负反馈放大电路的分析

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介绍
第2章
信号放大电路的分析与制作
35学时
图3.4.1 小信号负反馈放大电路的原理图
第2章
信号放大电路的分析与制作
信号输出端
35学时
前后级联接端
VCC=+9V
GND
信号输入端
负反馈联接端
GND
图3.4.2 小信号负反馈放大电路的电路板图
第2章
信号放大电路的分析与制作
35学时
二.计划准备
1、直流工作点的检测。
第2章
信号放大电路的分析与制作
35学时
2、减少非线性失真 加反馈前
失真
ui
A
uo
加反馈后
ud
改善
A
ui
uf
+

uo o
F
第2章
信号放大电路的分析与制作
35学时
3、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。 20lg|A|(dB) Am Amf
0
fLf fL
F(Hz)
A 1 AF

dAF 1 dA (1 AF ) 2
dAF 1 dA AF 1 AF A
即闭环增益相对变化量比开环减小了1+AF倍 另一方面: 1 在深度负反馈条件下 AF F 即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的 线性元件组成时,闭环增益将有很高的稳定性。
电压负反馈:可以稳定输出电压、减小输出电阻。
电流负反馈:可以稳定输出电流、增大输出电阻。
第2章
信号放大电路的分析与制作
35学时
电压反馈采样的两种形式:
uo
uo
RL
RL
采样电阻
第2章
信号放大电路的分析与制作
35学时
电流反馈采样的两种形式:
io
io
RL
iE
RL
iE
Rf
采样电阻
第2章
信号放大电路的分析与制作
基本放大 电路Ao
Xo
Xf
反馈回路F
负反馈放大器的一般关系:
Xo Xo 1 1 AF Xi X f Xd X f Xd F 1 Ao Xo Xo Ao 1 Ao F
定义: 1 Ao F
反馈深度
第2章
信号放大电路的分析与制作
第2章
信号放大电路的分析与制作
+UCC C2
35学时
例:判断反馈的类型
RC
并联反馈
if C1
Rf
电压反馈
ui
i
ib
uo
此电路是电压并联负反馈
第2章
信号放大电路的分析与制作
35学时
例:判断反馈的类型
并联反馈
+UCC
RC2
RC1
i
iB
uC1
uB2
iE2
Rf
RE2
电流反馈
ui
uo
iF
RE1
uF
此电路是电流并联负反馈
第2章
Xi +

信号放大电路的分析与制作
35学时
Xd
Xf
基本放大 电路Ao
Xo
反馈回路F
Xo Ao ——开环放大倍数 Xd
Xf ——反馈系数 F X
o
Xo AF Xi
——闭环放大倍数
第2章
Xi +

信号放大电路的分析与制作
35学时
Xd
第2章
信号放大电路的分析与制作 研究报告格式举例
35学时
项目编号
项目名称
任务的描述:
器件及仪器的选择:
实践过程的描述及数据记录:
数据处理的过程及结论: 问题研究:
教师评语: 小组成员 日期
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第2章
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35学时
1.放大电路中的负反馈
凡是将放大电路输出端的信号(电压或电流) 的一部分或全部引回到输入端,与输入信号 迭加,就称为反馈。 若引回的信号削弱了输入信号,就称为负反馈。 若引回的信号增强了输入信号,就称为正反馈。
这里所说的信号一般是指交流信号, 所以判断正负反馈,就要判断反馈信号与 输入信号的相位关系,同相是正反馈,反 相是负反馈。
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信号放大电路的分析与制作
35学时
实际被放大信号 反馈框图: 叠加 输入 放大器 ± 反馈 信号
开环
输出 闭环
反馈网络 正反馈 负反馈
取+ 取-
加强输入信号 削弱输入信号
用于振荡器 用于放大器
RB21
RC2
+
T1
T2 uo
C
RE1
RB22
RE2
CE
–Leabharlann Baidu
Rf
增加旁路电容C后,RE1只对直流起反馈作用。
第2章
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35学时
2. 电压反馈和电流反馈
根据反馈所采样的信号不同,可以分为电压 反馈和电流反馈。 电压反馈:反馈信号取自输出电压信号。 电流反馈:反馈信号取自输出电流信号。
第2章
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35学时
表2.4.1负反馈放大电路性能的研究
信号电压 /mV R1两端电压 us/mV 输入电压 ui/mV 输出电压 uo/mV 输出电压 uo/mV ui与uo的 相位关系
无反馈
有反馈
通过计算
无反馈 有反馈
电压放大倍数 Au
输出稳定性 △Au/Au
输入电阻 Ri/kΩ
引入负反馈使电路的稳定性提高。
1 (3) 若 Ao F 1 称为深度负反馈,此时 AF F
在深度负反馈的情况下,放大倍数只与反馈 网络有关。
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二、改善波形的失真
加反馈前
ui
Ao
uo
ud
ui
+

加反馈后
Ao
uo uo
改善
uf
F
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3.串联反馈和并联反馈
根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式 的不同,可以分为串联反馈和并联反馈。
串联反馈:反馈信号与输入信号串联,即反馈 电压信号与输入信号电压比较。
并联反馈:反馈信号与输入信号并联,即反馈 信号电流与输入信号电流比较。 串联反馈使电路的输入电阻增大; 并联反馈使电路的输入电阻减小。
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模拟电子技术的实践
负反馈放大电路的分析
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2.4小信号负反馈放大电路的制作
2.4.1负反馈放大电路动态参数的研究 1.项目任务编号:2.4.1 2.项目任务名称:负反馈放大电路动态参数的研究 3.项目任务的内容:通过JP1和JP2的接通和断开,对研究 的放大电路加入负反馈(闭合K2)与不加负反馈(断开K2)时, 对放大电路的电压放大倍数Au、输入电阻Ri、输出电阻Ro和通 频带BW等动态参数的测试研究,来研究负反馈网络对放大电路 各种动态参数的影响。 4.项目任务的目的:通过本项目的研究,了解负反馈对放 大电路的动态性能的影响,更加熟练地掌握放大电路动态参数 的测试及分析方法。 5.需要的相关知识:负反馈的概念,负反馈放大电路。
电流串联负反馈 电流并联负反馈 稳定静态工作点
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35学时
负反馈的分析步骤
1. 找出反馈网络(电阻)。
2. 是交流反馈还是直流反馈? 3. 是否负反馈? 4. 是负反馈!那么是何种类型的负反馈? (判断反馈的组态)
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35学时
1. 交流反馈与直流反馈
交流反馈:反馈只对交流信号起作用。
直流反馈:反馈只对直流信号起作用。
有的反馈只对交流信号起作用;有的反 馈只对直流信号起作用;有的反馈对交、 直流信号均起作用。 若在反馈网络中串接隔直电容,则可以隔断 直流,此时反馈只对交流起作用。 在起反馈作用的电阻两端并联旁路电容,可 以使其只对直流起作用。
第2章
Rf

ib uo
是负反馈
第2章
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35学时
例:判断Rf是否负反馈
+UCC RC1 RC2
i

iB
uC1 uB2 i E2
Rf
ui
uo
iF
RE1 是反馈
RE2
uF
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1.2负反馈的类型判定
电压串联负反馈 电压并联负反馈
交流反馈
负 反 馈 直流反馈
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负反馈对放大电路工作性能的影响
一、对放大倍数的影响
Xi +
输入信号

差值信号
Xd
基本放大 电路Ao
Xo
输出信号
Xf
反馈回路F
反馈信号
反馈电路的三个环节: Xo 放大: A o
Xd 叠加: Xd Xi Xf
Xf 反馈: F Xo
反馈电容Cf,这个反馈支路对放大电路有何影响?如果保留反
馈电容Cf,把反馈电阻Rf短路,此时负反馈放大电路的工作是 否正常?电路的电压放大倍数为多大?由此说明反馈电阻的大
小对电路性能改善的作用。
3.直流负反馈与交流负反馈对电路各有什么作用? 五、研究报告的撰写 根据以上的测试及问题研究的结果,写出研究报告。
输出电阻 Ro/kΩ
下限频率fL/Hz 无反馈 有反馈
上限频率fH/Hz
通频带BW/Hz
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35学时
四.问题研究 1.负反馈放大电路有哪几种类型?能否根据接负反馈前后
输入、输出电阻的大小变化情况来确定负反馈的类型?如果要
稳定输出电流,应该采用什么类型的负反馈? 2.在反馈支路为什么要串联一个反馈电容Cf?如果不串联
fH
fHf
无反馈时放大器的通频带: fbw= f H-fL f H 有反馈时放大器的通频带: fbwf= f Hf-fLf f Hf 可以证明:fbwf = (1+AF) fbw 放大器的一个重要特性:增益与通频带之积为常数。 即: Amf× fbwf= Am× fbw
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负反馈对放大电路性能的影响 在放大器中引入负反馈 降低了放大倍数 1、提高增益的稳定性
2、减少非线性失真
3、扩展频带 4、改变输入电阻和输出电阻
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1、提高放大倍数的稳定性
A 闭环时 AF 1 AF
只考虑幅值有 AF
3. 电压负反馈使电路的输出电阻减小:
例如:射极输出器
理解:电压负反馈目的是阻止uo的变化,稳定 输出电压。 放大电路等效右图 框中为电压源: ro eso 输出电阻越小,输出电压越稳定。
RL
uo
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4. 电流负反馈使电路的输出电阻增加:
理解:电流负反馈目的是阻止io的变化,稳定 输出电流。
35学时
三、对输入、输出电阻的影响
1. 串联负反馈使电路的输入电阻增加:
例如:射极输出器
理解:串联负反馈相当于在输入回路中串联了 一个电阻,故输入电阻增加。 2. 并联负反馈使电路的输入电阻减小: 理解:并联负反馈相当于在输入回路中并联了 一条支路,故输入电阻减小。
第2章
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35学时
第2章
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35学时
1.1判断反馈的方法——瞬时极性法
假设输出端信号有一定极性的瞬时变化,依 次经过反馈、比较、放大后,再回到输出端, 若输出信号与原输出信号的变化极性相反,则 为负反馈。反之为正反馈。
第2章
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35学时
例:判断Rf是否负反馈
RC if C1 ui i +UCC C2
35学时
Ao Xf Xo X f (1) AF 中, Ao F 1 Ao F Xd Xo Xd X 、X 同相,所以 | A F | 0
f d
o
则有: AF Ao
(2)
AF Ao 1 Ao F
负反馈使放大倍数下降。
d AF AF d Ao Ao 1 1 Ao F
2、动态参数测试,应预先设计出各种动态参数测试的步 骤:无反馈时的电压放大倍数、通频带;有反馈时电压放大倍
数、通频带。
3、分析得出结论,写报告。 三.具体实施 1、直流工作点的测试。(UCE≈VCC/2) 2、无反馈时动态参数测试。(即断开K2) 3、有反馈时动态参数测试。把测量的数值记录于表2.4.1负 反馈放大电路性能的研究中。
信号放大电路的分析与制作 RC1
C2
35学时
+EC
C3
RB1 C1
+ ui –
RB21
RC2
+
T1 RE1
T2 uo
RB22
RE2
CE

Rf
C
增加隔直电容C后,Rf只对交流起反馈作用。
注:本电路中C1、C2也起到隔直作用。
第2章
信号放大电路的分析与制作 RC1
C2
35学时
+EC
C3
RB1 C1
+ ui –
第2章
信号放大电路的分析与制作
35学时
并联反馈
串联反馈
i
if
ib ui ube uf
ib=i-if
ube=ui-uf
第2章
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35学时
总结
电压反馈与电流反馈判别方法: 电压反馈一般从后级放大器的集电极采样。
电流反馈一般从后级放大器的发射极采样。
并联反馈与串联反馈判别方法: 并联反馈的反馈信号接于晶体管基极。 串联反馈的反馈信号接于晶体管发射极。
放大电路等效为右 图框中电流源:
io
iso ro RL
输出电阻越大,输出电流越稳定。
信号放大电路的分析与制作 四、扩展放大器的通频带
第2章
35学时
放大电路加入负反馈后,增益下降,但通频带却加宽了。 20lg|A|(dB) Am Amf
0
fLf fL
F(Hz)
fH
fHf
无反馈时放大器的通频带: fbw= f H-fL f H 有反馈时放大器的通频带: fbwf= f Hf-fLf f Hf 可以证明:fbwf = (1+AF) fbw 放大器的一个重要特性:增益与通频带之积为常数。 即: Amf× fbwf= Am× fbw
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