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1、16.1反馈的基本概念在电子设备中经常采用反馈的方法来改善电路的性能，以达到预定的指标。例如，采用直流负反馈稳定静态工作点。反馈概念的建立+C1RcRb2+VCCC2RL+CeuoRb1Reui图 2.5.2分压式工作点稳定电路第1页/共62页2放大电路中的反馈，是指将放大电路输出电量(输出电压或输出电流)的一部分或全部，通过一定的方式，反送回输入回路中。输入量 +净输入量 输出量基本放大电路A反馈电路F _ 反馈量第2页/共62页3反馈的分类一、正反馈和负反馈（按反馈信号的极性分类）负反馈正反馈输入量 +净输入量 输出量基本放大电路A反馈电路F _ 反馈量第3页/共62页4先假定某一瞬间输入
2、信号的极性，然后按信号的放大过程，逐级推出输出信号的瞬时极性，最后根据反馈回输入端的信号对原输入信号的作用（增强或减弱），判断出反馈的类型。反馈极性的判断方法：瞬时极性法。反馈信号增强了外加输入信号，使放大电路的放大倍数提高 正反馈反馈信号削弱了外加输入信号，使放大电路的放大倍数降低 负反馈第4页/共62页5例：用瞬时极性法判断电路中的反馈极性。-因为差模输入电压等于u+-u-，反馈增强了输入电压的作用，所以为正反馈。-反馈信号削弱了输入信号的作用，因此为负反馈。第5页/共62页6二、直流反馈和交流反馈（按交直流性质分类）直流反馈：若反馈输入端的信号是直流成分，则称为直流反馈。直流反馈主要用于
3、稳定静态工作点。交流反馈：若反馈输入端的信号是交流成分，则称为交流反馈。交流反馈主要用于多方面的改善放大电路的性能。判断是直流反馈还是交流反馈时，可以采用电容观察法。反馈通路如果存在隔直电容，就是交流反馈；反馈通路存在旁路电容，则是直流反馈；如果不存在电容，就是交直流反馈。第6页/共62页7(a)直流负反馈(b)交流负反馈第7页/共62页8三、电压反馈和电流反馈（按输出端的取样方式分类）电压反馈 电压反馈：若反馈信号的取样对象是输出电压，反馈信号正比于输出电压，叫作电压反馈。第8页/共62页9电流反馈 电流反馈电流反馈：若反馈信号的取样对象是输出电流，：若反馈信号的取样对象是输出电流，反馈信号
4、正比于输出电流反馈信号正比于输出电流 I IO O,叫作电流反馈。叫作电流反馈。第9页/共62页10第10页/共62页11判断方法：方法一：反馈与输出在一点引出，为电压反馈。反馈与输出在两点引出，为电流反馈。(方法二：假设将输出端交流短路，如果反馈信号消失，则为电压反馈；否则为电流反馈。)例1：判断右图的反馈类型串联交流电压反馈 第11页/共62页12 反馈与输出在两点引出，为电流反馈。并联直流电流反馈 例2：判断右图的反馈类型第12页/共62页13四、串联反馈和并联反馈（按输入端的连接方式分类）第13页/共62页14第14页/共62页15反馈信号和输入信号加在同一个电极上，为并联反馈。反馈信
5、号和输入信号加在不同的两个电极上，为串联反馈。判断方法：第15页/共62页16第16页/共62页17例：并联反馈串联反馈。第17页/共62页18负反馈的四种组态 不同的输入连接方式和输出取样方式相互组合，可以得到负反馈放大电路的四种基本组态：即：输入-串联和并联输出-电压和电流 电压串联负反馈 电压并联负反馈 电流串联负反馈 电流并联负反馈第18页/共62页19一、电压（输出采样）串联（输入求和）负反馈图 电压串联负反馈 (a)电路图第19页/共62页20图 电压串联负反馈(b)方框图放大网络电压放大倍数：反馈网络反馈系数：因为：所以反馈系数：第20页/共62页21二、电压并联负反馈图 电压并
6、联负反馈(a)电路图第21页/共62页22图 电压并联负反馈(b)方框图放大网络放大倍数：称为转移电阻反馈网络反馈系数：因为：所以反馈系数：量纲为电导第22页/共62页23三、电流串联负反馈图 电流串联负反馈 (a)电路图第23页/共62页24图 电流串联负反馈(b)方框图转移电导反馈系数：因为：所以反馈系数：放大网络放大倍数：量纲为电阻第24页/共62页25四、电流并联负反馈图 电流并联负反馈(a)电路图第25页/共62页26图 电流并联负反馈(b)方框图电流放大倍数：反馈系数：因为：所以反馈系数：第26页/共62页27四种负反馈组态的电压放大倍数、反馈系数之比较输出信号输出信号反馈信号反馈
7、信号放大网络的放大倍数放大网络的放大倍数A反馈系数反馈系数F电压电压串联式串联式电压电压并联式并联式电流电流串联式串联式电流电流并联式并联式电压放大倍数转移电阻 转移电导电流放大倍数第27页/共62页28反馈的方块图和一般表达式图 反馈放大电路方框图得：闭环放大倍数 （反馈一般表达式）第28页/共62页29闭环放大倍数引入反馈后，放大电路对外加输入信号的放大倍数。回路增益在反馈放大电路中，信号沿放大网络和反馈网络组成的环路传递一周后所得到的放大倍数。反馈深度 引入反馈后，放大电路的放大倍数与无反馈时相比所变化的倍数。负反馈；正反馈。第29页/共62页30若深度负反馈结论：深度负反馈放大电路的放
8、大倍数主要由反馈网络的反馈系数决定，能保持稳定。若则自激振荡第30页/共62页316.3负反馈对放大电路性能的影响提高放大倍数的稳定性在中频范围内（A,F为实数）放大倍数的相对变化量：结论：引入负反馈后，放大倍数的稳定性提高了(1+AF)倍。放大倍数稳定性提高的程度与反馈深度有关。闭环放大倍数第31页/共62页32xf负反馈减小了波形失真 加入负反馈无负反馈FxfAxixoxo大小略大略大略小略小略小略小略大略大xiA接近正弦波预失真+减小非线性失真图 第32页/共62页33展宽频带引入负反馈可以展宽放大电路的通频带设无反馈时放大电路在中、高频段的放大倍数分别为 ，上限频率为 f；引入反馈系数
9、为的负反馈后，放大电路在高频段的放大倍数。第33页/共62页34所以：第34页/共62页35可见，引入负反馈后，放大电路的中频放大倍数减小为无反馈时的1/；而上限频率提高到无反馈时的倍。同理，可推导出引入负反馈后，放大电路的下限频率降低为无反馈时的 1/。结论：引入负反馈后，放大电路的上限频率提高，下限频率降低，因而通频带展宽。第35页/共62页363dB3dBfLfHBWfLffHfBWf图 负反馈对通频带和放大倍数的影响f第36页/共62页37改变输入电阻和输出电阻不同类型的负反馈，对输入电阻、输出电阻的影响不同。一、负反馈对输入电阻的影响 负反馈对输入电阻的影响与反馈加入的方式有关，即与
10、串联或并联反馈有关，而与电压或电流反馈无关。二、负反馈对输出电阻的影响 负反馈对输出电阻的影响，取决于反馈网络与放大电路输出端的取样方式，而与输入端的连接方式无关。第37页/共62页381.串联负反馈(电压形式求和）使输入电阻增大得：结论：引入串联负反馈后，输入电阻增大为无反馈时的 倍。第38页/共62页392.并联负反馈使输入电阻减小得：结论：引入并联负反馈后，输入电阻减小为无负反馈时的 1/。第39页/共62页40二、负反馈对输出电阻的影响1.电压负反馈使输出电阻减小Rof放大电路的输出电阻定义为：得：第40页/共62页412.电流负反馈使输出电阻增大结论：引入电流负反馈后，放大电路的输出
11、电阻增大到无反馈时的 倍。结论：引入电压负反馈后，放大电路的输出电阻减小到无反馈时的。第41页/共62页42综上所述1.反馈信号与外加输入信号的求和方式只对放大电路的输入电阻有影响：串联负反馈使输入电阻增大；并联负反馈使输入电阻减小。2.反馈信号在输出端的采样方式只对放大电路的输出电阻有影响：电压负反馈使输出电阻减小；电流负反馈使输出电阻增大。3.串联负反馈只增大反馈环路内的输入电阻；电流负反馈只增大反馈环路内的输出电阻。4.负反馈对输入电阻和输出电阻的影响程度，与反馈深度有关第42页/共62页43 性能的改变或改善都与反馈深度（1+AF）有关，且均是以牺牲放大倍数为代价。为了改善放大电路的某
12、些性能应如何引入负反馈呢？（1）要稳定直流量，应该引入直流负反馈。（2）要改善交流性能，应该引入交流负反馈。（3）要稳定输出电压，应该引入电压负反馈。要稳定输出电流，应该引入电流负反馈。（4）要提高输入电阻，应该引入串联负反馈。要减小输出电阻，应该引入电压负反馈。第43页/共62页446.4负反馈放大电路的分析计算简单的负反馈放大电路，利用微变等效电路法进行分析计算；对于深度负反馈放大电路(开环放大倍数大），采用估算方法。6.4.1利用关系式估算闭环电压放大倍数对于电压串联负反馈，中的 代表闭环电压放大倍数，因而可直接估算出负反馈放大电路的闭环电压放大倍数。因而：第44页/共62页45该电路为
13、电压串联负反馈在深度负反馈条件下图 例 电路(b)第45页/共62页466.4.2利用关系式 估算闭环电压放大倍数放大电路的闭环电压放大倍数：深度负反馈放大电路的闭环电压放大倍数：对于串联负反馈：并联负反馈：结论：根据负反馈组态，选择适当的公式；再根据放大电路的实际情况，列出关系式后，直接估算闭环电压放大倍数。第46页/共62页47例：估算深负反馈运放的闭环电压放大倍数。解：该电路为电压并联负反馈，在深度负反馈条件下：则闭环电压放大倍数为：图 例 电路(a)第47页/共62页48图 例 电路(c)该电路为电流并联负反馈，在深度负反馈条件下：故：闭环电压放大倍数为：第48页/共62页49图 6.
14、4.2例 6.4.1 电路(d)该电路为电流串联负反馈，在深度负反馈条件下：第49页/共62页506.5负反馈放大电路的自激振荡对于多级放大电路，如果引入过深的负反馈，可能引起自激振荡。产生自激振荡原因放大电路的闭环放大倍数为：在中频段，在高、低频段，放大倍数和反馈系数 的模和相角都随频率变化，使 。一、自激振荡的幅度条件和相位条件 当 时 说明，此时放大电路没有输入信号，但仍有一定的输出信号，因此产生了自激振荡。第50页/共62页51所以，负反馈放大电路产生自激振荡的条件是：即：幅度条件相位条件例：由单管阻容耦合共射放大电路的频率响应270o0.707AumAumfLfHBWffOO90o1
15、80ofLfH图 第51页/共62页52可见，在低、高频段，放大电路分别产生了 0 +90 和 0 -90 的附加相移。两级放大电路将产生 0 180 附加相移；三级放大电路将产生 0 270 的附加相移。对于多级放大电路，如果某个频率的信号产生的附加相移为 180o，而反馈网络为纯电阻，则：满足自激振荡的相位条件，如果同时满足自激振荡的幅度条件，放大电路将产生自激振荡。第52页/共62页53结论，单级放大电路不会产生自激振荡；两级放大电路当频率趋于无穷大或趋于零时，虽然满足相位条件，但失去放大作用，|AF|=0，不满足幅度条件，所以也不会产生自激振荡；三级放大电路，在深度负反馈条件下，对于某
16、个频率的信号，既满足相位条件，也满足幅度条件，可以产生自激振荡。二、自激振荡的判断方法利用负反馈放大电路回路增益的波特图，分析是否同时满足自激振荡的幅度和相位条件。第53页/共62页54例：某负反馈放大电路的波特图为：f/HZf/HZfofo6040200090180 AF图(a)产生自激由波特图中的相频特性可见，当 f=f0 时，相位移 AF=-180，满足相位条件；结论：当 f=f0 时，电路同时满足自激振荡的相位条件和幅度条件，将产生自激振荡。此频率对应的对数幅频特性位于横坐标轴之上，即：第54页/共62页55结论：该负反馈放大电路不会产生自激振荡，能够稳定工作。例：由负反馈放大电路 的
17、波特图可见，当 f=f0，相位移 AF=-180 时f/HZf/HZf0f0604020OO90180 AFfcfc图 6.4.2利用波特图来判断自激振荡(b)不产生自激动画第55页/共62页56Gm三、负反馈放大电路的稳定裕度当环境温度、电路参数及电源电压等在一定范围内变化时，为保证放大电路也能满足稳定条件，要求放大电路要有一定的稳定裕度。1.幅度裕度 Gmf/HZf/HZfofo604020OO90180 AFfcfc对于稳定的负反馈放大电路，Gm 为负值。Gm 值愈负，负反馈放大电路愈稳定。一般要求 Gm -10 dB。图 第56页/共62页572.相位裕度 m当 f =fc 时，负反馈
18、放大电路稳定对于稳定的负反馈放大电路，m 为正值。m 值愈大，负反馈放大电路愈稳定。一般要求 m 45f/Hzf/Hzfofo6040200090180 AFfcfcmGm图 6.4.2第57页/共62页58常用的校正措施为保证放大电路稳定工作，对于三级或三级以上的负反馈放大电路，需采取适当措施破坏自激振荡的幅度条件和相位条件。通常采用接入电容或 RC 元件组成校正网络，以消除自激振荡。其作用是改变 的频率特性，使其不能同时满足自激振荡的条件。第58页/共62页59一、电容校正 比较简单的消振措施是在负反馈放大电路的适当地方接入一个电容。接入的电容相当于并联在前一级的负载上，在中、低频时，容抗很大，所以这个电容基本不起作用。高频时，容抗减小，使前一级的放大倍数降低，从而破坏自激振荡的条件，使电路稳定工作。图 电容校正网络第59页/共62页60二、RC 校正 除了电容校正以外，还可以利用电阻、电容元件串联组成的 RC 校正网络来消除自激振荡。利用 RC 校正网络代替电容校正网络，将使通频带变窄的程度有所改善。图 RC 校正网络第60页/共62页61总结1、掌握反馈的概念2、掌握反馈的分类及判别方法3、掌握反馈放大电路的一般表达式4、理解负反馈对放大电路参数的影响5、了解负反馈放大电路产生自激振荡 的条件，以及消除振荡的方法。第61页/共62页62感谢您的观看。第62页/共62页