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1、第5章 放大器中的反馈,5.1 反馈的概念和一般表达式,5.2 负反馈放大电路的组态,5.3 深度负反馈放大电路的计算,5.4 负反馈对放大电路性能的影响,5.5 负反馈对放大电路的自激及消除,理解反馈、正反馈、负反馈、直流反馈、交流反馈、开环、闭环、反馈系数、反馈深度、电压反馈、电流反馈、串联反馈和并联反馈等概念；熟悉负反馈的四种基本组态，理解各基本组态中A、Af、F的含意；掌握各种基本组态负反馈对放大电路性能的影响；熟悉强负反馈放大电路增益的估算方法；了解负反馈放大电路产生自激振荡的条件及消除自激振荡的方法。,学习目的与要求,5.1 反馈的概念和一般表达式,从放大电路输出回路中取出部分或全
2、部的输出信号，通过适当的途径回送到输入端，对输入信号进行调控的过程称为反馈。,基本放大电路A,取样,Xid,叠加,X0,Xi,反馈电路F,XF,基本放大电路的输入信号(净输入信号),放大电路输出信号,反馈信号,含反馈的放大电路输入信号,负反馈放大电路的方框图,开环,闭环,反馈网络,只有正向传输，没有反向传输,既有正向传输，又有反馈,反馈使输入信号增强，称为正反馈，用于振荡器,反馈使输入信号消弱，称为负反馈，用于放大器,负反馈的作用：,稳定静态工作点；稳定放大倍数；提高输入电阻；降低输出电阻；扩展通频带。,5.1 反馈的概念和一般表达式,5.1 反馈的概念和一般表达式,若电路将直流量反馈到输入回
3、路，则称为直流反馈。图中直流反馈环节RECE部分。,若电路将交流量反馈到输入回路，则称为交流反馈。即去掉CE。,放大电路中引入直流负反馈，可以稳定静态工作点Q；引入交流负反馈，会影响放大电路的工作性能，使电压放大倍数大大下降。,判断下图中有哪些反馈回路，属于交流反馈还是直流反馈？,例,5.1 反馈的概念和一般表达式,解,根据反馈到输入端的信号是直流还是交流，或直流交流反馈同时存在来判断反馈形式。,交直流反馈,由于电容的通交隔直作用，此阻容反馈支路属于交流反馈形式。,负反馈框图：,输出信号,输入信号,反馈信号,差值信号,负反馈放大器,A0为开环放大倍数,式中 称为环路增益，称为反馈深度。,讨论,
4、1.当,时，基本放大电路输入信号被消弱，为负反馈；,2.当,时，基本放大电路输入信号被增强，为正反馈；,3.当,时，基本放大电路即使没有输入信号也会有输出信号，此时放大电路自激。,5.2 负反馈放大电路的组态,反馈分有正反馈和负反馈两种形式：能使净输入信号增强的反馈称为正反馈；使净输入信号削弱的反馈称为负反馈。放大电路中普遍采用的形式是负反馈。,根据反馈网络与基本放大电路在输出、输入端连接方式的不同，负反馈放大电路的反馈形式可分为四种类型：,1、电压串联负反馈；,2、电压并联负反馈；,3、电流串联负反馈；,4、电流并联负反馈。,直流负反馈的作用就是稳定静态工作点；引入交流负反馈一可以使输入电阻
5、提高，二是使输出电阻降低，三可以扩展通频带，四可以稳定电路的电压放大倍数。,交直流负反馈的作用：,5.2.1 电压串联负反馈放大电路,前面所讲得共集电极放大电路就是一个典型的电压串联负反馈电路。,类型判别方法：,+VCC,ui=ube+uf,uf=uo,ube=ui uf，,其中,符合公式,（1）放大倍数 1（2）输入电阻大（3）输出电阻小,电压反馈,电压串联负反馈,串联反馈,电路性能,判断下图所示电路的反馈类型，并指出电路的反馈系数等于多少？,例,根据图中标示可知：,解,所以反馈系数为,5.2.2 电压并联负反馈放大电路,若反馈信号从输出电压采样，就是电压反馈；若净输入电流和输入电流、反馈电
6、流之间为相量求和关系，说明是并联反馈。,反馈电流,因为反馈量与输出电压成比例，所以为电压反馈。,从输入端看，有,此式说明，反馈量和输入量在输入端是电流相量求和关系，因此是并联反馈。,电压反馈,电压并联负反馈,并联反馈,5.2.3 电流串联负反馈放大电路,若反馈信号从输出电流采样，就是电流反馈；若净输入电压和输入电压、反馈电压之间为相量求和关系，说明是串联反馈。,根据图中标示可知：,图示电路中,此式说明，反馈量取自于输出电流，因此是电流反馈。,uf,ud,反馈量和输入量在输入端是电压相量求和关系，因此是串联反馈。,电流反馈,电流串联负反馈,串联反馈,5.2.4 电流并联负反馈放大电路,反馈网络中
7、电压放大倍数,所以反馈系数为,图示电路中,此式说明，反馈量和输入量在输入端是电流相量求和关系，因此是并联反馈。,电流反馈,电流并联负反馈,并联反馈,类型判别方法：,判断下图所示各电路是电压反馈还是电流反馈。,例,左图所示电路,解,因此是串联负反馈电路；,又因为反馈取自于输出电流，所以是电流反馈。,因此是串联负反馈电路。,右图所示电路反馈取自于输出电压，因此是电压反馈；,又因为,5.3 深度负反馈放大电路的计算,上式说明，在深度负反馈电路的近似计算中，在忽略了净输入量后，在串联负反馈中，输入电压近似等于反馈电压；在并联负反馈电路中，输入电流近似等于反馈电流；由此根据所学电压放大倍数公式，计算出反
8、馈电路的放大倍数。在确定输入输出电阻时，深度负反馈电路(1+AF)1，所以在串联负反馈时，Rif；并联负反馈时，Rif0；电流负反馈时，ROf；电压负反馈时，ROf0；,参看课本166页例,5.4 负反馈对放大电路性能的影响,5.4.1 提高放大倍数的稳定性,放大电路引入负反馈，一般都会造成电压放大倍数Au的下降，反馈电压IeRe越大，电压放大倍数下降越多。虽然负反馈引起Au的下降，但换来的却是放大电路稳定性的提高。对放大电路来讲，提高稳定性至关重要。,显然在深度负反馈下，放大倍数只与反馈网络有关。,5.4.2 减小非线性失真和抑制干扰,加反馈前,失真,加反馈后,改善,采用负反馈提高放大电路的
9、稳定性，从本质上讲，是利用失真的波形来改善波形的失真。实际上并不能使波形失真完全消除。,5.4.3 展宽通频带,若电路在深度负反馈条件下且网络为纯电阻性，又可减小放大电路的非线性失真，还可抑制反馈环内的噪声和干扰。,放大电路加入负反馈后，增益下降，但通频带却加宽了。,无反馈时放大器的通频带：BW=f HfL f H，有反馈时放大器的通频带：BWf=f HffLf f Hf，可以证明：,5.4.4 改变输入电阻和输出电阻,1.负反馈对输入电阻的影响,即串联负反馈使输入电阻增大,对于并联负反馈电路，其输入电阻为,即并联负反馈使输入电阻减小,例如射极输出器，属于串联负反馈电路，其输入电阻为,5.4.
10、4 改变输入电阻和输出电阻,2.负反馈对输出电阻的影响,即电压负反馈使输出电阻减小,若放大电路引入电流负反馈，其输出电阻为,即电流负反馈使输出电阻增大,放大电路中若引入电压负反馈，其输出电阻为,为改善性能引入负反馈的一般原则,要稳定直流量,引入直流负反馈,要稳定交流量,引入交流负反馈,要稳定输出电压,引入电压负反馈,要增大输入电阻,引入串联负反馈,要稳定输出电流,引入电流负反馈,要减小输入电阻,引入并联负反馈,5.5 负反馈对放大电路的自激及消除,1.自激现象,5.5.1 自激的原因和产生条件,负反馈放大电路的影响程度取决于反馈深度1+AF，反馈深度值越大，影响程度也越大。当反馈深度过大时，放
11、大电路不能继续稳定工作。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，这种现象称为自激。,产生自激的原因,中频时：,高频或低频时,放大器产生附加相移达到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。,产生自激的条件,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：,5.5.2 利用环路增益波特图判别是否产生自激振荡,方法一,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,方法二,则放大器稳定。否则自激。,同理，为了切实保证稳定，要留有-10dB的余量，称为幅值裕度,消除自激振荡的指导
12、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。常用的补偿方法有滞后补偿和超前补偿。,5.5.3 负反馈放大电路自激振荡的消除方法,1.简单的滞后补偿,在多级放大电路的前两级之间并联上补偿电容C，如图(a)所示；调频等效电路如图(b)所示。,设前级的输出电阻为Ro1，后级的输入电阻为Ri2，后级的输入电容为Ci2，则补偿前的上限频率为：,在加入补偿电容C后，上限频率为：,选择电容C使f=fH2时，且，,则f=f c时的相位 有足够的相位裕度，不会产生自激。,下图是电容补偿的波特图，补偿后波特图如实线所示。,2.RC滞后补偿,简单的滞后补偿是以牺牲带宽为代价的，在这种情况下，频带变窄。,RC滞后补偿对损失有所补偿，如图(a)所示；高频等效电路如图(b)所示。,设CCi2，于是忽略Ci2，利用戴维南定律，可得:,其中：,如果补偿前的环路增益为：,调整RC值，使，于是补偿后的环路增益为:,电路中只留下两个拐点，不可能产生振荡。,3.超前补偿,超前补偿是通过改变反馈网络的相位特性，使0dB相位向前移，使之破坏自激的相位条件。,下图是RC补偿的波特图，补偿后波特图如实线所示。,认真复习，加强练习，巩固成果，学以致用！,Goodbye!,
