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1、负反馈放大电路的稳定问题本讲稿第一页，共三十五页基本放大电路基本放大电路A反馈网络反馈网络F+2.产生自激振荡的原因产生自激振荡的原因中频时：中频时：高频或低频时，放大器产生的附加相移达到高频或低频时，放大器产生的附加相移达到180时。时。为负反馈。为负反馈。变为正反馈。变为正反馈。此时，若满足此时，若满足则则Xi=0，仍会有输出信号。，仍会有输出信号。本讲稿第二页，共三十五页3.自激振荡的条件自激振荡的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）基本放大电路基本放大电路A反馈网络反馈网络F+自激振荡条件：自激振荡条件：分解为幅值条件与相位条件：分解为幅值条件与相位条件：由以上
2、分析知：由以上分析知：本讲稿第三页，共三十五页本讲稿第四页，共三十五页讨论：讨论：1、本级反馈、本级反馈稳定稳定两级反馈两级反馈稳定稳定三级以上的负反馈才可能自激三级以上的负反馈才可能自激2、AF1 自激自激本讲稿第五页，共三十五页二二.负反馈放大电路稳定性的判断负反馈放大电路稳定性的判断及稳定裕度及稳定裕度方法一：方法一：则放大器稳定。否则自激。则放大器稳定。否则自激。00-90-180满足：满足：同理，为了切实保证稳定，要留有同理，为了切实保证稳定，要留有-10dB的余量，称为的余量，称为幅值裕度幅值裕度方法二：方法二：满足：满足：则放大器稳定。否则自激。则放大器稳定。否则自激。为了切实保
3、证稳定，要留有为了切实保证稳定，要留有45余量，称为余量，称为相位裕度相位裕度本讲稿第六页，共三十五页两个负反馈电路环路增益的频率特性本讲稿第七页，共三十五页幅度裕度幅度裕度GmGm本讲稿第八页，共三十五页相位裕度相位裕度 mm本讲稿第九页，共三十五页判断能否自激的方法一：判断能否自激的方法一：1、画出、画出 的波特图的波特图 2、找出两个特定的频率、找出两个特定的频率 3、判断判断4、若不自激，则、若不自激，则判断幅度裕度和相位裕度判断幅度裕度和相位裕度本讲稿第十页，共三十五页 由于负反馈的自激条件是由于负反馈的自激条件是 ，所以将以，所以将以 20 为为Y坐标的波特图改变为以坐标的波特图改
4、变为以20 为为Y坐标的波坐标的波特图，用于分析放大电路的自激也很方便。由于特图，用于分析放大电路的自激也很方便。由于对于幅度条件对于幅度条件|相当在相当在以以20 为为Y坐标的波特图上减去坐标的波特图上减去 即可到以环路增益即可到以环路增益20 为为Y坐标的坐标的 波特图了。波特图了。本讲稿第十一页，共三十五页判断能否自激的方法二：判断能否自激的方法二：(2)作作水平线水平线(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在水平线在水平线的交点作垂线交相频响应曲线的一点的交点作垂线交相频响应曲线的一点(3)判断是否满足相位裕度判断是否满足相位裕度 m 45 若该点若该点满足
5、相位裕度，稳定；否则不稳定。满足相位裕度，稳定；否则不稳定。在相频响应的在相频响应的点处作垂线交点处作垂线交 于于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。或或将将 写为：写为：即：即：本讲稿第十二页，共三十五页例、例、设一基本放大器的增益为：设一基本放大器的增益为：本讲稿第十三页，共三十五页10080604020本讲稿第十四页，共三十五页 相频特性曲线的相频特性曲线的Y坐标是附加相移坐标是附加相移 A。当当 A=180 时时，即图，即图中的中的S点对应的频率称点对应的频率称为为临界频率临界频率fO。当。当f=fO时反馈信号与输入信号时反馈信号与输入信号
6、同相，负反馈变成了正同相，负反馈变成了正反馈，只要信号幅度满反馈，只要信号幅度满足要求，即可自激。足要求，即可自激。本讲稿第十五页，共三十五页 加入负反馈后，加入负反馈后，放大倍数降低，频放大倍数降低，频带展宽，设反馈系带展宽，设反馈系数数F1=10-4，闭环波，闭环波特图与开环的波特特图与开环的波特图交图交P点，对应的附点，对应的附加相移加相移 A=90，不，不满足相位条件，不自满足相位条件，不自激。激。本讲稿第十六页，共三十五页 进一步加大负反进一步加大负反馈量，馈量，设反馈系数设反馈系数F2=10-3，闭环波特图，闭环波特图与开环的波特图交与开环的波特图交P点，对应的附加相移点，对应的附
7、加相移 A=135，不满足相，不满足相位条件，不自激。位条件，不自激。本讲稿第十七页，共三十五页 再进一步加大反馈再进一步加大反馈量，量，设反馈系数设反馈系数F3=10-2，闭环波特图与开环，闭环波特图与开环波特图交波特图交P点，对应点，对应的附加相移的附加相移 A=180。当放大电路的工作频率当放大电路的工作频率提高到对应提高到对应P点处的点处的频率时，满足自激的频率时，满足自激的相位条件相位条件。本讲稿第十八页，共三十五页 再进一步加大反馈量，再进一步加大反馈量，设反馈系数设反馈系数F3=10-2，闭环波特图与开环波闭环波特图与开环波特图交特图交P点，对应的点，对应的附加相移附加相移 A=
8、180。当放大电路的工作频当放大电路的工作频率提高到对应率提高到对应P点处点处的频率时，满足自激的的频率时，满足自激的相位条件相位条件。此时放大电路此时放大电路有有 40 dB 的的 增增 益，益，AF=10010-2=1，正好满足放大电路正好满足放大电路自激的自激的幅度条件幅度条件，放大电路产生自激。放大电路产生自激。本讲稿第十九页，共三十五页 在图中，当在图中，当F3=0.01时，时，MN线线为为20lg =0 dB。20lg =0 dB这条这条线与幅频特性的交线与幅频特性的交点称为点称为切割频率切割频率fC。此时。此时 =1，A=180，幅度和相位条件都幅度和相位条件都满足自激条件，所满
9、足自激条件，所以以20lg =0dB这这条线是条线是临界自激线临界自激线。本讲稿第二十页，共三十五页 反馈深度越深，越容易自激。反馈深度越深，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结论：结论：本讲稿第二十一页，共三十五页（P290）例：已知放大电路幅频特性如图所示。引入负反馈时，）例：已知放大电路幅频特性如图所示。引入负反馈时，反馈网络为纯电阻网络，回答下列问题：反馈网络为纯电阻网络，回答下列问题：本讲稿第二十二页，共三十五页本讲稿第二十三页，共三十五页本讲稿第二十四页，共三十五页本讲稿第二十五页，共三十五页(1)(
10、1)减小反馈系数减小反馈系数F F或减小或减小反馈深度反馈深度|1+AF|1+AF|的值，使相的值，使相位移位移AF=1800 时，时，|AF|1.|AF|fc这种补偿方法称为超前这种补偿方法称为超前补偿法，通常将补偿电补偿法，通常将补偿电容加在负反馈回路中，容加在负反馈回路中，如图如图本讲稿第三十四页，共三十五页小结1 综上所述，无论前面介绍的哪种补偿方法综上所述，无论前面介绍的哪种补偿方法都会使带宽减小，对带宽影响最小的是超前都会使带宽减小，对带宽影响最小的是超前补偿，对带宽影响最大的是电容补偿。补偿，对带宽影响最大的是电容补偿。2 理解消除自己振荡的基本思路以及不同方法的理解消除自己振荡的基本思路以及不同方法的特点，要比计算具体补偿元件的参数重要得多，特点，要比计算具体补偿元件的参数重要得多，因为计算可以借助计算机软件获得结果，而在很因为计算可以借助计算机软件获得结果，而在很多情况下，则需要在明确的思路指导下，通过实多情况下，则需要在明确的思路指导下，通过实验才能获得理想的效果。这是在学习这部分内容验才能获得理想的效果。这是在学习这部分内容时要特别注意的。时要特别注意的。本讲稿第三十五页，共三十五页