瞬时极性为（+），经三极管后，其集电极电位为负，发射极电位为正（+）.因而有反馈时放大电路的净输入信号Re1和Re2引入的反馈为负反馈。104.1.2反馈类型及判断方法3.电压反馈与电流反馈电压反馈：在输出回路中，若反馈信号取自输出电压，如图(a)所示，即反馈信号直接与输出电压成正比；++-xixidxfAF基本放大电路反馈网络+-uoRL++-xixidxfAF基本放大电路反馈网络+-uoRLio例4.1.1(P94)电流反馈：在输出回路中，若反馈信号取自输出电流，如图(b)所示，即反馈信号直接与输出电流成正比。114.1.2反馈类型及判断方法3.电压反馈与电流反馈共射极电路电压反馈采样的两种形式：RLuoRLuo124.1.2反馈的基本概念与分类3.电压反馈与电流反馈RLiERLiERf共射极电路电流反馈采样的两种形式：13例4.1.1(P94)常用“输出短路法”判断是电压反馈还是电流反馈（a）（b）144.1.2反馈类型及判断方法4.串联反馈与并联反馈串联反馈:指在放大电路输入回路，反馈网络与基本放大电路串联，如图（a）。并联反馈:指在放大电路输入回路，反馈网络与基本放大电路并联，如图（b）。例4.1.2(P94-95)154.1.3负反馈的4种基本组态负反馈类型有4种组态:P95-98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反馈信号取自哪个输出量反馈信号与输入信号的连接方式164.1.3负反馈放大器的4种类型P95-98电压串联电压并联电流串联电流并联A+_Fou+_iuidu++__fuRLA+_Fou+_iuR1iiidifiRLAF+_iuR1iiidifiRLoiAF+_iuidu++__fuRLoi先判断是串联反馈还是并联反馈，确定判别式串联反馈：uid=ui-uF并联反馈：iid=ii-iF17电压负反馈的特性——稳定输出电压负载变化时，输出电压稳定RLvovfvid(vbe)vo稳定过程：顺序：按信号从前向后，再由反馈支路从后向前注意：三极管基极、集电极电位变化相反串联反馈：vid=vi-vF电压反馈4.1.3负反馈的4种基本组态1.电压串联负反馈184.1.3负反馈的4种基本组态1.电压串联负反馈例ouiduAufuouFuofiuAu开环增益反馈系数闭环增益电压负反馈电路有稳压特性192.电流串联负反馈例oogidbeiiAuufffroccuuuFiiiogfiiAu闭环互导增益互导开环增益互阻反馈系数电流负反馈：有稳流特性203.电压并联负反馈反馈电流if根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压并联负反馈id=ib=ii-if从输入端看，输入支路(+)与反馈支路交于一点，故为并联反馈。所以是电压反馈+UCCRCC2C1RfuiuoibifiiRSus有：反馈取自输出电压uo++__电压并联负反馈稳定输出电压+_iofbcuuiii不变ou213.电压并联负反馈oriduAifgoiFuorfiuAi互导反馈系数开环互阻增益闭环互阻增益电压并联负反馈：有稳压特性+UCCRCC2C1RfuiuoibifiiRSus224.电流并联负反馈因为RL上的电压为零时：根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电流并联负反馈又因为在输入端有交点:id=iI-iF所以是电流反馈。故为并联负反馈。交点fi023分立电路组成的电流并联负反馈引入电流负反馈的目的——稳定输出电流稳定过程：交点ioifidio(id=ii-if)输出电阻↑oiidiAifioiFioifiiAi电流增益电流反馈系数闭环电流增益24例4.1.2(P94-95)试判断下图所示电路中是否存在反馈，哪些元件引入级间直流反馈，哪些元件引入了级间交流反馈，级间反馈是正反馈还是负反馈？并进一步判断级间交流反馈是电压反馈还是电流反馈？是串联反馈还是并联反馈？级间反馈25例4.1.2(P94-95)直流通路电阻Rf1和Rf2组成的反馈通路引入的是级间直流负反馈。26例4.1.2(P94-95)交流通路T3的输出回路发射极与Re1一同构成的反馈通路既能引起级间直流反馈，又能引起级间交流反馈。该反馈是电流串联负反馈。27基本放大电路AidXoX.反馈网络FfXoidXAX迭加：1.方框图：A称为开环放大倍数+–反馈foXFXAf称为闭环放大倍数Af=Xo/Xi输出信号输入信号反馈信号差值信号（净输入）负反馈放大器F称为反馈系数设Xf与Xi同相4.1.4负反馈放大电路增益的一般表达式(P99)idifXXXiX称为环路增益。FAfidXAFX282.负反馈放大器的一般关系闭环放大倍数：开环放大系数：反馈系数：净输入信号：oidXAXfoXFXidifXXXofiXAXioioAXXXX1AF与的关系fAA1AF输出信号：oidXAXifioA(XX)A(XFX)闭环放大倍数：iidiidXXXX1AF同理可得与的关系称为环路增益。FAfidXAFX4种负反馈放大电路中各种信号的含义（P100表4.1.1）29负反馈放大电路参数的意义电压串联电压并联电流串联电流并联A(电压放大倍数)(互阻增益)(互导增益)(电流放大倍数)FAfUAUouidUAIorid(Ω)IAUogid(S)IAIoiidUFUfuoIFUfgo(S)UFIfro(Ω)IFIfioUAUoufiUAIorfi(Ω)IAUogfi(S)IAIoifiAAFuuu1AAFrrg1AAFggr1AAFiii1型类数参303.关于反馈深度的讨论称为反馈深度.一般负反馈时，1)1(，fAA.FA1..正反馈时，1)3(，fAAFA1..自激振荡时，0)4(，fAFA1...iidXX1AFfAA1AF时，1)2(FA1..fAA深度负反馈fA1AFA相当于输入为零时仍有输出，故称为“自激状态”。fAA1AF1AFAF与有源器件的参数基本无关1AF314.2负反馈对放大电路性能的影响（P101）4.2.1提高放大倍数的稳定性4.2.2影响输入电阻和输出电阻的4.2.3展宽通频带4.2.4减小非线性失真324.2负反馈对放大电路性能的影响4.2.1提高放大倍数的稳定性(P101)负反馈条件下,比较闭环增益与开环增益的稳定性:f1AAAF有反馈时增益的稳定性比无反馈时提高了(1+AF)倍。ff22d11ddd(1)(1)AAAAAFAFffd1d1AAAAFA334.2.2影响输入电阻和输出电阻1.负反馈对输入电阻的影响(P102)idiiUrIidfididiifiiiidi(1)UUUAFUUrIIIUAFIifi(1)rAFr开环输入电阻闭环输入电阻(1)串联负反馈使输入电阻增加即1AF引入负反馈后的闭环输入电阻是无反馈的输入电阻的倍34(2)并联负反馈使输入电阻减小iiiifiidfididiid1(1)UUUrIIIIAFIUAFIifi1(1)rrAF引入负反馈后的输入电阻为即11AF引入负反馈后的闭环输入电阻是无反馈的输入电阻的倍352.负反馈对输出电阻的影响(P103)(1)电压负反馈使输出电阻减小忽略反馈网络对It的分流toftUrI闭环输出电阻为1tidtttooUAXAFIIUrr1oofrrAF即11AF引入负反馈后的闭环输出电阻是无反馈的输出电阻的倍36(2)电流负反馈使输出电阻增加ttidtootUUIAXAFIrr忽略反馈网络对Vo’的分压(1)tofotUrAFrI闭环输出电阻为1AF引入负反馈后的闭环输出电阻是无反馈的开环输出电阻的倍2.负反馈对输出电阻的影响(P103)37正确引入负反馈1.降低输入信号源的负载，信号源是电压信号，则增大闭环放大电路的输入电阻，串联反馈；信号源是电流信号，则降低闭环放大电路的输入电阻，并联反馈。1.正确选择放大电路的类型2.正确选择各元件参数原则：2.增强闭环放大电路的输出端的负载能力，电压放大电路，则降低闭环放大电路的输入电阻，电压反馈；电流放大电路，则增大闭环放大电路的输入电阻，电流反馈；选择：1.正确选择放大电路的类型384.2.3展宽通频带(P105)无反馈时的通频带f=fH－fLfH有反馈时的通频带fF=(1+AF)fH放大电路加入负反馈后，增益下降，但通频带却加宽了。负反馈只能减小反馈环内产生的非线性失真4.2.4减小非线性失真(P106)394.3深度负反馈放大电路的指标计算4.3.1深度负反馈的特点深度负反馈：11AF放大电路的闭环增益：f1AF和ofiXAXfoXFX根据有ifXXifUUifII串联负反馈：并联负反馈：40串联负反馈0fiidUUU深度负反馈条件下虚短虚断0fiidIII虚短虚断并联负反馈0fiidXXXfiUUfiIIiif1rrAFifr