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1、第六章反馈放大电路及第六章反馈放大电路及其稳定性其稳定性第1页，本讲稿共46页 6.1 6.1 反馈的基本概念与分类反馈的基本概念与分类 6.1.1 6.1.1 反馈的基本概念反馈的基本概念 6.1.2 6.1.2 反馈的分类与判断反馈的分类与判断 6.1.3 6.1.3 反馈放大电路的方框图表示及反馈放大电路的方框图表示及其一般表达式其一般表达式第2页，本讲稿共46页6.1.1 反馈的基本概念 反馈反馈反馈反馈 ：将放大电路输出：将放大电路输出信号信号(输出电压或电流输出电压或电流)的的一部分或全部，通过反馈网一部分或全部，通过反馈网络络(反馈通路反馈通路)回送到放大电回送到放大电路输入端路
2、输入端(或输入回路或输入回路)的的一种工作方式。一种工作方式。反馈网络动画反馈网络动画第3页，本讲稿共46页6.1.2 反馈的分类与判断反馈的分类与判断 1、反馈的分类 (1)正反馈和负反馈根据反馈极性的不同，可以分为正反馈正反馈和负负反馈反馈。判断电路中引入的是正反馈还是负反馈，常采用瞬时极性法瞬时极性法。第4页，本讲稿共46页左边是正反馈,右边是负反馈。1）当要求稳定放大电路的输出信号(输入信号不变)时，应采用负反馈的方式。2）引入正反馈可构成各种波形产生电路。第5页，本讲稿共46页(2)直流反馈和交流反馈直流反馈和交流反馈 根据电路中反馈信号根据电路中反馈信号本身的交、直流性质，本身的交
3、、直流性质，可以分为可以分为直流反馈直流反馈直流反馈直流反馈和和交交交交流反馈流反馈流反馈流反馈。（a a）图为直流反馈）图为直流反馈（b b）图为交流反馈）图为交流反馈 第6页，本讲稿共46页(3)电压反馈和电流反馈电压反馈和电流反馈 根据反馈信号在放大根据反馈信号在放大电路输出端采样方式的电路输出端采样方式的不同，可以分为不同，可以分为电压反电压反电压反电压反馈馈馈馈和和电流反馈电流反馈电流反馈电流反馈。放大电路中引入的反放大电路中引入的反馈是电压反馈还是电流馈是电压反馈还是电流反馈的判断，可采用反馈的判断，可采用短短短短路法路法路法路法。（a a）为电流反馈，）为电流反馈，（b b）为电
4、压反馈。）为电压反馈。第7页，本讲稿共46页(4)串联反馈和并联反馈串联反馈和并联反馈 根据反馈网络与基本放根据反馈网络与基本放大器输入端的连接方式不大器输入端的连接方式不同，可以分为同，可以分为串联反馈串联反馈串联反馈串联反馈和和并联反馈并联反馈并联反馈并联反馈。（a a）为并联反馈，）为并联反馈，（b b）为串联反馈）为串联反馈。第8页，本讲稿共46页2.负反馈的组态判断负反馈的组态判断 对于负反馈来说，根据反馈信号在放大电路输出端采样方式、在输入回路中求和形式的不同，共有四种类型或组态，即：电压串联负反馈电压串联负反馈、电压并联负反馈电压并联负反馈、电流电流串联负反馈串联负反馈和电流并联
5、负反馈电流并联负反馈。第9页，本讲稿共46页(1)(1)电压串联负反馈电压串联负反馈第10页，本讲稿共46页这种反馈网络的反馈系数是 放大倍数为第11页，本讲稿共46页(2)电压并联负反馈电压并联负反馈放大倍数为 反馈网络的反馈系数为 第12页，本讲稿共46页(3)电流串联负反馈电流串联负反馈 放大倍数为 反馈网络的反馈系数为第13页，本讲稿共46页(4)电流并联负反馈电流并联负反馈放大倍数为 反馈网络的反馈系数为第14页，本讲稿共46页6.1.3 反馈放大电路的方框图表示及其一般反馈放大电路的方框图表示及其一般表达式表达式1.1.反馈放大电路的方框图表示反馈放大电路的方框图表示 反馈系数定义
6、为:第15页，本讲稿共46页2.2.反馈放大电路放大倍数的一般表达式反馈放大电路放大倍数的一般表达式(1)一般表达式的推导 闭环放大倍数(2)的一般表达式分析 反馈深度 环路增益 深度负反馈近似表达式 第16页，本讲稿共46页第17页，本讲稿共46页6.2 6.2 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6.2.1 6.2.1 提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性6.2.2 6.2.2 减小非线性失真减小非线性失真6.2.3 6.2.3 扩展通频带扩展通频带6.2.4 6.2.4 抑制内部噪声与干扰抑制内部噪声与干扰6.2.5 6.2.5 对输入电阻和输出电阻的影响对输入电阻和
7、输出电阻的影响6.2.6 6.2.6 负反馈的正确引入原则负反馈的正确引入原则第18页，本讲稿共46页6.2.1 6.2.1 提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性 闭环放大倍数的一般表达式可表示为：闭环放大倍数的一般表达式可表示为：即：即：可得：可得：负反馈使闭环放大倍数的相对变化量减小为开环放大倍负反馈使闭环放大倍数的相对变化量减小为开环放大倍数相对变化量的数相对变化量的 倍。倍。第19页，本讲稿共46页6.2.2 减小非线性失真减小非线性失真引入负反馈可以减小放大电路引起的非线性失真。负反馈只能减小放大电路本身引起的非线性失真。如果放大器输入信号波形本身就已失真，这时，即使引入负反馈也
8、无济于事。改善失真动画改善失真动画第20页，本讲稿共46页6.2.3 6.2.3 扩展通频带扩展通频带假定无反馈时基本放大电路在高频段的放大倍数为：假定无反馈时基本放大电路在高频段的放大倍数为：引入负反馈后：引入负反馈后：得：得：第21页，本讲稿共46页可得：可得：对于只有单个下限截止频率的无反馈放大器，在引入负反馈对于只有单个下限截止频率的无反馈放大器，在引入负反馈后可得：后可得：无反馈时的通频带为无反馈时的通频带为:引入负反馈后的通频带为引入负反馈后的通频带为:可得可得:即即:第22页，本讲稿共46页负反馈的反馈深度愈深，通频带展得就愈宽，但中频放大倍数下降得也愈多。第23页，本讲稿共46
9、页6.2.4抑制抑制内部噪声与干扰内部噪声与干扰信噪比信噪比:放大器有用输出信号与噪声的相对比值。信噪比愈大，噪声对放大器的有害影响就愈小。第24页，本讲稿共46页6.2.5 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 1.1.负反馈对输入电阻的影响负反馈对输入电阻的影响 (1)(1)串联负反馈使输入电阻增大串联负反馈使输入电阻增大 第25页，本讲稿共46页(2)并联负反馈使输入电阻减小并联负反馈使输入电阻减小 =第26页，本讲稿共46页2.负反馈对输出电阻的影响负反馈对输出电阻的影响(1)(1)电压负反馈使输出电阻减小电压负反馈使输出电阻减小=第27页，本讲稿共46页（2)2)电流
10、负反馈使输出电阻增大电流负反馈使输出电阻增大 第28页，本讲稿共46页6.2.6 负反馈的正确引入原则负反馈的正确引入原则 一般原则：一般原则：(l)(l)要稳定放大器静态工作点，应引入直流负反馈。要稳定放大器静态工作点，应引入直流负反馈。(2)(2)要改善放大器交流性能，应引入交流负反馈。要改善放大器交流性能，应引入交流负反馈。(3)(3)要想稳定输出电压要想稳定输出电压(即减小输出电阻即减小输出电阻)，应引入电压负反馈；，应引入电压负反馈；要想稳定输出电流要想稳定输出电流(即增大输出电阻即增大输出电阻)，应引入电流负反馈。，应引入电流负反馈。(4)(4)要提高输入电阻，应引入串联负反馈；要
11、减小输入电阻，应要提高输入电阻，应引入串联负反馈；要减小输入电阻，应引入并联负反馈。引入并联负反馈。(5)(5)对于多级放大器，引入的负反馈尽量为级间整体反馈，即从对于多级放大器，引入的负反馈尽量为级间整体反馈，即从输出端直接引回至输入回路。输出端直接引回至输入回路。第29页，本讲稿共46页 6.3 6.3 深度负反馈放大电路的分析计算深度负反馈放大电路的分析计算负反馈放大电路常用的分析方法：负反馈放大电路常用的分析方法：等效电路法等效电路法 拆环分析法拆环分析法 深度负反馈条件下的近似计算深度负反馈条件下的近似计算6.3.1 6.3.1 深度负反馈的特点深度负反馈的特点6.3.2 6.3.2
12、 深度负反馈放大电路的计算深度负反馈放大电路的计算第30页，本讲稿共46页6.3.1 深度负反馈的特点深度负反馈的特点 对于任何组态的负反馈放大电路，只要满足深度负反馈条件，都可以利用 的特点，直接估算闭环电压放大倍数。可分别表示成以下两种形式：串联负反馈:并联负反馈:可利用上述特点来分析估算具有深度负反馈的电路。第31页，本讲稿共46页6.3.2 6.3.2 深度负反馈放大电路的计算深度负反馈放大电路的计算在估算闭环电压放大倍数时，在估算闭环电压放大倍数时，(1)(1)判断负反馈的组态是串联负反馈还是并联负反馈，判断负反馈的组态是串联负反馈还是并联负反馈，以便选择式以便选择式 、中的一个，中
13、的一个，(2)(2)根据放大电路的实际情况，列出根据放大电路的实际情况，列出 和和 (或或 和和 )的表达式，的表达式，(3)(3)直接估算闭环电压放大倍数。直接估算闭环电压放大倍数。第32页，本讲稿共46页6.4 6.4 负反馈放大电路的稳定性分析负反馈放大电路的稳定性分析6.4.1 6.4.1 负反馈放大电路的自激振荡与稳负反馈放大电路的自激振荡与稳 定定工作条件分析工作条件分析6.4.2 6.4.2 常用的频率补偿方法常用的频率补偿方法第33页，本讲稿共46页6.4.1 6.4.1 负反馈放大电路的自激振荡与稳定工作负反馈放大电路的自激振荡与稳定工作条件分析条件分析1.1.产生自激振荡的
14、原因与条件产生自激振荡的原因与条件负反馈放大器将可能产生自激振荡负反馈放大器将可能产生自激振荡根本原因之一根本原因之一:附加相移。附加相移。第34页，本讲稿共46页 当负反馈放大电路发生自激振荡时，必然有：该式可以分别用模和相角表示为：上面两个式子分别表示负反馈放大电路产生自激振荡的幅度条件幅度条件和相位条件相位条件。,第35页，本讲稿共46页第37页，本讲稿共46页3.3.负反馈放大电路的稳定裕度负反馈放大电路的稳定裕度 稳定裕度稳定裕度稳定裕度稳定裕度:放大器远离自激的程度。放大器远离自激的程度。衡量指标衡量指标:增益裕度增益裕度增益裕度增益裕度、相位裕度相位裕度相位裕度相位裕度 第38页
15、，本讲稿共46页(1)(1)增益裕度增益裕度 (2)(2)相位裕度相位裕度第39页，本讲稿共46页6.4.2 6.4.2 常用的频率补偿方法常用的频率补偿方法 频率频率(或相位或相位)补偿补偿的根本思想：在基本放大电路或反馈网络中添加一些元件来改变反馈放大电路的开环频率特性,破坏自激振荡条件，以保证闭环稳定工作，并满足要求的稳定裕度。第40页，本讲稿共46页1.电容补偿电容补偿 这种补偿使放大器的相位滞后，因此属于这种补偿使放大器的相位滞后，因此属于滞后补偿滞后补偿滞后补偿滞后补偿。第41页，本讲稿共46页假设未补偿前频率为：假设未补偿前频率为：补偿后变成：补偿后变成：放大倍数为：放大倍数为：第42页，本讲稿共46页2.2.补偿补偿极零抵消补偿法极零抵消补偿法极零抵消补偿法极零抵消补偿法：设法在：设法在 的表达式的分子中引入一个的表达式的分子中引入一个零点，与其分母中的一个极点相抵消，从而使频带尽量宽零点，与其分母中的一个极点相抵消，从而使频带尽量宽一些。一些。第43页，本讲稿共46页传递系数为：其中第44页，本讲稿共46页设未经补偿的放大电路的放大倍数表达式为：设未经补偿的放大电路的放大倍数表达式为：则：则：改善后：改善后：第45页，本讲稿共46页3.密勒效应补偿 将补偿电路跨接在放大电路中。将补偿电路跨接在放大电路中。第46页，本讲稿共46页