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1、第四章放大电路中的反馈第一页，本课件共有28页第四章第四章 放大电路中的反馈放大电路中的反馈三、反馈的组态三、反馈的组态电压串联型电压串联型电压并联型电压并联型电流串联型电流串联型电流并联型电流并联型4.3 4.3 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end第二页，本课件共有28页放大电路中的反馈（放大电路中的反馈（Feedback)反馈是指将系统中的反馈是指将系统中的输出输出量的一部分或全部，按一定的方式量的一部分或全部，按一定的方式引引回回到系统的输入端，从而影响原系统的输入量的过程。到系统的输入端，从而影响原系统的输入量的过程。反馈结构示意框图反馈结构示意框图(Feedb
2、ack Configuration)AXiXoFXfXid不含反不含反馈放大馈放大反馈反馈网络网络输入输入输出输出反馈信号反馈信号净输入净输入信号信号Xid=Xi-Xf+-第三页，本课件共有28页放大电路中的反馈（放大电路中的反馈（Feedback)1 1、开环放大倍数、开环放大倍数A A(Open-loop Gain)2 2、反馈系数、反馈系数F F(Feedback Transfer Function)3、闭环放大倍数、闭环放大倍数Af(Closed-loop Gain)end反馈基本关系反馈基本关系AXiXoFXfXid+-第四页，本课件共有28页反馈的分类反馈的分类反馈的分类反馈的分类
3、交流反馈交流反馈直流反馈直流反馈交直流反馈交直流反馈：只对：只对交流交流具有反馈作用具有反馈作用：只对：只对直流直流具有反馈作用具有反馈作用：对：对交直流交直流都具有反馈作用都具有反馈作用uoBTRCC1u ui i+-C2+-+UCCRb1Rb2RLReCe反馈在反馈在哪？哪？输入回输入回路路输出输出回路回路R Re e与与C Ce e构成反馈网络构成反馈网络该反馈是什该反馈是什么类型？么类型？判断方法判断方法判断在判断在交、直流通路交、直流通路中，反馈是否存在中，反馈是否存在end第五页，本课件共有28页反馈的极性（1）反馈极性反馈极性的分类的分类正反馈正反馈(positive feedb
4、ack)负反馈负反馈(negative feedback)-当当|Af|A|时，称系统引入了正反馈。时，称系统引入了正反馈。-当当|Af|A|时，称系统引入了负反馈。时，称系统引入了负反馈。反馈极性的判断反馈极性的判断在输入信号在输入信号Xi一定的条件下一定的条件下若若|Af|A|，则必则必|Xid|A|，则必则必|Xid|Xi|；正反馈使正反馈使|Xid|增大，负反馈使增大，负反馈使|X|Xidid|减小。减小。我们将采用我们将采用“瞬时电位增量法瞬时电位增量法”来判断反馈的极性。来判断反馈的极性。为此，先介绍为此，先介绍电位增量变化原则电位增量变化原则。第六页，本课件共有28页反馈的极性（
5、2）u电位增量变化原则电位增量变化原则RARBUAUB+-+MNVMVN+UAUB+VNVM+VN=UAVM=UBRARBUAUB+-+P+UAUB+VP+VPRARBUAUB+-+PVPRARB+-+PUAUBVP可计算出可计算出P点增量为：点增量为：设设UAUB，则有：，则有：VNVPVM结论结论：两个增量不同的点相联后，该点：两个增量不同的点相联后，该点的增量介于相联前两点的增量之间。的增量介于相联前两点的增量之间。第七页，本课件共有28页放大电路中的反馈（3）u“瞬时电位增量法瞬时电位增量法”判断反馈极性的步骤判断反馈极性的步骤断开反馈网络的输出端断开反馈网络的输出端以图示运算放大器构
6、成的电路为例以图示运算放大器构成的电路为例+-uo A AR1R2ui+-RL反馈在反馈在哪哪里？里？在放大电路输入端加增量在放大电路输入端加增量ui0ab计算断开点处增量的大小计算断开点处增量的大小显然显然b点的增量点的增量Vbui由于运放中有由于运放中有 u0=-Auui，则，则a点的增量点的增量va=u0=-Auui所以所以a、b点联接后该点增量点联接后该点增量V为为vaV0（3）计算断开点处增量）计算断开点处增量V的大小的大小因为因为Vb=0，Va=U0=-Auui所以，所以，VaVVb，即，即Vui即加反馈后即加反馈后Xid增加，所以该反馈为增加，所以该反馈为正反馈正反馈end第九页
7、，本课件共有28页反馈的组态反馈的组态(topologies)（1 1）AXiXoFXfXid反馈所取输反馈所取输出信号可以出信号可以是是电压电压或或电流电流按所取按所取信号信号电压电压型反馈型反馈电流电流型反馈型反馈反馈在输反馈在输入端的叠入端的叠加信号可加信号可以是以是电压电压或或电流电流按叠加按叠加信号信号串联串联型反馈型反馈并联并联型反馈型反馈-信号以电压形式叠加信号以电压形式叠加-信号以电流形式叠加信号以电流形式叠加反馈的反馈的组态组态电压串联电压串联型反馈型反馈(Series-shunt)电压并联电压并联型反馈型反馈(Shunt-shunt)电流串联电流串联型反馈型反馈(Serie
8、s-series)电流并联电流并联型反馈型反馈(shunt-Series)第十页，本课件共有28页反馈的组态（2）四种反馈组态的框图如下所示四种反馈组态的框图如下所示电压串联型电压串联型取输出电压为取输出电压为反馈信号反馈信号 反馈信号在输入回反馈信号在输入回路中以电压形式叠路中以电压形式叠加加X0=U0Ui=Ui-Uf 为加强反馈效果，为加强反馈效果，信号源内阻要尽量信号源内阻要尽量小。小。第十一页，本课件共有28页反馈的组态（3）电压并联型电压并联型取输出电压取输出电压为反馈信号为反馈信号X0=U0 反馈信号在输入反馈信号在输入回路中以电流形回路中以电流形式叠加式叠加Ii=Ii-If 为加
9、强反馈效果，为加强反馈效果，信号源内阻要尽量信号源内阻要尽量大。大。第十二页，本课件共有28页反馈的组态（4）电流串联型电流串联型取输出电流取输出电流为反馈信号为反馈信号X0=I0 反馈信号在输入回反馈信号在输入回路中以电压形式叠路中以电压形式叠加加Ui=Ui-Uf 为加强反馈效果，为加强反馈效果，信号源内阻要尽量信号源内阻要尽量小。小。第十三页，本课件共有28页反馈的组态（反馈的组态（5 5）电流并联型电流并联型取输出电流为取输出电流为反馈信号反馈信号X0=I0 反馈信号在输入反馈信号在输入回路中以电流形回路中以电流形式叠加式叠加Ii=Ii-If 为加强反馈效果，为加强反馈效果，信号源内阻要
10、尽信号源内阻要尽量大。量大。第十四页，本课件共有28页反馈的组态（反馈的组态（6 6）u反馈组态的判断方法反馈组态的判断方法电压反馈与电流电压反馈与电流反馈的判断方法反馈的判断方法-输出短路法输出短路法将输出信号短接将输出信号短接若反馈仍存在，则为电流型反馈若反馈仍存在，则为电流型反馈若反馈消失，则为电压型反馈若反馈消失，则为电压型反馈串联反馈与并联反串联反馈与并联反馈的判断方法馈的判断方法-输入短路法输入短路法将输入信号短接将输入信号短接若反馈信号仍可加入放大器输入端，若反馈信号仍可加入放大器输入端，则为串联型反馈则为串联型反馈若反馈信号被短路线旁路，不能加入放大若反馈信号被短路线旁路，不能
11、加入放大器输入端，则为并联型反馈器输入端，则为并联型反馈下面我们通过几个实际放大电路，介绍下面我们通过几个实际放大电路，介绍反馈组态的反馈组态的判断方法判断方法第十五页，本课件共有28页反馈的组态（反馈的组态（7 7）+-uo A AR0Rfui+-RLR1例例1：判断图示放大电路的反馈组态判断图示放大电路的反馈组态（1）用用“瞬时电位增量法瞬时电位增量法”判断反馈极性判断反馈极性ba因为未加反馈时因为未加反馈时Xid的增量的增量xid=ui加反馈后加反馈后Xid的增量的增量xid=ui-V1|1+AF|1，所以，所以|A|Af f|A|1|1+AF|1时，称放大电路时，称放大电路具有具有深度
12、负反馈深度负反馈，此时：，此时：闭环放大倍数闭环放大倍数与开环放大倍与开环放大倍数无关数无关例：例：已知一反馈放大电路已知一反馈放大电路A=10A=104 4，当，当F=0.01F=0.01时，求时，求A Af f。解：解：反馈深度反馈深度 1+AF=1+101+AF=1+104 40.01=1010.01=101，则，则若采用近似关系，有若采用近似关系，有与精确计算相比，误差为与精确计算相比，误差为1%1%。第二十一页，本课件共有28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（2 2）2 2、提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性在中频条件下，对在中频条件下，对 微分，有微分
13、，有对上式同除对上式同除A Af f，有，有对负反馈电路，因为对负反馈电路，因为|1+AF|1|1+AF|1，所以，所以结论结论：闭环放大倍数：闭环放大倍数的稳定性比开环的稳定性比开环提提高高|1+AF|1+AF|倍倍例：例：已知放大电路已知放大电路A=100A=100、F=0.05F=0.05，如果，如果A A产生产生30%30%的变化，求的变化，求A Af f的变化率。的变化率。A Af f的变化率为：的变化率为：解：解：反馈深度反馈深度 1+AF=1+1000.06=61+AF=1+1000.06=6，则，则第二十二页，本课件共有28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
14、响（3 3）3 3、改善输出波形的非线性失真改善输出波形的非线性失真输入正弦输入正弦信号信号输出信号正半周输出信号正半周幅值大、负半周幅值大、负半周幅值小幅值小反馈信号正半周幅反馈信号正半周幅值大、负半周幅值值大、负半周幅值小小净输入正半周净输入正半周幅值小、负半幅值小、负半周幅值大周幅值大输出信输出信号改善号改善第二十三页，本课件共有28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（4 4）4 4、展宽放大器的通频带展宽放大器的通频带未加负反未加负反馈时馈时此时此时|dA/A|=1-0.707=0.293加负反加负反馈时馈时因为因为|dAf/Af|dA/A|所以频带展宽所以频带展
15、宽可以证明，展宽倍数为可以证明，展宽倍数为|1+AF|1+AF|第二十四页，本课件共有28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（5 5）5 5、负反馈对输入电阻的影响负反馈对输入电阻的影响u串联负反馈提高输入电阻串联负反馈提高输入电阻 未加负反馈时，放大电未加负反馈时，放大电路开环输入电阻为路开环输入电阻为 加入负反馈后，放大电加入负反馈后，放大电路闭环输入电阻为路闭环输入电阻为 因为，因为，代入上式，则代入上式，则 即即结论结论：串联型负反馈使输入电阻：串联型负反馈使输入电阻提高提高|1+AF|1+AF|倍倍第二十五页，本课件共有28页负反馈对放大电路性能的影响（负反馈对
16、放大电路性能的影响（6 6）u并联负反馈降低输入电阻并联负反馈降低输入电阻 未加负反馈时，放大未加负反馈时，放大电路开环输入电阻为电路开环输入电阻为 加入负反馈后，放大加入负反馈后，放大电路闭环输入电阻为电路闭环输入电阻为 因为因为，代入上式，则代入上式，则 即即结论结论：并联型负反馈使输入电阻：并联型负反馈使输入电阻降低降低|1+AF|1+AF|倍倍第二十六页，本课件共有28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（7 7）6 6、负反馈对输出电阻的影响负反馈对输出电阻的影响u负反馈对输出电阻的影响取决于反馈是负反馈对输出电阻的影响取决于反馈是电压电压反馈还是反馈还是电流电流
17、反馈。反馈。u电压型负反馈使电压型负反馈使输出电压输出电压稳定性提高稳定性提高 电流型电流型负反馈使负反馈使输出电流输出电流稳定性提高稳定性提高u输出电压稳定性提高，意味着输出电阻输出电压稳定性提高，意味着输出电阻减小减小 输出电流稳定性提高，意味着输出电阻输出电流稳定性提高，意味着输出电阻增大增大结论结论电压型负反馈使输出电阻减小电压型负反馈使输出电阻减小电流型负反馈使输出电阻增大电流型负反馈使输出电阻增大第二十七页，本课件共有28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（8 8）7 7、放大电路中引入负反馈的一般原则放大电路中引入负反馈的一般原则（1 1）为了稳定静态工作点
18、，应引入直流负反馈；为了改善电路的动态性能，应）为了稳定静态工作点，应引入直流负反馈；为了改善电路的动态性能，应引入交流负反馈。引入交流负反馈。（2 2）根据信号源的性质决定引入串联负反馈，或者并联负反馈根据信号源的性质决定引入串联负反馈，或者并联负反馈。当信号源为恒。当信号源为恒压源或内阻较小的电压源时，为增大放大电路的输入电阻，以减小信号源的输出压源或内阻较小的电压源时，为增大放大电路的输入电阻，以减小信号源的输出电流和内阻上的压降，应引入串联负反馈。当信号源为恒流源或内阻较大的电压电流和内阻上的压降，应引入串联负反馈。当信号源为恒流源或内阻较大的电压源时，为减小放大电路的输入电阻，使电路
19、获得更大的输入电流，应引入并联负源时，为减小放大电路的输入电阻，使电路获得更大的输入电流，应引入并联负反馈。反馈。（3 3）根据负载对放大电路输出量的要求，决定引入电压负反馈或电流负反馈。根据负载对放大电路输出量的要求，决定引入电压负反馈或电流负反馈。当负载需当负载需要稳定的电压信号时，应引入电压负反馈；当负载需要稳定的电流信号时，应引入电流要稳定的电压信号时，应引入电压负反馈；当负载需要稳定的电流信号时，应引入电流负反馈。负反馈。（4 4）根据四种组态反馈电路的功能，在需要进行信号变换时，选择合适的组态。）根据四种组态反馈电路的功能，在需要进行信号变换时，选择合适的组态。例如，若将电流信号转换成电压信号，应在放大电路中引入电压并联负反馈；若例如，若将电流信号转换成电压信号，应在放大电路中引入电压并联负反馈；若将电压信号转换成电流信号，应在放大电路中引入电流串联负反馈。将电压信号转换成电流信号，应在放大电路中引入电流串联负反馈。end第二十八页，本课件共有28页