电工学电子电路中的反馈.ppt

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1、电工学电子电路中的电工学电子电路中的反馈反馈下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页第第17章章 电子电路中的负反馈电子电路中的负反馈本章要求：本章要求：本章要求：本章要求：1.1.能判别反馈类型能判别反馈类型能判别反馈类型能判别反馈类型2.2.了解负反馈对放大电路工作性能的影响了解负反馈对放大电路工作性能的影响了解负反馈对放大电路工作性能的影响了解负反馈对放大电路工作性能的影响3.3.了解正弦波振荡电路自激振荡的条件了解正弦波振荡电路自激振荡的条件了解正弦波振荡电路自激振荡的条件了解正弦波振荡电路自激振荡的条件4.4.了解了解了解了解RCRC振荡电路和振荡电路和振荡电路和振

2、荡电路和LCLC振荡电路的工作原理振荡电路的工作原理振荡电路的工作原理振荡电路的工作原理下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页17.1.1 负反馈与正反馈负反馈与正反馈17.1 反馈的基本概念反馈的基本概念RB1RCC1C2RB2RERL+UCCuiuo+esRB+UCCC1C2RE ERLui+uo+RS通过通过通过通过R RE E将输出电压将输出电压将输出电压将输出电压反馈到输入反馈到输入反馈到输入反馈到输入通过通过通过通过R RE E将输出电流将输出电流将输出电流将输出电流反馈到输入反馈到输入反馈到输入反馈到输入下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一

3、页反馈放大电路的三个环节：反馈放大电路的三个环节：反馈放大电路的三个环节：反馈放大电路的三个环节：基本放大电路基本放大电路基本放大电路基本放大电路比较环节比较环节比较环节比较环节反馈放大电路的方框图反馈放大电路的方框图反馈放大电路的方框图反馈放大电路的方框图反馈电路反馈电路反馈电路反馈电路输出信号输出信号输出信号输出信号输入信号输入信号输入信号输入信号反馈信号反馈信号反馈信号反馈信号反馈系数反馈系数反馈系数反馈系数净输入信号净输入信号净输入信号净输入信号放大倍数放大倍数放大倍数放大倍数反馈反馈反馈反馈电路电路电路电路F F F F基本放大基本放大基本放大基本放大电路电路电路电路A A+下一页下

4、一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页反馈放大电路的方框图反馈放大电路的方框图反馈放大电路的方框图反馈放大电路的方框图净输入信号净输入信号若三者同相，则若三者同相，则 Xd=Xi Xf可见可见可见可见 X Xd d 1，称为，称为深度负反馈深度负反馈，此时：，此时：在深度负反馈的情况在深度负反馈的情况在深度负反馈的情况在深度负反馈的情况下，闭环放大倍数仅与反下，闭环放大倍数仅与反下，闭环放大倍数仅与反下，闭环放大倍数仅与反馈电路的参数有关。馈电路的参数有关。馈电路的参数有关。馈电路的参数有关。2.2.2.2.提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的

5、稳定性下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页3.3.改善波形失真改善波形失真改善波形失真改善波形失真Auiufud加反馈前加反馈前加反馈前加反馈前加反馈后加反馈后加反馈后加反馈后大大略小略小略大略大略小略小略大略大 负反馈是利用失真的波形来改善波形的失真，负反馈是利用失真的波形来改善波形的失真，负反馈是利用失真的波形来改善波形的失真，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。因此只能减小失真，而不能完全消除失真。因此只能减小失真，而不能完全消除失真。因此只能减小失真，而不能完全消除失真。uoAF小小接近正弦波接近正弦波正弦波正弦波uiuo

6、下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页4.4.4.4.展宽通频带展宽通频带展宽通频带展宽通频带引入负反馈使电路的通频带宽度增加引入负反馈使电路的通频带宽度增加引入负反馈使电路的通频带宽度增加引入负反馈使电路的通频带宽度增加无负反馈无负反馈有负反馈有负反馈BWBWf fBWBWf|Au|O O下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页uiubeib+5.5.对输入电阻的影响对输入电阻的影响对输入电阻的影响对输入电阻的影响在同样的在同样的 ib下下，ui=ube+uf ube，所以所以 rif 提高。提高。1)1)串联负反馈串联负反馈串联负反馈串联负反馈无负反馈

7、时：无负反馈时：有负反馈时：有负反馈时：uf+使电路的输入电阻提高使电路的输入电阻提高使电路的输入电阻提高使电路的输入电阻提高下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页if无负反馈时：无负反馈时：有负反馈时：有负反馈时：在同样的在同样的在同样的在同样的u ubebe下，下，下，下，i ii i =i ib b+i if f i ib b，所以所以所以所以 rif 降低。降低。降低。降低。2)2)并联负反馈并联负反馈并联负反馈并联负反馈 使电路的输入电阻降低使电路的输入电阻降低使电路的输入电阻降低使电路的输入电阻降低iiibube+下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上

8、一页上一页 电压负反馈具有稳定输出电压的作用，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。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，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。即有恒流输出特性，故输出电阻提高。1)1)电压负反馈使电路的输出电阻降低电压负反馈使电路的输出电阻降低电压负反馈使电路的输出电阻降低电压负反馈使电路的输出电阻降低2)2)电流负反馈使电路的输出电阻提高电流负反馈使电路的输出电阻提高电流负反馈使电路的输出电阻提高电流负反馈使电路的输出电阻提高6.6.6.6.对输出电阻的影响对输出电阻的影响对输出电阻的

9、影响对输出电阻的影响下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页17.3 振荡电路中的正反馈振荡电路中的正反馈17.3.1 自激振荡自激振荡自激振荡自激振荡1 1S Su u 放大电路在无输入信号的情况下，就能输出一定放大电路在无输入信号的情况下，就能输出一定放大电路在无输入信号的情况下，就能输出一定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。频率和幅值的交流信号的现象。频率和幅值的交流信号的现象。频率和幅值的交流信号的现象。开关合在开关合在开关合在开关合在“1”“1”为无反馈放大为无反馈放大为无反馈放大为无反馈放大电路。电路。电路。电路。2 22 21

10、 1S Su u 开关合在开关合在开关合在开关合在“2”“2”为为为为有反馈放大电路，有反馈放大电路，有反馈放大电路，有反馈放大电路，自激振荡状态自激振荡状态自激振荡状态自激振荡状态下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页自激振荡的条件自激振荡的条件自激振荡的条件自激振荡的条件(1)(1)幅度条件：幅度条件：幅度条件：幅度条件：(2)(2)相位条件：相位条件：相位条件：相位条件：n n n n 是整数是整数是整数是整数 相位条件相位条件相位条件相位条件意味着振荡电路必须是意味着振荡电路必须是意味着振荡电路必须是意味着振荡电路必须是正反馈正反馈正反馈正反馈；幅度条件幅度条件幅度

11、条件幅度条件表明反馈放大器要产生自激振荡，还表明反馈放大器要产生自激振荡，还表明反馈放大器要产生自激振荡，还表明反馈放大器要产生自激振荡，还必须有足够的反馈量必须有足够的反馈量必须有足够的反馈量必须有足够的反馈量(可以通过调整放大倍数可以通过调整放大倍数可以通过调整放大倍数可以通过调整放大倍数A A 或或或或反馈系数反馈系数反馈系数反馈系数F F 达到达到达到达到)。自激振荡的条件自激振荡的条件自激振荡的条件自激振荡的条件下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页17.3.2 17.3.2 正弦波正弦波正弦波正弦波振荡电路振荡电路振荡电路振荡电路1 1 正弦波振荡电路的组成正弦

12、波振荡电路的组成正弦波振荡电路的组成正弦波振荡电路的组成(1)(1)放大电路放大电路放大电路放大电路:放大信号放大信号放大信号放大信号 (2)(2)反馈网络反馈网络反馈网络反馈网络:必须是正反馈，反馈信号即是必须是正反馈，反馈信号即是必须是正反馈，反馈信号即是必须是正反馈，反馈信号即是 放大电路的输入信号放大电路的输入信号放大电路的输入信号放大电路的输入信号 (3)(3)选频网络选频网络选频网络选频网络:保证输出为单一频率的正弦波保证输出为单一频率的正弦波保证输出为单一频率的正弦波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即使电路只在某一特定频率下满即使电路只在某一特定频率下满即

13、使电路只在某一特定频率下满 足自激振足自激振足自激振足自激振 荡条件荡条件荡条件荡条件 (4)(4)稳幅环节稳幅环节稳幅环节稳幅环节:使电路能从使电路能从使电路能从使电路能从 A Au uF F 1 1，过渡到，过渡到，过渡到，过渡到 A Au uF F =1=1，从而达到稳幅振荡。，从而达到稳幅振荡。，从而达到稳幅振荡。，从而达到稳幅振荡。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页RCRC选频网络选频网络选频网络选频网络正反馈网络正反馈网络正反馈网络正反馈网络 用正反馈信号用正反馈信号用正反馈信号用正反馈信号u uf f作为输入信号作为输入信号作为输入信号作为输入信号 选出单

14、一频选出单一频选出单一频选出单一频率的信号率的信号率的信号率的信号2.2.电路结构电路结构电路结构电路结构uf+R R+R RF2F2R R1 1 C C R RC C u uOO +D D1 1D D2 2R RF1F1下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页 正正正正反反反反馈馈馈馈u uf f+L LC C+U UCCCCR RL LC C1 1R RB1B1R RB2B2R RE EC CE E 放大电路放大电路放大电路放大电路反馈网络反馈网络反馈网络反馈网络LCLC选频网络选频网络选频网络选频网络正反馈网络正反馈网络正反馈网络正反馈网络下一页下一页总目录总目录 章目

15、录章目录返回返回上一页上一页 在调节变压器反馈式振荡电路中，试解释下列在调节变压器反馈式振荡电路中，试解释下列在调节变压器反馈式振荡电路中，试解释下列在调节变压器反馈式振荡电路中，试解释下列现象：现象：现象：现象：（1 1）对调反馈线圈的两个接头后就能起振；）对调反馈线圈的两个接头后就能起振；）对调反馈线圈的两个接头后就能起振；）对调反馈线圈的两个接头后就能起振；（2 2）调）调）调）调R RB1B1、R RB2B2或或或或 R RE E的阻值后即可起振；的阻值后即可起振；的阻值后即可起振；的阻值后即可起振；（3 3）改用）改用）改用）改用 较大的晶体管后就能起振；较大的晶体管后就能起振；较大

16、的晶体管后就能起振；较大的晶体管后就能起振；（4 4）适当增加反馈线圈的圈数后就能起振；）适当增加反馈线圈的圈数后就能起振；）适当增加反馈线圈的圈数后就能起振；）适当增加反馈线圈的圈数后就能起振；（5 5）适当增加）适当增加）适当增加）适当增加L L值或减小值或减小值或减小值或减小C C值后就能起振；值后就能起振；值后就能起振；值后就能起振；（6 6）反馈太强，波形变坏；）反馈太强，波形变坏；）反馈太强，波形变坏；）反馈太强，波形变坏；（7 7）调整）调整）调整）调整R RB1B1、R RB2B2或或或或 R RE E的阻值后可使波形变好；的阻值后可使波形变好；的阻值后可使波形变好；的阻值后可

17、使波形变好；（8 8）负载太大不仅影响输出波形，有时甚至不能）负载太大不仅影响输出波形，有时甚至不能）负载太大不仅影响输出波形，有时甚至不能）负载太大不仅影响输出波形，有时甚至不能 起振。起振。起振。起振。例例例例1 1 1 1：下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页解解解解:(2)(2)调调调调R RB1B1、R RB2B2或或或或 R RE E的阻的阻的阻的阻 值后即可起振；值后即可起振；值后即可起振；值后即可起振；原反馈线圈接反，对原反馈线圈接反，对原反馈线圈接反，对原反馈线圈接反，对调两个接头后满足相调两个接头后满足相调两个接头后满足相调两个接头后满足相位条件；位条

18、件；位条件；位条件；(1)(1)对调反馈线圈的两个接对调反馈线圈的两个接对调反馈线圈的两个接对调反馈线圈的两个接 头后就能起振；头后就能起振；头后就能起振；头后就能起振；调阻值后使静态工作调阻值后使静态工作调阻值后使静态工作调阻值后使静态工作点合适，以满足幅度点合适，以满足幅度点合适，以满足幅度点合适，以满足幅度条件；条件；条件；条件；(3)(3)改用改用改用改用 较大的晶体管后就能起振；较大的晶体管后就能起振；较大的晶体管后就能起振；较大的晶体管后就能起振；改用改用改用改用 较大的晶体管，以满足幅度条件；较大的晶体管，以满足幅度条件；较大的晶体管，以满足幅度条件；较大的晶体管，以满足幅度条件

19、；L LC C+U UCCCCR RL LC C1 1R RB1B1R RB2B2R RE EC CE E下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页解解解解:(5)(5)适当增加适当增加适当增加适当增加L L值或减小值或减小值或减小值或减小 C C值后就能起振；值后就能起振；值后就能起振；值后就能起振；增加反馈线圈的圈数，增加反馈线圈的圈数，增加反馈线圈的圈数，增加反馈线圈的圈数，即增大反馈量，以满即增大反馈量，以满即增大反馈量，以满即增大反馈量，以满足幅度条件；足幅度条件；足幅度条件；足幅度条件；(4)(4)适当增加反馈线圈的适当增加反馈线圈的适当增加反馈线圈的适当增加反馈线

20、圈的 圈数后就能起振；圈数后就能起振；圈数后就能起振；圈数后就能起振；当适当增加当适当增加当适当增加当适当增加L L 值或减小值或减小值或减小值或减小C C 值后值后值后值后,等效阻抗等效阻抗等效阻抗等效阻抗|Z Zo o|增大，增大，增大，增大，因而就增大了反馈量，容易起振；因而就增大了反馈量，容易起振；因而就增大了反馈量，容易起振；因而就增大了反馈量，容易起振；LCLC并联电路在谐振并联电路在谐振并联电路在谐振并联电路在谐振时的等效阻抗时的等效阻抗时的等效阻抗时的等效阻抗L LC C+U UCCCCR RL LC C1 1R RB1B1R RB2B2R RE EC CE E下一页下一页总目

21、录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页解解:(7)(7)调整调整调整调整R RB1B1、R RB2B2或或或或 R RE E 的阻值可使波形变好；的阻值可使波形变好；的阻值可使波形变好；的阻值可使波形变好；反馈线圈的圈数过多或反馈线圈的圈数过多或反馈线圈的圈数过多或反馈线圈的圈数过多或管子的管子的管子的管子的 太大使反馈太太大使反馈太太大使反馈太太大使反馈太强而进入非线性区，使强而进入非线性区，使强而进入非线性区，使强而进入非线性区，使波形变坏。波形变坏。波形变坏。波形变坏。(6)(6)反馈太强，波形变坏；反馈太强，波形变坏；反馈太强，波形变坏；反馈太强，波形变坏；调阻值调阻值调阻值调阻值

22、,使静态工作点使静态工作点使静态工作点使静态工作点在线性区，使波形变好；在线性区，使波形变好；在线性区，使波形变好；在线性区，使波形变好；(8)(8)负载太大不仅影响输出波形，有时甚至不能起振。负载太大不仅影响输出波形，有时甚至不能起振。负载太大不仅影响输出波形，有时甚至不能起振。负载太大不仅影响输出波形，有时甚至不能起振。负载大，就是增大了负载大，就是增大了负载大，就是增大了负载大，就是增大了LCLC并联电路的等效电阻并联电路的等效电阻并联电路的等效电阻并联电路的等效电阻R R。R R的增大的增大的增大的增大,一方面使一方面使一方面使一方面使|Z Zo|减小减小减小减小,因而反馈幅度减小因而

23、反馈幅度减小因而反馈幅度减小因而反馈幅度减小,不易不易不易不易起振起振起振起振;也使品质因数也使品质因数也使品质因数也使品质因数Q Q减小减小减小减小,选频特性变坏选频特性变坏选频特性变坏选频特性变坏,使波形使波形使波形使波形变坏。变坏。变坏。变坏。L LC C+U UCCCCR RL LC C1 1R RB1B1R RB2B2R RE EC CE E下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页L L2 2C C2 2 U UCCCCR RE2E2T T1 1RPRP1 1R R2 2R RE1E1C CE1E1C C1 1L L1 1RPRP2 2L L3 3T T2 2T T

24、3 3KAKAD DR R3 3R RC2C2R R4 4LCLC振荡器振荡器振荡器振荡器开关电路开关电路开关电路开关电路 射极输出器射极输出器射极输出器射极输出器 继电器继电器继电器继电器例例例例2 2：半导体接近开关半导体接近开关半导体接近开关半导体接近开关 变压器反馈式振荡器是接近变压器反馈式振荡器是接近变压器反馈式振荡器是接近变压器反馈式振荡器是接近 开关的核心部分，开关的核心部分，开关的核心部分，开关的核心部分，L L1 1、L L2 2及及及及 L L3 3绕在右图所示的的磁芯上（又绕在右图所示的的磁芯上（又绕在右图所示的的磁芯上（又绕在右图所示的的磁芯上（又称感应头）称感应头）称

25、感应头）称感应头）L L2 2L L3 3L L1 1移动的金属体移动的金属体移动的金属体移动的金属体感应头感应头感应头感应头下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页L L2 2C C2 2 U UCCCCR RE2E2T T1 1RPRP1 1R R2 2R RE1E1C CE1E1C C1 1L L1 1RPRP2 2L L3 3T T2 2T T3 3KAKAD DR R3 3R RC2C2R R4 4例例例例2 2：半导体接近开关半导体接近开关半导体接近开关半导体接近开关 当某金属被测物体移近感应头时，当某金属被测物体移近感应头时，当某金属被测物体移近感应头时，当某金

26、属被测物体移近感应头时，金属体内感应出涡流，由于涡流的消磁金属体内感应出涡流，由于涡流的消磁金属体内感应出涡流，由于涡流的消磁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，作用，破坏了线圈之间的磁耦合，作用，破坏了线圈之间的磁耦合，作用，破坏了线圈之间的磁耦合，使使使使 L L1 1上的反馈电压显著降低，破坏了上的反馈电压显著降低，破坏了上的反馈电压显著降低，破坏了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，自激振荡的幅值条件，振荡器停振，自激振荡的幅值条件，振荡器停振，自激振荡的幅值条件，振荡器停振，使使使使L L3 3上输出交流电压为零。上输出交流电压为零

27、。上输出交流电压为零。上输出交流电压为零。L L2 2L L3 3L L1 1移动的金属体移动的金属体移动的金属体移动的金属体感应头感应头感应头感应头下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页L L2 2C C2 2 U UCCCCR RE2E2T T1 1RPRP1 1R R2 2R RE1E1C CE1E1C C1 1L L1 1RPRP2 2L L3 3T T2 2T T3 3KAKAD DR R3 3R RC2C2R R4 4例例例例2 2：半导体接近开关半导体接近开关半导体接近开关半导体接近开关 当当当当L L3 3上输出交流电压为零时，二极管的整流输出上输出交流电压

28、为零时，二极管的整流输出上输出交流电压为零时，二极管的整流输出上输出交流电压为零时，二极管的整流输出电压也为零，因此电压也为零，因此电压也为零，因此电压也为零，因此T T2 2截止，截止，截止，截止，T T3 3饱和导通，继电器饱和导通，继电器饱和导通，继电器饱和导通，继电器KAKA通电。通电。通电。通电。继电器继电器继电器继电器KAKA的常闭触点接在电动机的控制回路内，的常闭触点接在电动机的控制回路内，的常闭触点接在电动机的控制回路内，的常闭触点接在电动机的控制回路内，可在被测金属体接近危险位置时，立即断电使电动可在被测金属体接近危险位置时，立即断电使电动可在被测金属体接近危险位置时，立即断

29、电使电动可在被测金属体接近危险位置时，立即断电使电动机停转；也可将机停转；也可将机停转；也可将机停转；也可将KAKA的常开触点接在报警电路上，同的常开触点接在报警电路上，同的常开触点接在报警电路上，同的常开触点接在报警电路上，同时发出声光报警。时发出声光报警。时发出声光报警。时发出声光报警。下一页下一页总目录总目录 章目录章目录返回返回上一页上一页L L2 2C C2 2 U UCCCCR RE2E2T T1 1RPRP1 1R R2 2R RE1E1C CE1E1C C1 1L L1 1RPRP2 2L L3 3T T2 2T T3 3KAKAD DR R3 3R RC2C2R R4 4例例

30、例例2 2：半导体接近开关半导体接近开关半导体接近开关半导体接近开关 当金属被测物体离开感应头后，振荡电路立即起当金属被测物体离开感应头后，振荡电路立即起当金属被测物体离开感应头后，振荡电路立即起当金属被测物体离开感应头后，振荡电路立即起振，在振，在振，在振，在L L3 3上输出正弦电压，上输出正弦电压，上输出正弦电压，上输出正弦电压，经二极管的整流后，使经二极管的整流后，使经二极管的整流后，使经二极管的整流后，使T T2 2饱和导通，饱和导通，饱和导通，饱和导通，T T3 3截止，继截止，继截止，继截止，继电器电器电器电器KAKA断电，常闭触点重新闭合，电动机运转。断电，常闭触点重新闭合，电动机运转。断电，常闭触点重新闭合，电动机运转。断电，常闭触点重新闭合，电动机运转。RP RP1 1用来调节振荡输出幅度，用来调节振荡输出幅度，用来调节振荡输出幅度，用来调节振荡输出幅度，RP RP2 2可使振荡电路迅可使振荡电路迅可使振荡电路迅可使振荡电路迅速而可靠的停振，也能促使振荡电路在被测金属物速而可靠的停振，也能促使振荡电路在被测金属物速而可靠的停振，也能促使振荡电路在被测金属物速而可靠的停振，也能促使振荡电路在被测金属物体离开感应头时迅速恢复振荡。体离开感应头时迅速恢复振荡。体离开感应头时迅速恢复振荡。体离开感应头时迅速恢复振荡。