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1、第五章 负反馈放大电路,5.1 反馈的基本概念,5.2 负反馈对放大器性能的影响,5.3 负反馈放大器的分析方法,5.4 负反馈放大器的自激振荡,将电路的输出信号通过一定形式的反馈网络部分或全部送回到输入回路的过程。,5.1 反馈的基本概念,稳定工作点电路：,一、反馈的定义,反馈的方框图表示法及各符号的意义,输入信号,输出信号,净输入信号,反馈信号,开环增益,反馈系数,二、反馈放大器的基本关系式,闭环增益,三、反馈的极性,1.反馈的极性,2.反馈极性的判断法-瞬时极性法,假设某一瞬时，在放大电路的输入端加入一个正极性的输入信号，然后按信号传输方向依次判断后级相关点的瞬时极性，直至判断出反馈信号
2、的瞬时极性。如果反馈信号的瞬时极性使净输入减小，则为负反馈；反之为正反馈。,是负反馈,交流反馈,是负反馈,交直流反馈,是负反馈,交流反馈,是负反馈,直流反馈,是负反馈,交直流反馈,四、反馈放大器的分类,1.反馈放大器的分类,2.反馈类型的判断,（1）首先在电路中找到反馈元件和反馈电路（2）观察输出端，看反馈电路与输出端有没 有公共节点，有，是电压反馈；没有，是电流反馈。（3）观察输入端，看反馈电路与输入端有没 有公共节点，有，是并联反馈；没有，是串联反馈,V,两图均是电压串联反馈,两图均是电压并联反馈,两图均是电流并联反馈,两图均是电流串联反馈,例3 试判断下列电路的反馈极性和类型,（1）串联
3、反馈,五、信号源对反馈效果的影响,所以us应为恒压源，即信号源内阻RS越小越好。,要想反馈效果明显，就要求uf变化能有效引起的 变化。,（2）并联反馈,所以is应为恒流源，即信号源内阻RS越大越好。,要想反馈效果明显，就要求if变化能有效引起的 变化。,5.2 负反馈对放大电路性能的影响,在放大器中引入负反馈可以改善放大器的性能，但是以牺牲增益为代价的,一.提高增益的稳定性,闭环时,则,只考虑幅值有,即闭环增益相对变化量比开环减小了1+AF 倍,两边同除,二、改善放大器的非线性失真,加反馈前,加反馈后,失真,改善,三、扩展放大器的通频带,放大电路加入负反馈后，增益下降，但通频带却加宽了。,无反
4、馈时放大器的通频带：fbw=f HfL f H,可以证明：fbwf=(1+AF)fbw,有反馈时放大器的通频带：fbwf=f HffLf f Hf,四、负反馈对输入电阻的影响,(1)串联负反馈使输入电阻增加,有反馈时：,无反馈时：,(2)并联负反馈使输入电阻减小,无反馈时：,有反馈时：,五、负反馈对输出电阻的影响,(1)电压负反馈使输出电阻减小,忽略反馈网络输入电流，则,(2)电流负反馈使输出电阻提高,忽略反馈网络输入电压，则,六、为改善性能引入负反馈的一般原则,要稳定直流量,引直流负反馈,要稳定交流量,引交流负反馈,要稳定输出电压,引电压负反馈,要稳定输出电流,引电流负反馈,要增大输入电阻,
5、引串联负反馈,要减小输入电阻,引并联负反馈,例：在下面的放大器中按要求引入适当的反馈。（1）希望加入信号后，ic3的数值基本不受R6改变的影响。,（2）希望接入负载后，输出电压UO基本稳定。,（3）希望输入端向信号源索取的电流小。,5.3 负反馈放大器的基本分析方法,本节重点讨论深度负反馈条件下的近似计算,估算的依据,即，在深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈系数有关。,所以闭环增益,在深度负反馈条件下：,根据,即：输入量近似等于反馈量,即：净输入量近似等于零,由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路“虚短”、“虚断”的概念,深度负反馈条件下：Xd=Xi-Xf0,(1)串联反馈ud0,输入端“虚短
6、”,(2)并联反馈id0,输入端“虚断”,例1.计算深负反馈条件下的电压增益,解：用方法一,求反馈系数：,求闭环电压放大倍数：,反馈系数:,闭环增益,闭环电压增益,解：用方法一。,例2.计算深负反馈条件下的电压增益,解：利用虚短和虚断可知,例3.计算深负反馈条件下的电压增益,例2.运放组成的电流串联负反馈,闭环电压增益:,利用虚短和虚断可知:,解：用方法二。,二.估算输入输出电阻,在深度负反馈条件下：,注：表中的输入、输出电阻均指反馈环中的输入、输出电阻。,（1）电压串联负反馈,举例,RifRb1,ROf0,（2）电压并联负反馈,RifRS,ROf0,（3）电流并联负反馈,ROfRC2,Rif
7、RS,综合举例1：求电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。,综合举例2：求电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。,一.产生自激振荡的原因及条件,1.自激振荡现象,在不加输入信号的情况下，放大电路仍会产生一定频率的信号输出。,4.5 负反馈放大电路的自激振荡及消除方法,2.产生自激振荡的原因,中频时：,高频或低频时，放大器产生的附加相移达到180时。,为负反馈。,变为正反馈。,此时，若满足,则Xi=0，仍会有输出信号。,3.自激振荡的条件,幅值条件,相位条件（附加相移）,自激振荡条件：,分解为幅值条件与相位条件：,由以上分析知：,二.稳定判椐及稳定裕度,方法一：,则放大器稳定。否则自激。,同理，为了切实
8、保证稳定，要留有-10dB的余量，称为幅值裕度,方法二：,则放大器稳定。否则自激。,为了切实保证稳定，要留有45余量，称为相位裕度,三.负反馈放大电路稳定性分析,若P点在 水平线之下，稳定；否则不稳定。,或,判断稳定性方法：,将 写为：,即：,举例：设一基本放大器的增益为：,三.负反馈放大电路稳定性分析,1.设反馈系数，分析其稳定性,三个极点频率为：fp1=0.5106Hz，fp2=5106Hz，fp3=5107Hz。其中fp1=0.5106Hz最低，它决定了整个基本放大器的上限频率，称为主极点频率。,与E点相对应的附加相位移为，因此，放大器是不稳定的。,2.将反馈系数 改为，分析其稳定性,与
9、D点相对应的附加相位移为，因此，放大器是稳定的。且jm,反馈深度越深，越容易自激。,结论：,基本放大电,四.自激振荡的消除方法,思考,如果 在0dB线以上只有一个转折频率，则无论反馈深度如何，电路都能稳定工作，对吗？,无论反馈深度如何，相交点都交在 的-20dB/十倍频程处，放大电路是稳定的。,因此，消除自激振荡的指导思想是，人为地降低第一个极点的频率，拉大它与第二个极点频率之间的距离，确保相交点出现在第一、二极点频率之间，即相交在-20dB/十倍频程处。,1.电容补偿法,同前例，为了对它进行频率补偿，在产生主极点的电容旁边并联电容C P，这样使fp1发生了改变，令 f p2、fp3不变。,设
10、反馈系数，分析可得：放大器是稳定的。,在实际应用中，常将电容 跨接在的输入和输出端之间，代替CP。这样就可以减小补偿电容的值。,5k,本章小结,1将电子系统输出回路的电量（电压或电流），以一定的方式送回到输入回路的过程称为反馈。2电路中常用的负反馈有四种组态：电压串联负反馈，电压并联负反馈，电流串联负反馈和电流并联负反馈。可以通过观察法，输出短路法和瞬时极性法等方法判断电路反馈类型。,3负反馈电路的四种不同组态可以统一用方框图加以表示，其闭环增益的表达式为：,4负反馈可以全面改善放大电路的性能，包括：提高放大倍数的稳定性，减小非线性失真，抑制噪声，扩展频带，改变输入、输出电阻等。,5在深负反馈条件下，可用 或“虚短”“虚断”法估算电路的闭环增益。,6负反馈电路的反馈深度如果过大，将有可能产生自激振荡。可以采用频率补偿技术消除自激振荡。但这样会使电路的频带变窄。,
