第17章 电子电路中的反馈

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RC正弦波振荡电路。
第17章 电子电路中的反馈
17.1 反馈的基本概念
• 17.1.1 负反馈与正反馈
• 反馈:凡是将电子电路(或某个系统)输 出端的信号(电压或电流)的一部分或全 部通过反馈电路引回到输入端,就称为反 馈。
•XI
•Xo
•A
•不带反馈
•XI •Σ •XD
•A
•Xo
•XF •F
•带有反馈
Baidu Nhomakorabea
• ——串联反馈
•特点:输出电流 io 与负载电阻RL无关
• ——同相输入恒流源电路或电压-电流变换电路
第17章 电子电路中的反馈
4. 并联电流负反馈
•if •RF
•+••i1 •R1
•u •R

•id••+–••+ •io•-
•RL
i
2
•–
•R
•设输入电压 ui 为正,
•各电流的实际方向如图
•差值电流 id = i1 – if •if 削弱了净输入电流
•u •
i •i1
• •
•i•d•+–•A••1+••uo•1R
•if

••+–••A•2+
••u-o
•RL
•解• :因反馈电路是从运算放大器A2的负载电阻RL的
靠近“地”端引出的,所以是电流反馈;
• 因输入信号和反馈信号均加在同相输入端上, 所以是并联反馈;
• 因净输入电流 id 等于输入电流和反馈电流之差,
所以是负反馈。
第17章 电子电路中的反馈
17.2.2 负反馈对放大电路工作性能的影响 1.降低放大倍数 2.提高放大倍数的稳定性 3.改善波形失真 4.展宽通频带 5.对放大电路输入电阻的影响 6.对放大电路输出电阻的影响
第17章 电子电路中的反馈
负反馈对放大器性能的影响
电压放大倍数被降低 • 电路加入负反馈,使净输入信号减小,等于削弱 了输入信号,使得放大倍数减小。
•+ •+
•+
•uO
•+
•uf
•R
•C •R1
• –
•–
• 用正反馈信号uf
•作为输入信号
•同相比例电路
•放大信号
第17章 电子电路中的反馈
2. RC串并联选频网络的选频特性 •。
•传输系数:
•+ •R
•C
•。
•+
•R •C
••–。
•–•。
• 分析上式可知:仅当 R= XC时,
达最
大值,且 ui 与 uo 同相 ,即网络具有选频特性,fo 决•定于RC 。
•可使输出电压的幅度不断增大。
•稳定振荡时 Uo = B,要求AuF = 1,
•使输出电压的幅度得以稳定。
• 从AuF > 1 到AuF = 1,就是自激振荡建
立的过程。 •起始信号的产生:在电源接通时,会在电路中激 起一个微小的扰动信号,它是个非正弦信号,含有 一系列频率不同的正弦分量。
第17章 电子电路中的反馈
•差值电流 id = i1 – if •if 削弱了净输入电流
(差值电流) ——负反馈
•反馈电 流
•取自输出电流——电流反 馈
•特点:输出电流 io 与负载电阻RL无关

——反相输入恒流源电路
第17章 电子电路中的反馈
•运算放大器电路反馈类型的判别方法:☆ • 1. 反馈电路直接从输出端引出的,是电压反馈;
频率和幅值的交流信号的现象。
•1 •S •u
•2
• 开关合在“1” 为无反馈放大电 路。
•1•S •u •2
• 开关合在“2” 为有反馈放大电路,
•自激振荡状态
• 开关合在“2”时,,去掉ui 仍有稳定的输出。
反馈信号代替了放大电路的输入信号。
第17章 电子电路中的反馈
•2. 自激振荡的条件
•自激振荡的条件
第17章 电子电路中的反馈
•电压放大倍数降低分析 •开环放大倍数: •反馈系数:
• 闭环放大倍数:
•XI
•Xo
•A
•不带反馈
•XI •Σ •XD
•A
•Xo
•XF •F
•带有反馈
第17章 电子电路中的反馈
•反馈深度
•正反馈 •负反馈
•深度负反馈
• 当A很大时,负反馈放大器的闭环放大
•倍数与晶体管无关,只与反馈网络有关。
•各电流的实际方向如图
•差值电流 id = i1 – if •if 削弱了净输入电流(差
值电流) ——负反馈
•反馈电
•取自输出电压——电压反馈
•流 反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式比
较——并联反馈
• 特点:输入电阻低、输出电阻低
第17章 电子电路中的反馈
3. 串联电流负反馈
••+u• •R •••–+ud
第17章 电子电路中的反馈
• 负反馈:若引回的反馈信号与输入信号比 较使净输入信号减小、因而输出信号也减 小的,则称这种反馈为负反馈。
• 正反馈:若反馈信号使净输入信号增大、 因而输出信号也增大的,则称这种反馈为 正反馈。
• 可见电路引入负反馈后,其放大倍数要降 低;反之,电路中引入正反馈后,其放大 倍数会升高。
减小,改善了非线性失真。
•放大电路
•反馈电路
第17章 电子电路中的反馈
扩展通频带
•|A•、|Af|
|
• 电路加入负反
馈,通频带由BO 加宽到BF 。
•O
•BO
•f
•BF
串•联加负入反负馈反增馈加的输电入路电,阻以,降并低联放负大反馈减小 输入电•阻倍。数为代价,换来了放大器诸多
电压反馈能•方稳面定性输能出的电改压善,。减小输出电阻; 电流反馈能稳定输出电流,增加输出电阻。
(差值电流) ——负反馈
•反馈电 流
•取自输出电流——电流反 馈
• 反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式比较
• ——并联反馈
第17章 电子电路中的反馈
4. 并联电流负反馈
•+••i1 •R1
•u •R
i
2
•–

•if •RF
•id••+–••+ •io•-
•RL •R
•设输入电压 ui 为正,
•各电流的实际方向如图
第17章 电子电路中的反 馈
2020/11/25
第17章 电子电路中的反馈
第17章 电子电路中的反馈
•本章要求
1. 了解电子电路中反馈的概念。 2. 掌握放大电路中的负反馈判断方法以及多级放
大电路反馈判断方法。 3. 理解负反馈对放大电路工作性能的影响。 4. 了解振荡电路工作原理:自激振荡的条件,
第17章 电子电路中的反馈
•17.2 运算放大器电路中的负反馈
1. 串联电压负反馈
•RF
•–•uf•+
••+ui•
•R1 •••u–+d •R2
•–

••+–••+•RL•••–•+uo
•设输入电压 ui 为正,
•各电压的实际方向如图
•差值电压 ud =ui – uf •uf 削弱了净输入电压
(差值电压) ——负反馈
•从负载电阻RL的靠近“地”端引出的,是电流反
馈; • 2. 输入信号和反馈信号分别加在两个输入端 (同相和反相)上的,是串联反馈;加在同一个 输入端(同相或反相)上的,是并联反馈; • 3. 对串联反馈,输入信号和反馈信号的极性相 同时,是负反馈;极性相反时,是正反馈; • 4. 对并联反馈,净输入电流等于输入电流和反 馈电流之差时,是负反馈;否则是正反馈。。
即使电路只在某一特定频率下满 足自激振 荡条件
•(4) 稳幅环节: 使电路能从AuF >1 ,过渡到 AuF =1,从而达到稳幅振荡。
第17章 电子电路中的反馈
17.3.2 RC振荡电路
•D1
•1. 电路结构
• 选出单一频 率的信号
•RC选频网络 •正反馈网络
•RF1

R• C
•RF•2–•∞•D2
•(1)幅度条件:
•(2)相位条件:
•n 是整数
• 相位条件意味着振荡电路必须是正反馈; • 幅度条件表明反馈放大器要产生自激振荡,还
必须有足够的反馈量(可以通过调整放大倍数A 或 反馈系数F 达到) 。
第17章 电子电路中的反馈
3. 起振及稳幅振荡的过程
•设:Uo 是振荡电路输出电压的幅度, • B 是要求达到的输出电压幅度。 •起振时Uo 0,达到稳定振荡时Uo =B。 •起振过程中 Uo < B,要求AuF > 1,
•RF
•振荡频率
321
•S
•C
•–•∞ •+ •+
•+
•uO
•R •R •R

3
21
•S
•C
•R

– 改变开关K的位置可改变选
频网络的电阻,实现频率粗调;
• 改变电容C 的大小可实现频
率的细调。
第17章 电子电路中的反馈
•(4)起振及稳定振荡的条件
•起振条件AuF > 1 ,因为 | F |=1/ 3,
第17章 电子电路中的反馈
P136例17.2.1: •试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出 端引至A1输入端的是何•种串类联型电的压反负馈反电馈路。
• •

•+
•u
•–i
•••+–•A••1•+-•uo•1R
•–•u•+
•-
••+–••A•2+
•uo

•RL
•解:•先在图中f 标出各点的瞬时极性及反馈信号;
• 因反馈电路直接从运算放大器A2的输出端引 出,所以是电压反馈;
• 因输入信号和反馈信号分别加在反相输入端 和同相输入端上,所以是串联反馈;
• 因输入信号和反馈信号的极性相同,所以是 负反馈。
第17章 电子电路中的反馈
P137例17.2.1: •试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出 端引至A1输入端的是何•种并类联型电的流反负馈反电馈路。
•–i 2 •反馈电

•–• •io
•+ •+
•RL
•R •uf =Rio
•设输入电压 ui 为正,
••uo •各电压的实际方向如图
•差值电压 ud =ui – uf
••+u
•–f
•uf 削弱了净输入电压
(差值电压) ——负反馈
•取自输出电流 ——电流反
•压 反馈信号与输入信馈号在输入端以电压的形式比较
第17章 电子电路中的反馈
• 17.1.2 负反馈与正反馈的判断方法
• 瞬时极性法是判断电路中负反馈与正反馈 的基本方法。
• •
•R1
•+
•–•u •R
•RF
••+–••+
•+
•uo
•–
•+
•u
•–i
•R1 •R
••+–••+
•+
•uo
•–
2
•RF
i2
第17章 电子电路中的反馈
• 总结:对单级运算放大器电路而言, 凡是反馈电路从输出端引回到反相输 入端的为负反馈。如果反馈电路引回 到同相输入端的则为正反馈。
第17章 电子电路中的反馈
增加放大倍数的稳定性
• 电路加入负反馈,放大倍数被降低的同时,也使 由于温度、负载、元器件等条件变化而引起的放大倍 数的变化大大减小,放大倍数的稳定性得到提高。
•P139例题 17.2.2
第17章 电子电路中的反馈
减小非线性失真
• 电路加入负反馈,使净输入信号减小,iC
•常用的正弦波振荡器
•LC振荡电路:输出功率大、频率高。
•RC振荡电路:输出功率小、频率低。
•石英晶体振荡电路:频率稳定度高。
• 应用:无线电通讯、广播电视,工业上的高频
感应炉、超声波发生器、正弦波信号发生器、半导
体接近开关等。
第17章 电子电路中的反馈
1. 自激振荡
• 放大电路在无输入信号的情况下,就能输出一定
第17章 电子电路中的反馈
•幅频特 性
•1
•3
•相频特
性•(f)
•f
•f
•fo
o
•ui 与 uo 波

•uo
•ui
第17章 电子电路中的反馈
3. 工作原理
• 输出电压 uo 经正反馈(兼选频)网络分压后 ,取uf 作为同相比例电路的输入信号 ui 。
• (1) 起振过程
第17章 电子电路中的反馈
第17章 电子电路中的反馈
•练习与思考题:P144 •17.2.1 •17.2.2 •17.2.3 •17.2.4 •17.2.5 •17.2.6
第17章 电子电路中的反馈
•17.3 振荡电路中的正反馈
17.3.1 自激振荡
• 正弦波振荡电路用来产生一定频率和幅值的正弦 交流信号。它的频率范围很广,可以从一赫以下到 几百兆以上;输出功率可以从几毫瓦到几十千瓦; 输出的交流电能是从电源的直流电能转换而来的。
(2) 稳定振荡
•(3) 振荡频率 • 振荡频率由相位平衡条件决定。
• A = 0,仅在 f 0处 F = 0 满足相位平衡条件 ,所以振荡频率 f 0= 1 2RC。
•改变R、C可改变振荡频率 •RC振荡电路的振荡频率一般在200KHz以下。
第17章 电子电路中的反馈
•振荡频率的调整
•R •R •R
•起振过 程
•电路接 通电源
•输入端产生 微小的电压
变化量
•满足相位平衡条 件的频率的信号
•输出信 号被放大
•产生 正反馈
•电路开 始振荡
•稳幅 振荡
第17章 电子电路中的反馈
4. 正弦波振荡电路的组成 •(1) 放大电路: 放大信号 •(2) 反馈网络: 必须是正反馈,反馈信号即是
放大电路的输入信号 •(3) 选频网络: 保证输出为单一频率的正弦波
•反馈电
•取自输出电压——电压反


• 反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式比较
•——串联反馈
• 特点:输入电阻高、输出电阻低 第17章 电子电路中的反馈
2. 并联电压负反馈
•if •RF
••i1
•+
•u
•–i
•R1• •R

id ••+–••+•R•L-••–•+uo
2
•设输入电压 ui 为正,
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