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1、负反馈的计算及对电路的影响本讲稿第一页，共三十二页闭环增益的一般表达式闭环增益的一般表达式开环增益开环增益反馈系数反馈系数闭环增益闭环增益因为因为所以所以已知已知本讲稿第二页，共三十二页反馈深度讨论反馈深度讨论负反馈负反馈深度负反馈深度负反馈正反馈正反馈自激振荡自激振荡称为称为反馈深度反馈深度其中：其中：称为称为环路增益环路增益闭环增益可以表示为：闭环增益可以表示为：本讲稿第三页，共三十二页不同类型负反馈中各种信号量的含义不同类型负反馈中各种信号量的含义本讲稿第四页，共三十二页11.4 11.4 深度负反馈条件深度负反馈条件下的近似计算下的近似计算本讲稿第五页，共三十二页深度负反馈的特点深度负
2、反馈的特点即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关由于由于则则又因为又因为代入上式代入上式得得（也常写为（也常写为 xf f xi i）净输入量近似等于零净输入量近似等于零由由此此可可得得深深度度负负反反馈馈条条件件下下，放放大大电电路路的的输输入入端端满满足足“虚虚短短”和和“虚断虚断”。输入量近似等于反馈量输入量近似等于反馈量（xid id 0）本讲稿第六页，共三十二页对于对于串联负反馈串联负反馈深度负反馈条件下深度负反馈条件下虚短虚短虚断虚断虚短虚短虚断虚断对于对于并联负反馈并联负反馈vidid=vi i-vf f 0iidid=ii
3、i-if f 0vidid=iid id ri i 0深度负反馈的特点深度负反馈的特点本讲稿第七页，共三十二页举例计算举例计算 电压串联负反馈电压串联负反馈 设电路满足深度负反馈条件，设电路满足深度负反馈条件，试写出该电路的闭环电压增益表试写出该电路的闭环电压增益表达式。达式。解：解：根据根据虚短虚短、虚断虚断得得闭环电压增益闭环电压增益例题1同相放大器同相放大器当当R1=时，时，Avf=1,称为电压跟随器。称为电压跟随器。本讲稿第八页，共三十二页例题2虚短虚短：反相放大器反相放大器虚断虚断：电压并联负反馈电压并联负反馈 设电路满足深度负反馈条件，试写出该电路的闭环电压设电路满足深度负反馈条件
4、，试写出该电路的闭环电压增益表达式。增益表达式。解：解：举例计算举例计算本讲稿第九页，共三十二页近近似似计计算算所所示示电电路路的的反反馈馈系系数数、闭环增益和闭环电压增益。闭环增益和闭环电压增益。闭环增益闭环增益闭环电压增益闭环电压增益解：解：忽忽略略基基极极直直流流偏偏置置电电路路后后的的交交流流通通路如下图所示。路如下图所示。电路为电路为电流串联负反馈电流串联负反馈则反馈系数为则反馈系数为 在在深深度度负负反反馈馈条条件件下下，利利用用虚虚短短可知可知例题3本讲稿第十页，共三十二页 电压串联负反馈电压串联负反馈 设电路满足深度负反馈设电路满足深度负反馈条件，试写出该电路的闭环条件，试写出
5、该电路的闭环电压增益表达式。电压增益表达式。解：解：根据根据虚短虚短、虚断虚断闭环电压增益闭环电压增益例题4举例计算举例计算本讲稿第十一页，共三十二页 电流并联负反馈电流并联负反馈 设电路满足深度负反馈条件，设电路满足深度负反馈条件，试写出该电路的闭环增益和闭环试写出该电路的闭环增益和闭环源电压增益表达式。源电压增益表达式。解：解：根据根据虚短虚短、虚断虚断闭环增益闭环增益所以闭环电压增益所以闭环电压增益iR例题5举例计算举例计算本讲稿第十二页，共三十二页解解:闭环增益闭环增益求大环反馈的闭环增益以及对信号源的闭环电压增益。求大环反馈的闭环增益以及对信号源的闭环电压增益。电压并联负反馈电压并联
6、负反馈根据根据虚短虚短、虚断虚断0V0V例题6举例计算举例计算本讲稿第十三页，共三十二页 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响u减小非线性失真减小非线性失真u展宽频带展宽频带u对输入电阻和输出电阻的影响对输入电阻和输出电阻的影响u提高增益的稳定性提高增益的稳定性本讲稿第十四页，共三十二页提高增益的稳定性提高增益的稳定性闭环时闭环时对对A求导得求导得只考虑幅值有只考虑幅值有反反馈馈深深度度越越深深，闭闭环环增增益益的的稳稳定定性性越越好好。在在深深度度负负反反馈馈条条件下件下即即闭闭环环增增益益只只取取决决于于反反馈馈网网络络。当当反反馈馈网网络络由由稳稳定定的的线线性性元元件件
7、组组成时，闭环增益将有很高的稳定性。成时，闭环增益将有很高的稳定性。加入负反馈后，放大倍数的变化只有原来的加入负反馈后，放大倍数的变化只有原来的1/(1+AF)1/(1+AF)本讲稿第十五页，共三十二页已知某负反馈放大电路的闭环增益为已知某负反馈放大电路的闭环增益为40dB，基本放大器的，基本放大器的A变化变化10%，闭环增益，闭环增益Af相应变化相应变化1%，求此时电路的开环增益，求此时电路的开环增益为多少？为多少？例例解解因为因为所以所以提高增益的稳定性提高增益的稳定性本讲稿第十六页，共三十二页减小非线性失真减小非线性失真动画（动画（93）失真的反馈信号，使失真的反馈信号，使净输入产生相反
8、的失净输入产生相反的失真，从而弥补了放大真，从而弥补了放大电路本身的非线性失电路本身的非线性失真。真。负反馈可以改善放大电路的非线性失真，但是负反馈可以改善放大电路的非线性失真，但是只能改善反馈环内产生的非线性失真。只能改善反馈环内产生的非线性失真。本讲稿第十七页，共三十二页展宽频带展宽频带加入负反馈后加入负反馈后 引入引入负负反反馈馈后使放大后使放大电电路的通路的通频带频带展展宽宽到基本放大到基本放大电电路的路的本讲稿第十八页，共三十二页反馈对输入电阻的影响反馈对输入电阻的影响 串联负反馈串联负反馈开环输入电阻开环输入电阻 Ri i=vidid/ii i因为因为 vf f=Fxo o xo
9、o=Avidid闭环输入电阻闭环输入电阻 Rifif=vi i/ii i所以所以 vi i=vidid+vf f=(1+=(1+AF)vidid闭环输入电阻闭环输入电阻 Rifif=vi i/ii i引入串联负反馈后，输入电阻增加了。引入串联负反馈后，输入电阻增加了。本讲稿第十九页，共三十二页并联负反馈并联负反馈开环输入电阻开环输入电阻 Ri i=vi i/iidid因为因为 if=Fxo o xo o=Aiidid闭环输入电阻闭环输入电阻 Rifif=vi i/ii i所以所以 ii=iid+if=(1+AF)iid闭环输入电阻闭环输入电阻 Rifif=vi i/ii i引入并联负反馈后，输
10、入电阻减小了。引入并联负反馈后，输入电阻减小了。反馈对输入电阻的影响反馈对输入电阻的影响本讲稿第二十页，共三十二页例如：例如：图中图中R1 1不在环内不在环内但是但是当当R1 1 时，反馈对时，反馈对Rif几乎没有影响。几乎没有影响。注意注意:反馈对输入电阻的影响仅限于环内，对环外不产生影反馈对输入电阻的影响仅限于环内，对环外不产生影响。响。反馈对输入电阻的影响反馈对输入电阻的影响本讲稿第二十一页，共三十二页闭环输出电阻闭环输出电阻而而 xid=-xf=-Fvt 忽略反馈网络对忽略反馈网络对it的的分流分流所以所以 引入电压负反馈后，输引入电压负反馈后，输出电阻减小了。出电阻减小了。电压负反馈
11、电压负反馈反馈对输出电阻的影响反馈对输出电阻的影响本讲稿第二十二页，共三十二页闭环输出电阻闭环输出电阻而而 xid=-xf=-Fit 忽略反馈网络对忽略反馈网络对vt的的分压分压 电流负反馈电流负反馈所以所以 引入电流负反馈后，输出引入电流负反馈后，输出电阻增大了。电阻增大了。注意注意:反馈对输出电阻的影响仅限于反馈对输出电阻的影响仅限于环内，对环外不产生影响。环内，对环外不产生影响。反馈对输出电阻的影响反馈对输出电阻的影响本讲稿第二十三页，共三十二页 负反馈对放大电路性能的改善，是以牺牲增益为代负反馈对放大电路性能的改善，是以牺牲增益为代价的，且仅对环内的性能产生影响。价的，且仅对环内的性能
12、产生影响。串联负反馈串联负反馈 并联负反馈并联负反馈 电压负反馈电压负反馈 电流负反馈电流负反馈 小小 结结增大输入电阻增大输入电阻减小输入电阻减小输入电阻减小输出电阻，稳定输出电压减小输出电阻，稳定输出电压增大输出电阻，稳定输出电流增大输出电阻，稳定输出电流本讲稿第二十四页，共三十二页11.6 11.6 负反馈放大电路的自激振荡负反馈放大电路的自激振荡本讲稿第二十五页，共三十二页负反馈放大电路的自激振荡及稳定工作的条件负反馈放大电路的自激振荡及稳定工作的条件u自激振荡现象自激振荡现象 在在不不加加任任何何输输入入信信号号的的情情况况下下，放放大大电电路路仍仍会会产产生生一一定定频频率率的的信
13、信号号输输出出,称称为为自自激振荡激振荡。u产生原因产生原因 在在高高频频区区或或低低频频区区产产生生的的附附加加相相移移达达到到180180，使使中中频频区区的的负负反反馈馈在在高高频频区区或或低低频频区区变变成成了了正正反反馈馈，当当满满足足了了一定的幅值条件时，便产生自激振荡。一定的幅值条件时，便产生自激振荡。本讲稿第二十六页，共三十二页u自激振荡条件自激振荡条件即即又又得自激振荡条件得自激振荡条件幅值条件幅值条件相位条件相位条件（附加相移）（附加相移）闭环增益闭环增益所以，当所以，当1+AF=0时，时，AF=，电路产生自激振荡，由此，电路产生自激振荡，由此可得产生自激振荡的条件为：可得
14、产生自激振荡的条件为：负反馈放大电路的自激振荡及稳定工作的条件负反馈放大电路的自激振荡及稳定工作的条件本讲稿第二十七页，共三十二页稳定工作条件稳定工作条件破坏自激振荡条件破坏自激振荡条件或或 当反馈网络为纯电阻网络时，当反馈网络为纯电阻网络时，f=0。其中其中Gm幅值裕度幅值裕度，一般要求，一般要求Gm -10dB m相位裕度相位裕度，一般要求，一般要求 m 45 写成等式，且幅值用分贝数表示时写成等式，且幅值用分贝数表示时本讲稿第二十八页，共三十二页稳定裕度稳定裕度离产生自激振荡的幅度条件和相位条件的距离，称为稳定裕离产生自激振荡的幅度条件和相位条件的距离，称为稳定裕度。距离越远，稳定性越好
15、。度。距离越远，稳定性越好。增益裕度增益裕度时所对应的时所对应的相位裕度相位裕度20log|AF|=0dB时所对应的附加相移时所对应的附加相移 AF 与与180180的差的差值。值。fo指指20log|AF|=0dB时所对应的频率时所对应的频率本讲稿第二十九页，共三十二页负反馈放大电路稳定性分析负反馈放大电路稳定性分析环路增益的幅频响应写为环路增益的幅频响应写为一般一般与频率无关，与频率无关，则则的幅频响应是一条水平线的幅频响应是一条水平线利用波特图分析利用波特图分析关键是作出关键是作出的幅频响应和相频响应波特图的幅频响应和相频响应波特图水平线水平线的交点为的交点为即该点满足即该点满足本讲稿第
16、三十页，共三十二页(2)作作水平线水平线判断稳定性方法判断稳定性方法(1)作出作出的幅频响应和相频响应波特图的幅频响应和相频响应波特图(3)判断是否满足相位裕度判断是否满足相位裕度 m 45 在相频响应的在相频响应的点处作垂线与点处作垂线与 交于交于P点点若若P点在点在 水平线之下，稳定；否则不稳定。水平线之下，稳定；否则不稳定。或或在水平线在水平线的交点作垂线交于相频响应曲线的交点作垂线交于相频响应曲线的一点。若该点的一点。若该点|a|135，满足相位裕度，稳定；否则不稳定。满足相位裕度，稳定；否则不稳定。负反馈放大电路稳定性分析负反馈放大电路稳定性分析本讲稿第三十一页，共三十二页基本放大电基本放大电基本放大基本放大 反反馈馈深深度度越越深深，越容易自激。越容易自激。越大，水平线越大，水平线下移，越下移，越容易自激容易自激越大，表明越大，表明反馈深度越深反馈深度越深P点交在点交在 的的-20dB/十倍频程处，放大电路是稳定的。十倍频程处，放大电路是稳定的。负反馈放大电路稳定性分析负反馈放大电路稳定性分析例例11.6.111.6.1本讲稿第三十二页，共三十二页