第4章负反馈放大电路.ppt

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1、第六章第六章 负反馈放大器负反馈放大器第一节第一节 负反馈的基本概念负反馈的基本概念第二节第二节 负反馈放大器的分类及判断方法负反馈放大器的分类及判断方法第三节第三节 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响第四节第四节 负反馈放大器的分析法负反馈放大器的分析法（一一 ）反馈的定义：反馈的定义：反馈反馈是将输出信号的一部分或全部通过一定的电路是将输出信号的一部分或全部通过一定的电路馈送回到放大电路的输入端，并对输入信号产生影响。馈送回到放大电路的输入端，并对输入信号产生影响。开环开环放大电路无反馈也称放大电路无反馈也称开环开环。闭环闭环放大电路有反馈也称放大电路有反馈也称闭环闭环。

2、第一节第一节 反馈的基本概念反馈的基本概念UiReRcUfUdiUo如图所示反馈电路可分为两部分如图所示反馈电路可分为两部分：简化的反馈电路简化的反馈电路1.基本放大器基本放大器A：可由单级或多级放大器组成。可由单级或多级放大器组成。2.反馈网络反馈网络B：一般由无源网络组成。一般由无源网络组成。上述反馈放大器的一般形式可由方框图来概括上述反馈放大器的一般形式可由方框图来概括图反馈电路的方框图图反馈电路的方框图反馈环反馈环由基本放大器由基本放大器A和反馈网络和反馈网络B构成的闭合环路。构成的闭合环路。所示图为一单环反馈放大器的方框图：所示图为一单环反馈放大器的方框图：XO基本放大器基本放大器A

3、反馈网络反馈网络B-XfXdiXiB反馈网络；反馈网络；比较器（相加点）比较器（相加点）Xi是输入信号是输入信号；Xf是反馈信号；是反馈信号；Xdi(=XiXf)为净输入信号；为净输入信号；X广义信号量广义信号量(电流或电压电流或电压)；带传输方向的支路；带传输方向的支路；A基本放大器；基本放大器；反馈环反馈环XO基本放大器基本放大器A反馈网络反馈网络B-XfXdiXi正向传输正向传输反向传输反向传输理想模型的假定：理想模型的假定：（1）.正向传输正向传输:信号只经过基本放大器，信号只经过基本放大器，而不经过反馈网络。而不经过反馈网络。（2）.反向传输反向传输:信号只经过反馈网络，而不经过基本

4、放大器。信号只经过反馈网络，而不经过基本放大器。电压反馈：电压反馈：反馈信号的大小与输出电压成比例的反馈反馈信号的大小与输出电压成比例的反馈称为电压称为电压反馈；反馈；电流反馈：电流反馈：反馈信号的大小与输出电流成比例的反馈反馈信号的大小与输出电流成比例的反馈称为电流称为电流反馈。反馈。（三）输出取样方式（三）输出取样方式XiRCReRbX0UCC（四）（四）与输入连接方式与输入连接方式反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的同一反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的同一个电极，则为个电极，则为并联反馈并联反馈；否则，为否则，为串联反馈串联反馈。例如，对例如，对CECE组态放大器来说组态放大

5、器来说:Xf并并联联反反馈馈串联反馈串联反馈反馈信号反馈信号Xf和和Xi加到加到同一个电同一个电极（基极），则为并联反馈。极（基极），则为并联反馈。反馈信号反馈信号Xf和和Xi未加到未加到同一个同一个电极，则为串联反馈电极，则为串联反馈Xf（五）（五）反馈极性反馈极性负反馈负反馈:加入反馈后，净输入信号加入反馈后，净输入信号|Xdi|X Xi i|,|,输出幅度输出幅度增加增加 。二二 、基本反馈方程式、基本反馈方程式基本反馈方程式：为分析反馈放大器的基本公式基本反馈方程式：为分析反馈放大器的基本公式1.放大电路的开环增益：2.反馈网络的反馈系数：3.基本反馈方程式：A=Xo/XdiB=Xf/

6、XoAf=A/(1+AB)=A/FXO基本放大器基本放大器A反馈网络反馈网络B-XfXdiXi推导过程推导过程根据信号的不同物理意义不同。根据信号的不同物理意义不同。Xi=Xdi+Xf =Xdi+ABXd i =(1+AB)Xdi所以所以 Af=Xo/Xi=AXdi/(1+AB)Xdi =A/(1+AB)=A/FXO基本放大器基本放大器A反馈网络反馈网络B-XfXdiXiXf=BX0=ABXdi因为因为 A=X0/Xdi;X0=AXdi 推导过程推导过程索引索引4.反馈深度:深负反馈下，深负反馈下，F1（或（或AB 1），此时反馈方程式可简化为：），此时反馈方程式可简化为：因为因为F=1+AB

7、反映了反馈对放大电路影响的程度，反映了反馈对放大电路影响的程度，所以所以F称称为为反馈深度反馈深度。三三 、基本反馈方程式、基本反馈方程式其中，其中，AB称为称为环路增益环路增益。F越大，反馈深度越深；越大，反馈深度越深；Af=A/(1+AB)A/AB=1/B当当 F1时时.使使Afri。并联负反馈输入端并联负反馈输入端的形式如图：的形式如图：IUriiifBArAIBIUGRiRdiGdiifdiiIIU1并联负反馈对输入电阻的影响并联负反馈对输入电阻的影响(2)(2)并联负反馈使输入电阻减小并联负反馈使输入电阻减小有反馈的输入电阻：有反馈的输入电阻：无反馈的输入电阻：无反馈的输入电阻：di

8、iiIUr 五 负反馈对输出电阻的影响ototfIUR0求输出电阻的等效电路：求输出电阻的等效电路：1.将输入信号源短路。将输入信号源短路。2.将负载电阻将负载电阻RL开路，在输出端加一个测试电压开路，在输出端加一个测试电压 Uot（产生测试电流（产生测试电流Iot）。）。（一）电压负反馈对输出电阻的影响USUfRcRLAUOUdiUdi+-1.电压串联负反馈电压串联负反馈RLRcRofRoffiSidiURRRUootUUSootUURRRotofUOSotdiUOototRUBARUBAURUAURUAUIiSi0001UUSoototofBARIUR01Rof=Rof/Rc画求画求Ro的

9、等效电路的等效电路0LdioRUUUA称开路电压增益称开路电压增益.2.2.电压并联负反馈电压并联负反馈求输出电阻的等效电路如图求输出电阻的等效电路如图RSIfRiR0IdiAR0IdiU0UotIot+-0LIURRAdio称开路互阻增益：称开路互阻增益：otGiSSfiSSdiUBRRRIRRRIotGRSooototGROiSSootdiRooototUBARIUBARRRRIIARIUGRSoototofBARIUR10Rof=Rof/RcRof结论：结论：电压电压负反馈使输出电阻减小。与输入端的连接方式无关负反馈使输出电阻减小。与输入端的连接方式无关(二二)电流负反馈对输出电阻的影响

10、电流负反馈对输出电阻的影响1.电流并联负反馈电流并联负反馈00LIIIRAdiootIiSSfiSSdiIBRRRIRRRI称短路电流增益称短路电流增益.otIISooototIIOiSSootdiIoototIBARUIBARRRRUIARUI0oIISototofRBAIUR01Rof=Rof/RcAI0IdiRof求输出电阻的等效电路如图求输出电阻的等效电路如图1.1.电流串联负反馈电流串联负反馈:oRGSototofRBAIUR01Rof=Rof/Rc同理可以推得：同理可以推得：考虑考虑RC的影响的影响:结论：电流负反馈使输出电阻增大。与输入端的连接方式无关结论：电流负反馈使输出电阻增

11、大。与输入端的连接方式无关其中其中00GiSiGSARRRA（3 3）电压电压负反馈使输出电阻减小。与输入端的连接负反馈使输出电阻减小。与输入端的连接方式无关。方式无关。（4 4）电流电流负反馈使输出电阻增大。与输入端的连接负反馈使输出电阻增大。与输入端的连接方式无关。方式无关。(2)(2)并联并联负反馈使输入电阻减小，与取样内容无关。负反馈使输入电阻减小，与取样内容无关。(1)(1)串联串联负反馈使输入电阻增加，负反馈使输入电阻增加，与取样内容无关。与取样内容无关。结论：负反馈对输入、输出电阻的影响：结论：负反馈对输入、输出电阻的影响：六 信号源内阻对反馈放大器的影响（1 1）.串联反馈：串

12、联反馈：信号源须采用低内阻信号源须采用低内阻R Rs s,才能得到才能得到 反馈效果。反馈效果。（2 2）.并联反馈：并联反馈：信号源须采用高内阻信号源须采用高内阻Rs,Rs,才能得到才能得到 反馈效果。反馈效果。(同理同理)Ausf=Aus/(1+Aus Bu)Aus=Au ri/(Rs+ri)AIsf=AIs/(1+AIs BI)AIs=AI Rs/(Rs+ri)（Rs=，Aus0，F=1失去反馈效果失去反馈效果）七 负反馈对噪声、干干扰和温漂的影响负反馈对噪声、干扰和温漂有抑制作用。负反馈对噪声、干扰和温漂有抑制作用。负反馈只对反馈环内的噪声和干扰有抑制作负反馈只对反馈环内的噪声和干扰有

13、抑制作用，且必须加大输入信号才使抑制作用有效用，且必须加大输入信号才使抑制作用有效。原理同负反馈对放大电路非线性失真的改善原理同负反馈对放大电路非线性失真的改善。5.4.1等效电路法等效电路法是不考虑反馈放大电路的组态和类型，直接画出电路的交流等效电路，列出电流电压方程，再用电路分析的方法求解负反馈放大电路的性能指标的一种方法。这种方法的优点是，不管电路多么复杂，只要等效电路正确，就能求出“精确的结果”。当然，电路复杂时，计算工作量很大，单凭手工计算是很难完成的，需要借助于计算机辅助分析工具进行。5.4.2方框图分析法5.4.1等效电路法等效电路法是不考虑反馈放大电路的组态和类型，直接画出电路

14、的交流等效电路，列出电流电压方程，再用电路分析的方法求解负反馈放大电路的性能指标的一种方法。这种方法的优点是，不管电路多么复杂，只要等效电路正确，就能求出“精确的结果”。当然，电路复杂时，计算工作量很大，单凭手工计算是很难完成的，需要借助于计算机辅助分析工具进行。5.4.2方框图分析法方法：方法：不考虑反馈放大电路的组态和类型，直接画出电路的不考虑反馈放大电路的组态和类型，直接画出电路的交流等效电路，列出电流电压方程，再用电路分析的方法求解交流等效电路，列出电流电压方程，再用电路分析的方法求解负反馈放大电路的性能指标的一种方法。负反馈放大电路的性能指标的一种方法。优点：优点：不管电路多么复杂，

15、只要等效电路正确，就能求出不管电路多么复杂，只要等效电路正确，就能求出“精确的结果精确的结果”。缺点：缺点：电路复杂时，计算工作量很大，单凭手工计算是很难电路复杂时，计算工作量很大，单凭手工计算是很难完成的，需要借助于计算机辅助分析工具进行。完成的，需要借助于计算机辅助分析工具进行。一、等效电路法一、等效电路法基本思想：基本思想：将负反馈放大器分为基本放大器将负反馈放大器分为基本放大器A和反馈网络和反馈网络B;求得基本放大器参数求得基本放大器参数;再考虑负反馈对放大器性能的影响，即可求得再考虑负反馈对放大器性能的影响，即可求得负反馈放大器的相应参数（如负反馈放大器的相应参数（如Af、Rif、R

16、of）。）。分析步骤：分析步骤：1.判断反馈组态；判断反馈组态；2.画基本放大器电路（需考虑反馈网络画基本放大器电路（需考虑反馈网络B对基本对基本放大电路输入放大电路输入、输出的负载作用）；、输出的负载作用）；3.由基放电路求由基放电路求A、Ri、Ro、B等；等；4.求求F=(1+AS0B)；5.求负反馈放大器的参数（求负反馈放大器的参数（Avf、Rif、Rof）。）。与反馈组态有关，例如对与反馈组态有关，例如对 电流串联负反馈：取电流串联负反馈：取AG、BR 1.求求B网络对基本放大器输入回路的负载作用时：网络对基本放大器输入回路的负载作用时：凡电压反馈，令凡电压反馈，令Uo=0，从输入端看反馈网络的负载作用。，从输入端看反馈网络的负载作用。凡电流反馈，令凡电流反馈，令Io=0，从输入端看反馈网络的负载作用。从输入端看反馈网络的负载作用。2.求求B网络对基本放大器输出回路的负载作用时：网络对基本放大器输出回路的负载作用时：凡串联反馈，令凡串联反馈，令Ii=0，从输出端看反馈网络的负载作用。，从输出端看反馈网络的负载作用。凡并联反馈，令凡并联反馈，令 Ui=0，从输出端看反馈网络的负载