第十七讲负反馈放大电路分析方法及其稳定性(精)
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负反馈放大电路的稳定性问题
自激(振荡):多级放大器频率响应 引起的附加相移（高频段），使负 反馈变成正反馈。
自激原因:负反馈引入不当，AF过大 消除自激的有效方法:频率补偿
7.5.1 负反馈放大电路的自激条件 7.5.2 用波特图判断自激
7.5.1 负反馈放大电路的自激条件
A Af = 1 AF
又可写为 幅度条件 相位条件
|1 AF | = 0
即： AF 1
| AF | 1 AF= A+ F=(2n+1)
n=0,1,2,3…
AF是放大电路和
反馈网络的总附加
相移
反馈网络经常由电阻构成，所以F=0 。
AF = A+F= A。
1）AF =180 时形 成正反馈 2）若又满足幅度 条件则自激！
20 lg AF 20 lg A 20 lg F 20 lg A 20 lg 1/ F
若 AF 1 20 lg AF 0dB
闭环波特图与开环
的波特图交P点
对应的附加相移 A=－90，不满 足相位条件，不 自激
加大负反馈量， F2=10-3，交于P'点 对应的附加相移A=
－135，不满足相
位条件，不自激。 但已临近正反馈的 范畴，此时，放大 倍数就有所提高。
再加大F3=10-2， 交于P“点
A=－180。满足
波特图
放大电路在高频段有 三个极点频率fp1、fp2 和fp3； 当A=－180时，即S
点对应的频率称为临
界频率fc。当f= fc时 只要信号幅度满足要 求，即可自激。
图7.5.03 以20lg|Av |为Y坐标的波特图
负反馈变成了正反馈，
二、放大电路自激的判断
自激原因:负反馈引入不当，AF过大 消除自激的有效方法:频率补偿
7.5.1 负反馈放大电路的自激条件 7.5.2 用波特图判断自激
7.5.1 负反馈放大电路的自激条件
A Af = 1 AF
又可写为 幅度条件 相位条件
|1 AF | = 0
即： AF 1
| AF | 1 AF= A+ F=(2n+1)
n=0,1,2,3…
AF是放大电路和
反馈网络的总附加
相移
反馈网络经常由电阻构成，所以F=0 。
AF = A+F= A。
1）AF =180 时形 成正反馈 2）若又满足幅度 条件则自激！
20 lg AF 20 lg A 20 lg F 20 lg A 20 lg 1/ F
若 AF 1 20 lg AF 0dB
闭环波特图与开环
的波特图交P点
对应的附加相移 A=－90，不满 足相位条件，不 自激
加大负反馈量， F2=10-3，交于P'点 对应的附加相移A=
－135，不满足相
位条件，不自激。 但已临近正反馈的 范畴，此时，放大 倍数就有所提高。
再加大F3=10-2， 交于P“点
A=－180。满足
波特图
放大电路在高频段有 三个极点频率fp1、fp2 和fp3； 当A=－180时，即S
点对应的频率称为临
界频率fc。当f= fc时 只要信号幅度满足要 求，即可自激。
图7.5.03 以20lg|Av |为Y坐标的波特图
负反馈变成了正反馈，
二、放大电路自激的判断
负反馈放大电路的稳定性.
G和 图 m m 4.4.2（b）所标注。
m 45 。
第4章 放大电路的负反馈
4.4.3 负反馈放大电路自激振荡的消除方法
消除负反馈放大电路自激振荡的根本方法是破坏产 生自激振荡的条件，若通过一定的手段使电路的附加 相移为
时＜ 180
1 ，则不会自激；若通过一定的手 A F
A B (2n 1)为整数）（ （ 4.4.2b） n
式（4.4.2a）为幅值平衡条件，简称幅值条件： 式（4.4.2b）为相位平衡条件，简称相位条件。
第4章 放大电路的负反馈
由于电路从起振到动态平衡有一个正反馈过程，即 输出量幅值在每一次反馈后都比原来增大，直至稳幅， 所以起振条件为
可能产生自激振荡。为此，一般要求负反馈放大电路不 但是稳定的，而且还要有一定的稳定余量，称为“稳定
G 裕度”。定义 f时对应的幅值裕度 ，即 m 0 F || G 20lg | A （4.4.4）
m f f0
G的绝对值越大，表明电路越稳定。一般要求 m G＜ m
10dB，定义频率为 f c时所对应的附加相移为相位裕度 ， （4.4.5 m ） m 180 ( f c ) 越大，表明不存在附加相移为
的频率，则也不 180
会自激。采用相位补偿的办法可以实现上述想法。
第4章 放大电路的负反馈
图4.4.3（a）所示电路中在级间接入电容C，称为电 容滞后补偿；图4.4.3（b）所示电路中在级间接入R和 C，称为RC滞后补偿；图4.4.3（c）、(d)所示电路中接 入较小的电容C或RC串联网络，称为密勒补偿。利用 密勒效应补偿可以达到增大电容（或增大RC）的作用， 获得与图（a）、（b）电路相同的补偿效果。
第4章 放大电路的负反馈
m 45 。
第4章 放大电路的负反馈
4.4.3 负反馈放大电路自激振荡的消除方法
消除负反馈放大电路自激振荡的根本方法是破坏产 生自激振荡的条件，若通过一定的手段使电路的附加 相移为
时＜ 180
1 ，则不会自激；若通过一定的手 A F
A B (2n 1)为整数）（ （ 4.4.2b） n
式（4.4.2a）为幅值平衡条件，简称幅值条件： 式（4.4.2b）为相位平衡条件，简称相位条件。
第4章 放大电路的负反馈
由于电路从起振到动态平衡有一个正反馈过程，即 输出量幅值在每一次反馈后都比原来增大，直至稳幅， 所以起振条件为
可能产生自激振荡。为此，一般要求负反馈放大电路不 但是稳定的，而且还要有一定的稳定余量，称为“稳定
G 裕度”。定义 f时对应的幅值裕度 ，即 m 0 F || G 20lg | A （4.4.4）
m f f0
G的绝对值越大，表明电路越稳定。一般要求 m G＜ m
10dB，定义频率为 f c时所对应的附加相移为相位裕度 ， （4.4.5 m ） m 180 ( f c ) 越大，表明不存在附加相移为
的频率，则也不 180
会自激。采用相位补偿的办法可以实现上述想法。
第4章 放大电路的负反馈
图4.4.3（a）所示电路中在级间接入电容C，称为电 容滞后补偿；图4.4.3（b）所示电路中在级间接入R和 C，称为RC滞后补偿；图4.4.3（c）、(d)所示电路中接 入较小的电容C或RC串联网络，称为密勒补偿。利用 密勒效应补偿可以达到增大电容（或增大RC）的作用， 获得与图（a）、（b）电路相同的补偿效果。
第4章 放大电路的负反馈
负反馈放大电路的稳定性
结论： 单级和两级是稳定的，不会产生自激振荡， 三级或三级以上有可能产生自激振荡。
二、自激振荡的判断方法
自激振荡的条件中相位条件是主要的。
电路引入的反馈，若同时满足幅度条件和相位条件
则自激振荡产生。 当 附加相移T（） = ±（2n+1） 时，
| T( j) || A( j)B( j) | 1 电路不振 | T( j) || A( j)B( j) | 1 电路出现等幅振荡 | T( j) || A( j)B( j) | 1 电路出现增幅振荡
1 20 l g | A( j)B( j) | 20 l g | A( j) | 20 l g B 1 若： 20 l g | A( j) | 20 l g B
1 如果在基本放大电路增益波特图的幅频图中作直线 20lg B
20lgA(jω )
可根据的f0、f的关系判断电路 是否产生自激振荡。
利用环路增益的波特图判断电路是否产生自激振荡。
20lg|AB(j)|/dB 60 40 20 0 () 0º -90º -180º -270º
f
20lg|AB(j)|/dB 60 40 增益交 20 界频率 0 f0 () f0 f 0º -90º f -180º -270º
相位交 界频率
f
（2）B=0.001 1 20 lg 60dB B
反馈电路不会产生 自激振荡。 说明：反馈系数越大， 反馈程度越深，电路越 容易产生自激振荡。
20lg|A(j)|/dB 80 40 0 A() 0º 0lg B
105 106 f 107 108 f
破坏幅度条件。
•
接入RC校正网络（宽带校正）
破坏相位条件。
1、RC校正
○
6.6 负反馈放大电路的稳定性
使 A F 180的频率为 fo
使 20 lg AF 0 dB 的频率为fc
20 当 f = fo 时， lg AF 0 dB
即 AF 1 ，满足起振条件，
O A F
0
20 lg AF
fc f fo f
90 180 270
在低频段，因为耦合电容、旁路电容的存在， AF 将 产生超前相移；在高频段，因为极间电容的存在， 将 AF 产生滞后相移；
1、产生的原因
在中频相位关系的基础所产生的这些相移称为附 加相移，表示为 ( F ) 。 A
当附加相移 F n （n为奇数）时，反馈量 A 与中频段相比产生超前或滞后180°，因而净输入量 为：X i X i X f
20 lg AF
fc O A F
0
Gm fo
f f
90 180
Gm 20lg AF
m
f fo
270
稳定的负反馈电路的Gm <0，而且 Gm 越大，电路 越稳定。通常认为Gm ≤－10dB，电路就具有足够的幅 值稳定裕度。
定义f =fc时的 A F 与180°的差值为相位裕度 m 。
在单管放大电路中引入负反馈，因其产生的最大 附加相移为－90°，不满足相位的条件，所以不会产 生自激振荡。 两级放大电路也不会产生自激振荡，因为当附加相 移为±180°时，相应的 AF 0 ，振幅条件不满足。 而当出现三级以上反馈电路时，则容易产生自激振荡。
三、负反馈放大电路稳定性的判断 1、判断的方法
当f =103Hz时， A
180
－20dB/十倍频
20 lg A （2） 当 f =103Hz时， A 180 满足相位条件。
使 20 lg AF 0 dB 的频率为fc
20 当 f = fo 时， lg AF 0 dB
即 AF 1 ，满足起振条件，
O A F
0
20 lg AF
fc f fo f
90 180 270
在低频段，因为耦合电容、旁路电容的存在， AF 将 产生超前相移；在高频段，因为极间电容的存在， 将 AF 产生滞后相移；
1、产生的原因
在中频相位关系的基础所产生的这些相移称为附 加相移，表示为 ( F ) 。 A
当附加相移 F n （n为奇数）时，反馈量 A 与中频段相比产生超前或滞后180°，因而净输入量 为：X i X i X f
20 lg AF
fc O A F
0
Gm fo
f f
90 180
Gm 20lg AF
m
f fo
270
稳定的负反馈电路的Gm <0，而且 Gm 越大，电路 越稳定。通常认为Gm ≤－10dB，电路就具有足够的幅 值稳定裕度。
定义f =fc时的 A F 与180°的差值为相位裕度 m 。
在单管放大电路中引入负反馈，因其产生的最大 附加相移为－90°，不满足相位的条件，所以不会产 生自激振荡。 两级放大电路也不会产生自激振荡，因为当附加相 移为±180°时，相应的 AF 0 ，振幅条件不满足。 而当出现三级以上反馈电路时，则容易产生自激振荡。
三、负反馈放大电路稳定性的判断 1、判断的方法
当f =103Hz时， A
180
－20dB/十倍频
20 lg A （2） 当 f =103Hz时， A 180 满足相位条件。
教学课件学习课件PPT 负反馈放大电路的稳定性
其中 Gm——幅值裕度，一般要求Gm - 10dB
m——相位裕度，一般要求m 45
（保证可靠稳定，留 有余地）
当反馈网络为纯电阻网络时， f = 0。
7.8.1 自激振荡及稳定工作的条件
4. 稳定工作条件
用波特图表示
20lg AF Gm
a f (2n 1)180
或
20lg A F 0 a f m 180
1 F
与 20lg A 的交点作垂线交相频响应曲线的一点
若该点 a 135 稳定；否则不稳定。
(b) 在相频响应的 a 135 点处作垂线交 20lg A于P点
若P点在20
lg
1 F
水平线之下，稳定；否则不稳定。
7P.点8交.1在 自2激0lg振A荡的及-20稳d定B/工十倍作频的程条处件，放大电路是稳定的。
7.8.1 自激振荡及稳定工作的条件
1. 自激振荡现象
在不加任何输入信 号的情况下，放大电 路仍会产生一定频率 的信号输出。
2. 产生原因
在A 和高F频区或低频区产生的附加相移达到180，使中频区的负反 馈在高频区或低频区变成了正反馈，当满足了一定的幅值条件时，便 产生自激振荡。
7.8.1 自激振荡及稳定工作的条件
5. 负反馈放大电路稳定性分析
F 越大，水平线
基A本F放大1点电
20
lg
1 F
下移，越
容易自激
F 越大，表明
反馈深度越深
基F本增放大大
反馈深度越深， 越容易自激。
end
3. 自激振荡条件
闭环增益
A f
A 1 A F
反馈深度 1 A F 0 时，
自激振荡
即 A F 1 （A F 为环路增益）
负反馈放大电路的稳定性
A F
A m Fm
(1 j f )(1 j f )(1 j f )
fH1
fH2
fH3
1 补偿后产生系数：
j
f
f
' H
2
，取代
1
1
j
f
f
' H1
1 j f fH1
若f
' H
2
fH2，则A F
(1jAm F源自mff' H1
)(1
j
f) fH3
上式表明，最大附加相移为－180o，不满足起振条件，闭 环后一定不会产生自激振荡，电路稳定。
A m Fm
(1 j f )(1 j f )(1 j f )
fH1
fH2
fH3
在最低的上限频率所在回
路加补偿电容。 补偿电容
－60dB/十倍频
O
f
f
' H1
fH1
fH2
fH3
1、简单滞后补偿
A F
A m Fm
(1
j
f
f
' H1
)(1
j
f fH2
)(1
j
f) fH3
补偿后，当f fH2时，20lg A F 0dB。 补偿前
补偿后
最大附加相 移为-135°
滞后补偿法是 以频带变窄为代 价来消除自激振 荡的。
具有45°的相位 裕度，故电路稳定
2、密勒补偿
C'
在最低的上限频率所 在回路加补偿电容。
补偿前
C' (1 k )C
在获得同样补偿的 情况下，补偿电容比 简单滞后补偿的电容 小得多。
补偿后
负反馈放大电路的稳定问题
*
作业：P321 7.4.1、7.4.3、7.4.4、7.4.5、7.5.2（双号交作业） 第七章讲过的习题： 7.1.1、7.1.2、7.1.7、7.3.10要求都会
–1 Vf
Vid
基本放大电路 A
Vo
反馈网络 F
3. 自激振荡的平衡条件
由上分析 自激振荡平衡条件
AF 1
Vf 反馈网络 F –1 Vid 基本放大电路 A Vo
反馈深度 1 AF 0 时 ，
上式可写成模和相பைடு நூலகம்形式
A( k ) F ( k ) 1 幅值平衡条件
A和F 在高频区或低频区产生附加相移，
– Xf
反馈网络 F
· · 当AF附加相移达180，即a + f=(2n+1)180°时 · · · · · Xi、 Xf反相， Xid = Xi－Xf 代数和 体现正反馈
附加相移使中频区的负反馈在高 频区或低频区变成了正反馈。 是否正反馈就一定自激振荡？ 不是。 还必须满足一定的幅值条件 若输入信号为0， · 输出端有频率为fo的干扰信号，使A、 · F的附加相移达∓180º ·· 且满足 AF= - 1 时， 输出信号Vo能够维持 放大电路可能产生自激振荡
使低频环路增益的最大值由40dB→66dB
补偿极点
1 20 lg F
≼ 60dB
100 80 60 34 40 20
2 3 4
原波特图 新波特图
56dB
在180处会产生自激振荡 增加一个<原fH1的主极点，原 有的三个转折频率不变 新增极点（转折频率）处相移 为-45º ,其他三点各滞后90º
F 越大，水平线
1 20 lg 下移，越 F
(推荐)负反馈放大电路的稳定性分析及频率补偿精选PPT
工程上为保险起 见，幅度裕度|Gm | ≥10 dB。
根据以上讨论，可将环路增益波特图分为三种情
况。
RC补偿——极零抵消补偿 当f= fc时反馈信号与输入信号同相，负反馈变成了正反馈，只要信号幅度满足要求，即可自激。 判断自激的实用方法 如果附加相移满足相位条件，负反馈变为正反馈。 根据以上讨论，可将环路增益波特图分为三种情况。 (a)稳定:fc>f0 ,Gm<0dB (b)自激: fc<f0 ,Gm>0dB (c)临界状态: fc=f0, Gm=0dB 一般在工程上为了保险起见，相位裕度 m≥45 。 1、理解反馈的概念，掌握反馈类型的判别。 105代表中频电压放大倍数〔100dB），于是可画出幅度频率特性曲线和相位频率特性曲线。
根据以上讨论，可将环路增益波特图分为三种情况。
总的相频特性曲线是用每个极点频率的相频特性曲线合成而得到的。
判断自激的实用方法
AF= A+ F=(2n+1)
当 A=－180 时，即图中的S点对应的频率称为临界频率fc。
2、掌握利用深度负反馈估算法分析反馈放大
(a)稳定:fc>f0 ,Gm<0dB (b)自激: fc<f0 ,Gm>0dB (c)临界状态: fc=f0, Gm=0dB
(a)稳定:fc>f0 ,Gm<0dB (b)自激: fc<f0 ,Gm>0dB (c)临界状态: fc=f0, Gm=0dB
判断自激的实用方法
(动画10-2)
5.4.2 常用的补偿方法
1.电容补偿——滞后补偿
（动画10-3）
2.RC补偿——极零抵消补偿
3.密勒效应补偿
第五章总结
1、理解反馈的概念，掌握反馈类型的判别。 2、掌握利用深度负反馈估算法分析反馈放大
根据以上讨论，可将环路增益波特图分为三种情
况。
RC补偿——极零抵消补偿 当f= fc时反馈信号与输入信号同相，负反馈变成了正反馈，只要信号幅度满足要求，即可自激。 判断自激的实用方法 如果附加相移满足相位条件，负反馈变为正反馈。 根据以上讨论，可将环路增益波特图分为三种情况。 (a)稳定:fc>f0 ,Gm<0dB (b)自激: fc<f0 ,Gm>0dB (c)临界状态: fc=f0, Gm=0dB 一般在工程上为了保险起见，相位裕度 m≥45 。 1、理解反馈的概念，掌握反馈类型的判别。 105代表中频电压放大倍数〔100dB），于是可画出幅度频率特性曲线和相位频率特性曲线。
根据以上讨论，可将环路增益波特图分为三种情况。
总的相频特性曲线是用每个极点频率的相频特性曲线合成而得到的。
判断自激的实用方法
AF= A+ F=(2n+1)
当 A=－180 时，即图中的S点对应的频率称为临界频率fc。
2、掌握利用深度负反馈估算法分析反馈放大
(a)稳定:fc>f0 ,Gm<0dB (b)自激: fc<f0 ,Gm>0dB (c)临界状态: fc=f0, Gm=0dB
(a)稳定:fc>f0 ,Gm<0dB (b)自激: fc<f0 ,Gm>0dB (c)临界状态: fc=f0, Gm=0dB
判断自激的实用方法
(动画10-2)
5.4.2 常用的补偿方法
1.电容补偿——滞后补偿
（动画10-3）
2.RC补偿——极零抵消补偿
3.密勒效应补偿
第五章总结
1、理解反馈的概念，掌握反馈类型的判别。 2、掌握利用深度负反馈估算法分析反馈放大
大电路的分析方法负反馈放大电路的稳定性问题-资料
一. 估算电压增益
1. 估算的依据 深度负反馈： 1AF 1
方法一：
由
1AF 1
得
AF
A 1 AF
A A F
1 F
即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈系数有关
第6章负反馈放大电路
方法二：
根据
AF
A 1 AF
A A F
1 F
将
A F
A uf
Uo
Ui
1
F
Re1 R f Re1
第6章负反馈放大电路
例2.运放组成的电压串联负反馈电路
解：用方法二。
利用虚短和虚断的概念得知
Vd 0
Ii 0
则
Vi
Vf
= VO
R1 R1 R f
闭环电压增益
AU
F
Vo Vi
Vo Vf
1 Rf R1
第6章负反馈放大电路
vI
+
vO
-
RL
信号的正向传输
反向传输——信号从输 反馈传输(通路)
出端到输入端的传输
（反馈网络）
R2
R1
vI
+
-
vO
RL
信号的正向传输
电路中只有正向传输，没有反向传输，
称为开环状态。
既有正向传输，又有反馈 称为闭环状 态。
第6章负反馈放大电路
2.直流反馈与交流反馈
直流反馈——若电路将直流量反馈到输入回路，则
二.电压并联负反馈
因为反馈电流：
If
UUo Rf
1. 估算的依据 深度负反馈： 1AF 1
方法一：
由
1AF 1
得
AF
A 1 AF
A A F
1 F
即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈系数有关
第6章负反馈放大电路
方法二：
根据
AF
A 1 AF
A A F
1 F
将
A F
A uf
Uo
Ui
1
F
Re1 R f Re1
第6章负反馈放大电路
例2.运放组成的电压串联负反馈电路
解：用方法二。
利用虚短和虚断的概念得知
Vd 0
Ii 0
则
Vi
Vf
= VO
R1 R1 R f
闭环电压增益
AU
F
Vo Vi
Vo Vf
1 Rf R1
第6章负反馈放大电路
vI
+
vO
-
RL
信号的正向传输
反向传输——信号从输 反馈传输(通路)
出端到输入端的传输
（反馈网络）
R2
R1
vI
+
-
vO
RL
信号的正向传输
电路中只有正向传输，没有反向传输，
称为开环状态。
既有正向传输，又有反馈 称为闭环状 态。
第6章负反馈放大电路
2.直流反馈与交流反馈
直流反馈——若电路将直流量反馈到输入回路，则
二.电压并联负反馈
因为反馈电流：
If
UUo Rf
5负反馈放大电路的稳定性(精)
180
o
0°
通常把Gm称为增益裕度、 电路不会自激 -90° 若有 m 为相位裕度。
那么根据 Xid =Xi - Xf 得 Uid =Ui -(-Uf ) > Ui 或 Iid = Ii - ( -If ) > Ii 若反馈信号Uf 强至在没有输入信号 Ui 时,仅凭反馈信号Uf 就有Uo 输出,即 Uid = 0 - Uf = -F· UO Uo= A· Uid = -A· Uf = -A· F· Uo 此时 -A· F=1 本页完 继续
自
激
振
荡
的
条
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负 反 馈 放 大 电 路 稳 定 工 作 的 条 件 负 反 馈 放 大 电 路 稳 定 性 的 分 析
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负反馈放大电路的稳定问题
具体波形 一、负反馈放大电路的 如图所示 自激及稳定工作的条件
1.自激振荡现象 负反馈电路正常工作的相 位条件(Xf 与Xi 同相 )
a+ f = 2n180°,n=1,2, …,
本页完 继续
负反馈放大电路的稳定问题
一、负反馈放大电路的 自激及稳定工作的条件
2.稳定工作条件
20lg |AF |/dB 20lg|A· F | ≥0, 产生自激振荡。 20lg |A· F | < 相位既反相 0电路稳定工作 此时某一频率 180 , ,又 a =F|≥1), - 180° 产生自激振荡。 20lg|AF|≥0(| A 产生自激。
a( o)
-180° m = a( o) - ( -180°) =180°+ a( o)
本页完 继续
负反馈放大电路的稳定问题
一、负反馈放大电路的 自激及稳定工作的条件
2.稳定工作条件 由图线分析稳定工作条件 若 m = a( o) - ( -180°) =180°+ a( o) >0 电路不会自激 同理若
o
0°
通常把Gm称为增益裕度、 电路不会自激 -90° 若有 m 为相位裕度。
那么根据 Xid =Xi - Xf 得 Uid =Ui -(-Uf ) > Ui 或 Iid = Ii - ( -If ) > Ii 若反馈信号Uf 强至在没有输入信号 Ui 时,仅凭反馈信号Uf 就有Uo 输出,即 Uid = 0 - Uf = -F· UO Uo= A· Uid = -A· Uf = -A· F· Uo 此时 -A· F=1 本页完 继续
自
激
振
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负反馈放大电路的稳定问题
具体波形 一、负反馈放大电路的 如图所示 自激及稳定工作的条件
1.自激振荡现象 负反馈电路正常工作的相 位条件(Xf 与Xi 同相 )
a+ f = 2n180°,n=1,2, …,
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负反馈放大电路的稳定问题
一、负反馈放大电路的 自激及稳定工作的条件
2.稳定工作条件
20lg |AF |/dB 20lg|A· F | ≥0, 产生自激振荡。 20lg |A· F | < 相位既反相 0电路稳定工作 此时某一频率 180 , ,又 a =F|≥1), - 180° 产生自激振荡。 20lg|AF|≥0(| A 产生自激。
a( o)
-180° m = a( o) - ( -180°) =180°+ a( o)
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负反馈放大电路的稳定问题
一、负反馈放大电路的 自激及稳定工作的条件
2.稳定工作条件 由图线分析稳定工作条件 若 m = a( o) - ( -180°) =180°+ a( o) >0 电路不会自激 同理若
7.7负反馈放大电路的频率响应及其稳定性
工程上要求 G m 10dB
稳定工作的条件及稳定性分析（4）
放大器的稳定性的判别就是稳定裕量的 确定。
上面是利用环路增益的幅频特性和相 频特性来分析，对于大多数情况，反馈网 络是由电阻组成的，于是我们可以直接利 用开环增益的幅频特性和相频特性来分析 闭环电路的稳定性，这样更直观。
1 20lg AF 20lg A 20lg F
7.8.2频率补偿
在放大电路中引入负反馈是为了改善放大器的性 能，反馈越深，放大器的性能越好，同时也越易自激； 减弱反馈深度，有利于稳定性的提高，却不利于放大 器性能的提高。改善放大器的性能和提高放大器的稳 定性二者存在矛盾。为此，要寻找一种方法来解决这 一矛盾，使得放大电路既有足够的反馈深度，而又不 产生自激，可采用相位补偿技术。
AvI 20lgAv(f)
o
f fp1
fp2 fp3
m 45 放大器稳定工作
φa(f) fp1 0
-45º
fp2
fp3
f
思考：
单极点系统是否会自激？ 两极点系统、多极点系统又如何呢？
-135º -180º -225º -270º
作业：7.1.2 7.2.1 7.2.4 7.4.3 7.5.2 7.5.3
R Adi C Cφ
ω
o
ωd ωp1 ωp2 ωp3
p1 1/ RC d 1/ R[C C ]
降低到
以降低基本放大器的 上限频率为代价
7.8.2频率补偿
2)密勒电容补偿 降低ωp1，增大ωp2 补偿方法：将补偿电容Cφ跨 接在晶体三极管B极与C极 之间，利用密勒电容效应， 使ωp1降低， ωp2增大，拉长 ωp1与 ωp2之间的距离。 2、超前补偿技术
课件：负反馈放大电路的稳定性
6.6 负反馈放大电路的稳定性自激振荡产生的原因和条件稳定性的判断自激振荡的消除方法1、自激振荡产生的原因AF+0=i Xi X' o Xf X+-F A A Af +=1中频段f i i X X X-='低频段将产生超前相移F A高频段将产生滞后相移F A为奇数）时（的信号使附加相移当某一频率n n f FA πϕϕ='+'0f i i X X X+='AF+0=i Xi X' o Xf X+-f i i X X X+='输入信号为零时，由于某种扰动（如合闸通电）其中含有频率为f 0的信号πϕϕ±='+'FA 使o X由此产生了输出信号将不断增大||o X若电路最终能达到动态平衡，则称电路产生了自激振荡电路处于不稳定状态2、自激振荡的平衡条件自激振荡的平衡条件是幅度条件相位条件1-=F A1||=F A()πϕϕ12+=+n F A （n 为整数）自激振荡的起振条件是1||>F A|A u |A um0.707A umfff Hf LBW00-900-1800-2700OφΔφ-900+90000单级负反馈放大电路两级负反馈放大电路都是稳定的三级负反馈放大电路有可能自激振荡对三级以上放大电路深度负反馈条件下必须消除自激条件使电路稳定工作电路稳定性定性分析二、负反馈放大电路稳定性的判断ΦmG mf ff 0f c 00-900-1800-2700OφAFFA 20lg f 0ff 00-900-1800-2700OφAFFA 20lg f cf 0> f cf 0 < f c产生自激振荡不产生自激振荡f p1稳定裕度幅度裕度G m相位裕度φm 将φ=1800 时的值定义为幅度裕度G mF A 20lg 稳定的负反馈放大电路，其G m 应为负值，一般的负反馈放大电路要求G m ≤ -10dB φm =1800-φAFf = f c稳定的负反馈放大电路，其φm 应为正值，一般的负反馈放大电路要求φm ≥ 4501. 简单滞后补偿T1T2 R c2R c1R e2u o + -+V CCCCA1A2降低放大电路的主极点频率，来破坏自激振荡的条件此方法简单方便，但通频带将严重变窄三、自激振荡的消除方法。
【高中物理】优质课件：负反馈放大器的稳定性
在 T() 波特图上，与水平轴[T() = 0 dB]的交点，即 g 。
(2) 根据 g 在相频曲线上找 T(g)
(3) 判断相位裕量
若 180o - T(g ) 45o 若 180o - T(g ) 45o
放大器稳定工作 放大器工作不稳定
例 1 已知 A(j) 波特图，判断电路是否自激。
5.5.2 集成运放的相位补偿技术
相位补偿基本思想： 在中频增益 AI 基本不变的前提下，设法拉长 p1 与 p2 之间
的间距，或加长斜率为“-20 dB/10 倍频”线段的长度，使得 kf 增大时，仍能获得所需的相位裕量。
d 与 kf 之间的关系：
AvdI A ( )/dB
20lg(1/kfv)
此时，kfv 无论取何值，电路均可稳定工作。
例 1 一集成运放 AvdI = 105 ，fp1 = 200 Hz， fp2= 2 MHz， fp3 = 20 MHz，产生 fp1 节点上等效电路 R1 = 200 k，接成同相放大 器，采用简单电容补偿。试求：
(1)求未补偿前，同相放大器提供的最小增益 ？ 解： 根据题意，可画出运放的幅频渐近波特图。
Avd (f )/dB
100 80 60
1 fv
40
20
O
fp1 fp2 fp3
f
未补偿前，为保证稳定工作： 1kfv(dB) 80 dB 即 Avfmin = 104
感 谢 观 看
p2 p3 10p3
- 90
- 180
- 270
3. 将 p2 远离 p1 ，由于|T(p2)| 上述结论不成立。
A ( )/dB
80 60 40
-20 dB/10 倍频 -40 dB/10 倍频
(2) 根据 g 在相频曲线上找 T(g)
(3) 判断相位裕量
若 180o - T(g ) 45o 若 180o - T(g ) 45o
放大器稳定工作 放大器工作不稳定
例 1 已知 A(j) 波特图，判断电路是否自激。
5.5.2 集成运放的相位补偿技术
相位补偿基本思想： 在中频增益 AI 基本不变的前提下，设法拉长 p1 与 p2 之间
的间距，或加长斜率为“-20 dB/10 倍频”线段的长度，使得 kf 增大时，仍能获得所需的相位裕量。
d 与 kf 之间的关系：
AvdI A ( )/dB
20lg(1/kfv)
此时，kfv 无论取何值，电路均可稳定工作。
例 1 一集成运放 AvdI = 105 ，fp1 = 200 Hz， fp2= 2 MHz， fp3 = 20 MHz，产生 fp1 节点上等效电路 R1 = 200 k，接成同相放大 器，采用简单电容补偿。试求：
(1)求未补偿前，同相放大器提供的最小增益 ？ 解： 根据题意，可画出运放的幅频渐近波特图。
Avd (f )/dB
100 80 60
1 fv
40
20
O
fp1 fp2 fp3
f
未补偿前，为保证稳定工作： 1kfv(dB) 80 dB 即 Avfmin = 104
感 谢 观 看
p2 p3 10p3
- 90
- 180
- 270
3. 将 p2 远离 p1 ，由于|T(p2)| 上述结论不成立。
A ( )/dB
80 60 40
-20 dB/10 倍频 -40 dB/10 倍频
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2. 各种反馈阻态的近似计算 （1）电压串联负反馈
利用虚短和虚断 的概念得知
0 I i
Ii + Rs + Vs – – Vi + Vf – + Vid – + AVO Vid ri – R2 Vo – RL – ro + +
则反馈系数为
R1 V f FV Vo R1 R2
N
+
+ – +
iO
则反馈系数为
V f R F f R I o
+
V o
-
RL
闭环增益
1 1 I o AGF Rf FR Vi 闭环电压增益 A VF
V f –
Rf
V V I o o R RL o A GF L I Vi V Rf i o
X o 又因为 A F X i
得
X f F X o
X X o 代入上式，有 o X X i f
X 输入量近似等于反馈量 X f i
X X 0 净输入量近似等于零 X id i f
由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路“两虚”的概念
深度负反馈条件下的近似计算
2. 各种反馈阻态的近似计算 （3）电压并联负反馈
利用虚短和虚断可知
V 0 V N P
RS Ii
If
Iid
N
Rf – + +
则反馈系数为
I f 1 F G Rf V
o
I V ss
+
RS
-
P
闭环增益
RL V oF f I FG i V 闭环电压增益 o
7.3 负反馈对放大电路性能的改善
• 提高增益的稳定性
• 减少非线性失真
• 扩展频带
• 对输入电阻的影响 • 对输出电阻的影响
• 为改善性能引入负反馈的一般原则
为改善性能引入负反馈的一般原则
要稳定直流量 —— 要稳定交流量 —— 引入直流负反馈
引入交流负反馈
要稳定输出电压 —— 引入电压负反馈
要稳定输出电流 —— 引入电流负反馈
X o A X id X f F X o X AF o Xi
Xs K Xi + – Xf F Xid A Xo
闭环增益的一般表达式
A A F F 1 A
注意：在计算时，必须考虑反馈网络和外界负载的影响。
7.2.2 负反馈放大电路增益的一般表达式
(4) 判断反馈组态 (5) 标出输入量、输出量及反馈量
、A 、A (6) 估算深度负反馈条件下电路的 F F VF
深度负反馈条件下的近似计算
1.深度负反馈的特点
由于
F 1 1 A
则 A F
A A 1 F 1 AF AF
即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关
R1
闭环电压增益
1 V R o AVF 1 2 FV Vi R1
深度负反馈条件下的近似计算
2. 各种反馈阻态的近似计算 （2）电流并联负反馈
利用虚短和虚断可知
V 0 V N P R (I I )R 则 I f f f o
I V ss
AVF Vs
I R 1 V f o i A RF Rs Rs I i Vs
深度负反馈条件下的近似计算
2. 各种反馈阻态的近似计算 Rs （4）电流串联负反馈
利用虚短和虚断可知
I 0 I N P
P
V s
+ –
+
V id V –i –
I id
+ V id -
V f
并联负反馈，输入端电流求和。 I I 0 虚断 I I I
id i f
i id
I i I f
I id
+ V id -
I r 0 虚短 V id id i
I f
+ V - id
深度负反馈条件下的近似计算
深度负反馈条件下的近似计算
1.深度负反馈的特点
X X 0 深度负反馈条件下 X id i f
串联负反馈，输入端电压求和。 I V V 0 虚短 V V
id i f
i
id
V id 0 I id ri
虚断
V f
+ V - id
V i
2. 反馈深度的讨论 A A F F 1 A
F 称为反馈深度 1 A
F A ， 一般负反馈 1 时， A (1) 1 A F F 1 时 ， 深度负反馈 ( 2) 1 A F A ， 正反馈 1 时， A ( 3) 1 A F F ， 自激振荡 0 时， A ( 4) 1 A F
7.2.1 负反馈放大电路的方框图
基本放大电路的输入 反馈放大电路 信号（净输入信号） 的输入信号 信号的正向传输
输出信号
Xo
Xs
变换网络 K
Xi
+ – Xf
Xid
基本放大 电路 A
信号源 反馈信号
单向化
反馈网络 F
信号的反向传输
7.2.2 负反馈放大电路增益的一般表达式
1. 表达式推导
开环增益 反馈系数 闭环增益
要增大输入电阻 —— 引入串联负反馈
要减小输入电阻 —— 引入并联负反馈
要增大输出电阻 —— 引入电流负反馈 要减小输出电阻 —— 引入电压负反馈
7.4 深度负反馈条件下放大 电路的分析方法
分析负反馈放大电路的一般步骤
(1) 找出信号放大通路和反馈通路 (2) 用瞬时极性法判断正、负反馈
(3) 判断交、直流反馈
+ Rs
I i
I id
N P
– + +
Rs
-
反馈系数为
R I f FI R Rf Io
I f
Rf R
I o
RV L o
-
闭环增益
1 I Rf o AIF 1 F Ii R I R RL V Rf RL I o o L 闭环电压增益 A A ( 1 ) IF VF Rs Vs R Rs I i Rs
利用虚短和虚断 的概念得知
0 I i
Ii + Rs + Vs – – Vi + Vf – + Vid – + AVO Vid ri – R2 Vo – RL – ro + +
则反馈系数为
R1 V f FV Vo R1 R2
N
+
+ – +
iO
则反馈系数为
V f R F f R I o
+
V o
-
RL
闭环增益
1 1 I o AGF Rf FR Vi 闭环电压增益 A VF
V f –
Rf
V V I o o R RL o A GF L I Vi V Rf i o
X o 又因为 A F X i
得
X f F X o
X X o 代入上式，有 o X X i f
X 输入量近似等于反馈量 X f i
X X 0 净输入量近似等于零 X id i f
由此可得深度负反馈条件下，基本放大电路“两虚”的概念
深度负反馈条件下的近似计算
2. 各种反馈阻态的近似计算 （3）电压并联负反馈
利用虚短和虚断可知
V 0 V N P
RS Ii
If
Iid
N
Rf – + +
则反馈系数为
I f 1 F G Rf V
o
I V ss
+
RS
-
P
闭环增益
RL V oF f I FG i V 闭环电压增益 o
7.3 负反馈对放大电路性能的改善
• 提高增益的稳定性
• 减少非线性失真
• 扩展频带
• 对输入电阻的影响 • 对输出电阻的影响
• 为改善性能引入负反馈的一般原则
为改善性能引入负反馈的一般原则
要稳定直流量 —— 要稳定交流量 —— 引入直流负反馈
引入交流负反馈
要稳定输出电压 —— 引入电压负反馈
要稳定输出电流 —— 引入电流负反馈
X o A X id X f F X o X AF o Xi
Xs K Xi + – Xf F Xid A Xo
闭环增益的一般表达式
A A F F 1 A
注意：在计算时，必须考虑反馈网络和外界负载的影响。
7.2.2 负反馈放大电路增益的一般表达式
(4) 判断反馈组态 (5) 标出输入量、输出量及反馈量
、A 、A (6) 估算深度负反馈条件下电路的 F F VF
深度负反馈条件下的近似计算
1.深度负反馈的特点
由于
F 1 1 A
则 A F
A A 1 F 1 AF AF
即，深度负反馈条件下，闭环增益只与反馈网络有关
R1
闭环电压增益
1 V R o AVF 1 2 FV Vi R1
深度负反馈条件下的近似计算
2. 各种反馈阻态的近似计算 （2）电流并联负反馈
利用虚短和虚断可知
V 0 V N P R (I I )R 则 I f f f o
I V ss
AVF Vs
I R 1 V f o i A RF Rs Rs I i Vs
深度负反馈条件下的近似计算
2. 各种反馈阻态的近似计算 Rs （4）电流串联负反馈
利用虚短和虚断可知
I 0 I N P
P
V s
+ –
+
V id V –i –
I id
+ V id -
V f
并联负反馈，输入端电流求和。 I I 0 虚断 I I I
id i f
i id
I i I f
I id
+ V id -
I r 0 虚短 V id id i
I f
+ V - id
深度负反馈条件下的近似计算
深度负反馈条件下的近似计算
1.深度负反馈的特点
X X 0 深度负反馈条件下 X id i f
串联负反馈，输入端电压求和。 I V V 0 虚短 V V
id i f
i
id
V id 0 I id ri
虚断
V f
+ V - id
V i
2. 反馈深度的讨论 A A F F 1 A
F 称为反馈深度 1 A
F A ， 一般负反馈 1 时， A (1) 1 A F F 1 时 ， 深度负反馈 ( 2) 1 A F A ， 正反馈 1 时， A ( 3) 1 A F F ， 自激振荡 0 时， A ( 4) 1 A F
7.2.1 负反馈放大电路的方框图
基本放大电路的输入 反馈放大电路 信号（净输入信号） 的输入信号 信号的正向传输
输出信号
Xo
Xs
变换网络 K
Xi
+ – Xf
Xid
基本放大 电路 A
信号源 反馈信号
单向化
反馈网络 F
信号的反向传输
7.2.2 负反馈放大电路增益的一般表达式
1. 表达式推导
开环增益 反馈系数 闭环增益
要增大输入电阻 —— 引入串联负反馈
要减小输入电阻 —— 引入并联负反馈
要增大输出电阻 —— 引入电流负反馈 要减小输出电阻 —— 引入电压负反馈
7.4 深度负反馈条件下放大 电路的分析方法
分析负反馈放大电路的一般步骤
(1) 找出信号放大通路和反馈通路 (2) 用瞬时极性法判断正、负反馈
(3) 判断交、直流反馈
+ Rs
I i
I id
N P
– + +
Rs
-
反馈系数为
R I f FI R Rf Io
I f
Rf R
I o
RV L o
-
闭环增益
1 I Rf o AIF 1 F Ii R I R RL V Rf RL I o o L 闭环电压增益 A A ( 1 ) IF VF Rs Vs R Rs I i Rs