1、1,第六章 放大电路中的反馈,6-1反馈的基本概念及判断方法6-2负反馈放大电路的四种基本组态6-3负反馈放大电路的方块图及一般表达式6-4深度负反馈放大电路放大倍数的分析6-5负反馈对放大电路性能的影响6-6负反馈放大电路的稳定性 本章重点:反馈的概念、反馈性质的判断方法、深度负反馈下放大倍数的估算方法，负反馈放大电路稳定性的判断方法和消振方法,主要内容：,2,6-1反馈的基本概念及判断方法,一、什么是反馈,在电子电路中，将输出量（电压或电流）的一部分或全部通过一定的电路形式作用到输入回路，来影响其输入量（电压或电流）的措施称为反馈。,本节要搞清以下几个问题：什么是反馈，反馈有哪几种形式，它
2、们各自的特点是什么，如何分析反馈放大电路,3,6-1反馈的基本概念及判断方法,判断有无反馈:有无反馈找反馈通路。,4,6-1反馈的基本概念及判断方法,二、正反馈与负反馈,根据反馈极性的不同，可以分为正反馈和负反馈。正反馈：净输入量增大；输出量的变化增大。负反馈：净输入量减小；输出量的变化减小。,5,6-1反馈的基本概念及判断方法,正负反馈的判断方法：采用瞬时极性法，看反馈的结果是使净输入量增大还是减小。 瞬时极性法： （1）规定电路输入信号在某一时刻对地的极性，并以此为依据，逐级判断电路中各相关点电流的流向和电位的极性，从而得到输出信号的极性； （2）根据输出信号的极性判断出反馈信号的极性；
3、（3）若反馈信号使基本放大电路的净输入信号增大，则说明引入了正反馈；若反馈信号使基本放大电路的净输入信号减小，则说明引入了负反馈。,6,6-1反馈的基本概念及判断方法,判断：对于集成运放电路,判断：对于分立元件电路,6-1反馈的基本概念及判断方法,8,6-1反馈的基本概念及判断方法,反馈量是仅仅决定于输出量的物理量。当反馈网络确定后， 反馈量的极性和大小都仅仅决定于输出量。,正反馈和负反馈：,9,6-1反馈的基本概念及判断方法,三、直流反馈与交流反馈,根据反馈信号本身的交、直流性质，可以分为直流反馈和交流反馈。直流反馈：反馈量只含直流成分。 交流反馈：反馈量只含交流成分。在很多情况下，交、直流
4、两种反馈兼而有之。直接耦合放大电路（集成运放）,10,6-1反馈的基本概念及判断方法,直流反馈和交流反馈：,直流负反馈的作用就是稳定静态工作点。,11,6-1反馈的基本概念及判断方法,判断方法：“看通路”若反馈通路存在于直流通路之中，则为直流反馈 ；若反馈通路存在于交流通路之中，则为交流反馈。,12,6-1反馈的基本概念及判断方法,例,判断电路是否存在反馈。是正反馈还是负反馈？直反馈还是交流反馈？,RE 介于输入输出回路，有反馈。,反馈使 uid 减小，为负反馈。,既有直流反馈，又有交流反馈。,13,6-2负反馈放大电路的四种基本组态,负反馈放大电路：常指引入了交流负反馈的放大电路。,负反馈放
5、大电路的相关结论： （1）交流负反馈使电路的输出和输入间有稳定的比例关系，付出的代价是电路的放大能力下降。 （2）反馈量仅与输出量有关。 （3）负反馈通过反馈调整净输入量，达到调整输出的目的。 （4）反馈量取自输出电压（或电流）将使输出电压（或电流）稳定。,14,6-2负反馈放大电路的四种基本组态,根据反馈信号在放大电路输出端采样方式的不同， 可以分为电压反馈和电流反馈。电压反馈：反馈信号取自输出电压电流反馈：反馈信号取自输出电流,判断方法： 若Vo=0, 反馈不存在，则为电压反馈；若Io=0, 反馈不存在，则为电流反馈。,电压反馈,15,6-2负反馈放大电路的四种基本组态,使 io = 0(
6、RL 开路)， 若反馈消失则为电流反馈。,使 uo = 0 (RL 短路)， 若反馈消失则为电压反馈。,16,6-2负反馈放大电路的四种基本组态,根据反馈信号与输入信号在放大电路输入回路中求和形式的不同，可以分为串联反馈和并联反馈。串联反馈：反馈信号与输入信号以电压相加减的形式 在输入端出现。 并联反馈：反馈信号与输入信号以电流相加减的形式 在输入端出现。,判断方法： 若输入量与反馈量加在同一点，则为并联反馈； 若输入量与反馈量加在不同点，则为串联反馈。,串联反馈,17,6-2负反馈放大电路的四种基本组态,串联反馈：,uid = ui uf,特点：信号源内阻越小，反馈效果越明显。,并联反馈：,
7、iid = ii if,特点：信号源内阻越大，反馈效果越明显。,6-2负反馈放大电路的四种基本组态,6-2负反馈放大电路的四种基本组态,例 6.2.1,A,F,电压串联负反馈,uo 经 Rf 与 R1 分压反馈到输入回路，故有反馈。,反馈使净输入电压 uid 减小，为负反馈。,RL = 0，无反馈，故为电压反馈。,uf = uoR1/(R1 + Rf) 也说明是电压反馈。,uid = ui uf 故为串联反馈。,例 6.2.2,Rf 为输入回路和输出回路的公共电阻，故有反馈。,反馈使净输入电压 uid 减小，为负反馈。,RL = 0，反馈存在，故为电流反馈。,uf = ioRf ，也说明是电流
8、反馈。,uid = ui uf 故为串联反馈。,A,F,电流串联负反馈,例 6.2.3,Rf 为输入回路和输出回路的公共电阻，故有反馈。,反馈使净输入电流 iid 减小，为负反馈。,RL = 0，无反馈，故为电压反馈。,iid = ii if ，故为并联反馈。,A,F,电压并联负反馈,例 6.2.4,Rf 介于输入回路和输出回路，故有反馈。,反馈使净输入电流 iid 减小，为负反馈。,RL = 0，反馈存在，故为电流反馈。,iid = ii if ，故为并联反馈。,A,F,电流并联负反馈,25,6-2负反馈放大电路的四种基本组态,电流串联负反馈,电压串联负反馈,例6.2.5,反馈类型的判别,2
9、6,6-2负反馈放大电路的四种基本组态,RE 引入本级电流串联负反馈；,Rf 引入级间电流并联负反馈。,例 6.2.6,反馈信号与输入信号在不同节点为串联反馈，在同一个节点为并联反馈。,反馈取自输出端或输出分压端为电压反 馈，反馈取自非输出端为电流反馈。,规 律：,习题,习题,+,_,uF,29,6-2负反馈放大电路的四种基本组态,P269-270：例6.2.1例6.2.2,见教材 例6.2.2,电压串联负反馈,作业,习题6.4, 6.5, 6.6, 6.7,32,6-3负反馈放大电路的方块图及一般表达式,一、负反馈放大电路的方块图表示法,输入量,反馈量,净输入量,输出量,定义：开环放大倍数,
10、反馈系数,闭环放大倍数,比较 环节,反馈网络,基本放大电路,33,6-3负反馈放大电路的方块图及一般表达式,二、 四 种 组 态 电 路 的 方 框 图,34,6-3负反馈放大电路的方块图及一般表达式,三、负反馈放大电路的一般表达式,一般表达式,中频,35,6-3负反馈放大电路的方块图及一般表达式,反馈深度：由式可得：量 是开环增益与闭环增益幅值之比，它自然反映了反馈对放大电路的影响程度。我们把 叫做“反馈深度”。,1）如果 ，则 。这就是负反馈的情况，因为它表示反馈的引入削弱了输入量的作用，使闭环增益下降。因为可见负反馈的作用是使真正加到放大电路输入端的净输入量减小到无反馈时的 ，从而使闭环
11、增益下降。,2）如果 ，则 。这是正反馈的情况，表明反馈的引入加强了输入量的作用，使闭环增益加大。3）当 时，闭环增益 。这意味着即使没有输入量也仍然有输出量。这种工作状态叫做放大电路的“自激”。在自激时，放大电路已失去正常的放大功能，因而一般是必须加以消除的。但是，有时又要对自激状态加以利用。,4）当 时，就变为 ，说明此时反馈放大电路的闭环增益将只取决于反馈系数。因为反馈网络通常由无源元件组成，这些元件性能非常稳定，所以在这种情况下反馈放大电路的工作也将非常稳定，不受除输入量以外的干扰因素的影响。因为 ，所以叫做“深度负反馈”。,40,6-4深度负反馈放大电路放大倍数的分析,一、深度负反馈
12、的实质,深度负反馈,实质：在近似分析中忽略净输入量。,41,6-4深度负反馈放大电路放大倍数的分析,二、分析步骤,6.4.3 放大倍数的分析,求解深度负反馈放大电路放大倍数的步骤: 方法:1)判断反馈组态2)求反馈系数(仅与反馈网络有关)3)利用反馈系数求解放大倍数 方法:1)判断反馈组态2)利用虚短，虚断概念，由定义直接求解,负反馈放大电路的分析计算,一、估算的依据,二、深度负反馈放大电路的近似计算,一、 估算的依据,1. 深度负反馈的特点：,Axid,AFxid,(1 + AF)xid,即：,串联负反馈：,虚短,并联负反馈：,虚断,二、深度负反馈放大电路的近似计算,(1)电压串联负反馈,虚
13、短,例 1,例 2,例 3,(2)电压并联负反馈,运算放大器在线性 应用时同时存在虚 短和虚断,虚断,虚地,例 1,虚断,虚地,例 2,(3)电流串联负反馈,虚短,虚断,例 1,虚短,例 2,(4)电流并联负反馈,例 1,虚地,52,6-5负反馈对放大电路性能的影响,一、稳定放大倍数,在中频段,Af 的相对变化量等于A的相对变化量的（1+AF）分之一。 即闭环放大倍数的稳定性提高了（1+AF）倍。,对上式求全微分,将上式等号两边都除以Af ，则,53,6-5负反馈对放大电路性能的影响,二、改变输入电阻和输出电阻,1.对输入电阻的影响,基本放大电路的输入电阻,1）串联负反馈增大输入电阻,整个电路
14、的输入电阻,若存在偏置电阻Rb,下页,54,6-5负反馈对放大电路性能的影响,则反馈环路内输入电阻,若存在偏置电阻Rb,整个电路的输入电阻,55,6-5负反馈对放大电路性能的影响,基本放大电路的输入电阻,整个电路的输入电阻,2）并联负反馈减小输入电阻,1) 电压负反馈 F 与 A 并联，使输出电阻减小。,A 为负载开路时的源电压放大倍数。,深度负反馈：,2) 电流负反馈 F 与 A 串联，使输出电阻增大,A 为负载短路时的源电压放大倍数。,深度负反馈：,2.对输出电阻的影响,57,6-5负反馈对放大电路性能的影响,三、展宽频带,可以证明：,电路中带宽与增益的改善总是相互矛盾的。 负反馈的引入,
15、降低了增益,拓宽了频带(1+AF)倍。,58,6-5负反馈对放大电路性能的影响,四、减小非线性失真,负反馈只能抑制但不能消除反馈回路内的噪声和干扰,减小非线性失真。,59,6-5负反馈对放大电路性能的影响,五、放大电路中引入负反馈的一般原则,1、欲稳定某个量，则引该量的负反馈,稳定直流，,引直流反馈；,稳定交流，,稳定输出电压，,引电压反馈；,稳定输出电流，,引电流反馈。,2、根据对输入、输出电阻的要求选择反馈类型,欲提高输入电阻，,采用串联反馈；,欲降低输入电阻，,采用并联反馈；,要求高内阻输出，,采用电流反馈；,要求低内阻输出，,采用电压反馈。,引交流反馈；,60,6-5负反馈对放大电路性
16、能的影响,五、放大电路中引入负反馈的一般原则,3、为使反馈效果强，根据信号源及负载确定反馈类型,信号源为恒压源，,采用串联反馈；,信号源为恒流源，,采用并联反馈；,要求负载能力强，,采用电压反馈；,要求恒流源输出，,采用电流反馈。,61,6-5负反馈对放大电路性能的影响,例：为达到以下目的，说明分别应引入哪种组态的负反馈以及电路如何连接。 1）减小放大电路从信号源索取的电流并增强带负载能力； 2）将输入电流转换成与之成稳定线性关系的输出电流； 3）将输入电流转换成稳定的输出电压。,思考：,1、列表总结交流负反馈放大电路各方面的性能。 2、试利用集成运放分别构成四种组态的负反馈放大电路，并求它们
17、在深度负反馈条件下的电压放大倍数。,63,6-6负反馈放大电路的稳定性,一、负反馈放大电路自激振荡产生的原因和条件,自激振荡现象：输入为零时，输出产生一定频率和一定幅度的信号。,1. 自激振荡产生的原因,附加相移,负反馈正反馈,64,6-6负反馈放大电路的稳定性,2. 自激振荡的平衡条件,即,(n为整数),平衡条件,起振条件,3. 消除自激的方法 相位补偿,在电路中加入 C，或 R、C 元件进行相位补偿，改变电路的高频特性，从而破坏自激条件。,相位补偿形式,滞后补偿,电容滞后,RC 滞后,超前补偿：,密勒效应补偿,电容滞后补偿,RC 滞后补偿,密勒效应补偿,R,66,6-6负反馈放大电路的稳定
18、性,二、负反馈放大电路稳定性的判断,1. 判断方法,2. 稳定裕量,小 结,第 六 章,一、反馈的判断方法,1. 有无反馈:,2. 正反馈和负反馈,主要看信号有无反向传输通路。,采用瞬时极性法，看反馈是增强还是削弱净输入信号。,对于串联负反馈，反馈信号与输入信号极性相同； 对于并联负反馈，反馈信号与输入信号极性相反。,3. 四种反馈组态,规则：RL 短路，反馈消失则为电压反馈，反馈存在为电流反馈。,规律：电压反馈取自输出端或输出分压端；电流反馈取自非输出端。,串联和并联反馈：,规则：,串联负反馈：uid = ui uf,并联负反馈：iid = ii if,反馈信号与输入信号在不同节点为串联反馈
19、； 反馈信号与输入信号在同一个节点为并联反馈。,规律：,电压和电流反馈：,A2 ： 本级交、直流电压串联负反馈,R2 ：电压并联负反馈,R3 ：电压并联交直流负反馈,R7 ：电压串联交直流负反馈,R2 ：,电压串联 交流负反馈,R4 ：级间电压并联交流负反馈,并联负反馈使输入电阻减小,二、负反馈对放大电路性能的影响,1. 提高增益的稳定性,2. 减少失真和扩展通频带,3. 对输入电阻和输出电阻的影响,串联负反馈使输入电阻增大,电压反馈使输出电阻减小(稳定了输出电压),电流反馈使输出电阻增大(稳定了输出电流),三、负反馈放大电路的方框图和基本关系, 负反馈方程,四、深度负反馈的特点, 深度负反馈,串联负反馈：,虚短,并联负反馈：,虚断,五、深度负反馈放大电路电压放大倍数的计算举例,电压串联负反馈,例 1:,电压并联负反馈,例 2:,例 3:,
