大学物理课件：负反馈放大电路

1．什么是反馈6.1反馈的基本概念与分类6.1.1反馈的基本概念反馈，就是把放大电路的输出量的一部分或全部，通过反馈网络以一定的方式又引回到放大电路的输入回路中去，以影响电路的输入信号作用的过程。2．放大电路中引入反馈的作用放大电路静态工作点会随温度的变化而上下波动，其放大倍数不稳定，为了稳定放大电路的静态工作点，可采用分压式工作点稳定电路，在电路中引入一个直流电流负反馈。6.1反馈的基本概念与分类6.1.1反馈的基本概念为了提高输入电阻，降低输出电阻，可采用射极输出器，在射极输出器电路中引入电压串联负反馈。6.1.2反馈的分类1．反馈的分类根据反馈的极性分类，可分为正反馈和负反馈。使放大电路净输入量增大的反馈称为正反馈，使放大电路净输入量减小的反馈称为负反馈。正反馈虽然能够提高放大倍数，但会使电路工作变得不稳定。实际工作中正反馈常用于产生正弦波振荡。负反馈虽然降低了放大电路的放大倍数，但是能够改善放大电路的各项性能。6.1反馈的基本概念与分类⑴正反馈与负反馈6.1反馈的基本概念与分类6.1.2反馈的分类1．反馈的分类根据反馈的交直流性质，可分为直流反馈和交流反馈。如果反馈信号中只含直流成分，则称为直流反馈，直流负反馈用于稳定静态工作点，对放大电路的动态性能没有影响。如果反馈信号中只含交流成分，则称为交流反馈。交流负反馈用于改善放大电路的各项动态性能。⑵直流反馈与交流反馈6.1反馈的基本概念与分类6.1.2反馈的分类1．反馈的分类根据反馈的极性，可分为正反馈和负反馈。使放大电路净输入量增大的反馈称为正反馈，使放大电路净输入量减小的反馈称为负反馈。正反馈虽然能够提高放大倍数，但会使电路工作变得不稳定。实际工作中正反馈常用于产生正弦波振荡。负反馈虽然降低了放大电路的放大倍数，但是能够改善放大电路的各项性能。⑶电压反馈与电流反馈6.1反馈的基本概念与分类6.1.2反馈的分类1．反馈的分类根据反馈信号与输入信号的关系，可分为串联反馈和并联反馈。反馈信号与输入信号在放大电路的输入回路中以电压的形式求和，即反馈信号与输入信号串联，称为串联反馈。反馈信号与输入信号在放大电路的输入回路中以电流的形式求和，即反馈信号与输入信号并联，称为并联反馈。⑷串联反馈与并联反馈6.1反馈的基本概念与分类6.1.2反馈的分类2．反馈的判断通过检查在放大电路的输出回路与输入回路之间是否存在相互联系的反馈通路来判断电路中有没有引入反馈。⑴有无反馈的判断图(a)、(c)没有引入反馈图(b)引入了反馈6.1反馈的基本概念与分类6.1.2反馈的分类2．反馈的判断采用瞬时极性法判断，如果反馈信号与原输入信号极性相同，则是正反馈；如果反馈信号与原输入信号极性相反，则是负反馈。⑵正反馈与负反馈的判断图(a)负反馈图(b)正反馈6.1反馈的基本概念与分类6.1.2反馈的分类2．反馈的判断⑵正反馈与负反馈的判断图(c)负反馈图(d)负反馈6.1反馈的基本概念与分类6.1.2反馈的分类2．反馈的判断通过反馈是存在于直流通路中还是交流通路中，来判断电路引入的是直流反馈还是交流反馈。⑶直流反馈与交流负反馈的判断图(c)负反馈图(d)负反馈6.1.2反馈的分类2．反馈的判断反馈信号与输出电压成正比为电压反馈，反馈信号与输出电流成正比为电流反馈。将输出端短路，若反馈不存在，则为电压反馈。⑷电压反馈与电流反馈的判断6.1反馈的基本概念与分类6.1.2反馈的分类2．反馈的判断⑷电压反馈与电流反馈的判断6.1反馈的基本概念与分类6.1反馈的基本概念与分类6.1.2反馈的分类2．反馈的判断反馈信号与输入信号以电压的形式相加，即反馈信号与输入信号串联，即是串联反馈；如果反馈信号与输入信号在放大电路输入回路中以电流的形式相加，即反馈信号与输入信号并联，则是并联反馈。⑸串联反馈与并联负反馈的判断6.1反馈的基本概念与分类6.1.2反馈的分类2．反馈的判断⑸串联反馈与并联负反馈的判断6.2负反馈放大器的框图及一般表达式6.2.1负反馈放大器的框图ioXXAofXXFfiiXXXioXXAf6.2.2负反馈放大器的一般表达式6.2负反馈放大器的框图及一般表达式)()(oifiioXFXAXXAXAXFAAXXAiof1FA1反馈深度：时，1FA1fA，A为负反馈。时，＜1FA1fA，A＞为正反馈。6.3.1负反馈对放大倍数的影响引入负反馈后，放大倍数的稳定性得到了提高。6.3负反馈对放大器性能的影响AFAAf1dAAFdAf2)1(1AdAAFAdAff116.3.2负反馈对通频带和失真的影响1．展宽通频带6.3负反馈对放大器性能的影响6.3负反馈对放大器性能的影响6.3.2负反馈对通频带和失真的影响1．展宽通频带HmmmHmmHmHmHHfHfFAfjFAAffjFAAFffjAffjAFAAA)1(1111111HmfHfFAf)1(6.3负反馈对放大器性能的影响6.3.2负反馈对通频带和失真的影响1．展宽通频带fFAfjFAAffjFAAFffjAffjAFAAAmLmmLmmLmLmLLfL)1(1111111FAffmLfL16.3负反馈对放大器性能的影响6.3.2负反馈对通频带和失真的影响1．展宽通频带HLHfffBWHfLfHfffffBWBWFAmf)1(BW2．减少非线性失真6.3负反馈对放大器性能的影响6.3.2负反馈对通频带和失真的影响6.3.3负反馈对噪声的影响6.3负反馈对放大器性能的影响oioxAxx6.3负反馈对放大器性能的影响6.3.3负反馈对噪声的影响oioxAxxfidxxAF1x)(ofxFxAFxxoo16.3.4负反馈对输入输出电阻的影响1．负反馈对输入电阻的影响6.3负反馈对放大器性能的影响⑴串联负反馈使输入电阻增大iiiIUrifiiifiIUUIUrifUFAUiiiifirFAIUFAUr)1(6.3负反馈对放大器性能的影响6.3.4负反馈对输入输出电阻的影响1．负反馈对输入电阻的影响⑵并联负反馈使输入电阻减少iiiIUrfiiiifiIIUIUrifIFAIFA1rIFAIUriiiifi6.3负反馈对放大器性能的影响6.3.4负反馈对输入输出电阻的影响2．负反馈对输出电阻的影响⑴电压负反馈使输出电阻减少oooioooUFArIXArIU00FArIUrooooof1ffiiXXXX6.3负反馈对放大器性能的影响6.3.4负反馈对输入输出电阻的影响2．负反馈对输出电阻的影响⑵电流负反馈使输出电阻增大offiiIFXXXXoooioooIFArUXArUI00oooofrFAIUr)1(06.4负反馈放大器的四种组态6.4.1电压串联负反馈图（a）电路中，iouuUUAofuuUUFoFfURRRU11FofuuRRRUUF116.4负反馈放大器的四种组态6.4.2电压并联负反馈ioIUuiAofiuUIF图（a）电路中，fofRUIFofiuRUIF16.4负反馈放大器的四种组态6.4.3电流串联负反馈ioiuUIAofuiIUF图（a）电路中，FofuiRIUF6.4负反馈放大器的四种组态6.4.4电流并联负反馈ioiiIIAofiiIIF图（a）电路中，FofiiRRRIIF336.4负反馈放大器的四种组态〖例6-6〗试判断下图各电路中反馈的极性和组态。电压串联负反馈电流并联负反馈6.4负反馈放大器的四种组态〖例6-6〗试判断下图各电路中反馈的极性和组态。电压并联负反馈电流串联负反馈6.4负反馈放大器的四种组态〖例6-7〗在左图所示放大电路中，引入适当的负反馈，要求达到以下目的：降低放大电路的输出电阻，提高带负载能力；提高放大电路的输入电阻，减少对信号源索取的电流；减小输出电压的非线性失真，改善输出波形。6.5深度负反馈对放大电路的近似计算6.5.1利用关系式估算闭环电压放大倍数FAf1FAf1uuuufFA1Auf对电压串联负反馈对其他三种负反馈，先求，或或iifiufuifAAA再转换为ufA6.5深度负反馈对放大电路的近似计算6.5.2利用关系式估算闭环电压放大倍数ifXX在串联负反馈电路中，三者均为电压，则有ifUU在并联负反馈电路中，二者均为电流，则有ifII6.5深度负反馈对放大电路的近似计算〖例6-8〗计算图中各放大电路的电压放大倍数。fofuuRRRUUF11电路是电压串联负反馈。111RRFAfuuuf6.5深度负反馈对放大电路的近似计算〖例6-8〗计算图中各放大电路的电压放大倍数。电路是电压并联负反馈。fiII1RURUifo1RRUUAfiouuf6.5深度负反馈对放大电路的近似计算〖例6-8〗计算图中各放大电路的电压放大倍数。电路是电流并联负反馈。fiIIfLoiRRRRURU331313)(RRRRRUUALfiouuf6.5深度负反馈对放大电路的近似计算〖例6-8〗计算图中各放大电路的电压放大倍数。电路是电流串联负反馈。ifLofURRRRRRUU13133131)(RRRRRRUUALfiouuf6.6负反馈放大器自激振荡及消除方法6.6.1产生自激振荡的原因及条件1．自激振荡产生的原因FAAAf1时，01FAfA说明放大电路产生了自激振荡。此时即使没有输入信号，放大电路仍将有一定的输出信号，6.6负反馈放大器自激振荡及消除方法6.6.1产生自激振荡的原因及条件2．自激振荡产生的条件01FA1FA1FA)3,2,1,0()12(nnFAAF产生自激振荡的幅值条件为：产生自激振荡的相位条件为：6.6负反馈放大器自激振荡及消除方法6.6.1产生自激振荡的原因及条件2．自激振荡产生的条件如图所示为阻容耦合单级共射放大器的频率特性，中频相移180度，在低频段和高频段，还将分别产生附加相移90度，到一定的反馈深度即可能产生三级负反馈放大电路则只要达自激振荡。6.6负反馈放大器自激振荡及消除方法6.6.2消除自激振荡的方法⑴简单的滞后补偿1．滞后补偿补偿前的上限频率为2211)//(21iioHCrrf补偿后的上限频率为))(//(212211CCrrfiioH6.6负反馈放大器自激振荡及消除方法1．滞后补偿6.6.2消除自激振荡的方法⑴简单的滞后补偿选择电容C使：0lg202HffFA0135cffFAFAlg20实线为补偿后的波特图有足够的相位裕度，不会产生自激。6.6负反馈放大器自激振荡及消除方法6.6.2消除自激振荡的方法⑵RC滞后补偿1．滞后补偿122112111//1HHiooiffjffjCjRrrCjRUU简单的滞后补偿，会使频带变窄。CRrrfioH)//(21211RCfH211其中：6.6负反馈放大器自激振荡及消除方法6.6.2消除自激振荡的方法1．滞后补偿⑵RC滞后补偿补偿前)1)(1)(1(321HHHmffjffjffjFAFA补偿后)1)(1(31HHmffjffjFAFA电路中只