模电第六章放大电路中的反馈

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
减小 Ii' Ii If ,可见引入的反馈是负反馈。在放大电路的输
入端,将反馈节点对地短接,输入信号作用消失,可见是并联反
馈。在放大电路的输出端,将负载短路后,V2管射极电流经反馈 电阻Rf进到放大电路的输入端,使得反馈信号依然存在,故是电 流反馈。由以上分析可得所引入的反馈是电流并联负反馈。
6.3 负反馈放大电路的方块图及一般表达式
电压放大倍数:
Ausf
Uo Us
Uo I f Rs
1 Fiu
1 Rs
图6.2.8 例6.4.1 电路图
图6.2.9 例图6.4.2 电路图
图6.4.3 例6.4.3 电路图
图6.4.4 例6.4.4 电路图
6.5 负反馈对放大电路性能的改善
6.5.1 稳定放大倍数
放大电路的放大倍数取决于放大器件的性能参数以及电路元 件的参数,当环境温度发生变化,器件老化,电源电压波动以及 负载变化时,都会引起放大倍数发生变化,为了提高放大倍数的 稳定性,常常在放大电路中引入负反馈。
模电第六章放大电路中 的反馈
6.1 反馈的基本概念及判断方法
6.1.1 反馈的基本概念 一、 什么是反馈
将放大电路的输出量(电
压或电流)的一部分或全
部通过一定的方式回送到 通常将连接输入回路与输出回路的反馈元 放大电路的输入回路,并 件,称为反馈网络(Feedback Network); 对输入量(电压或电流) 把没有引入反馈的放大电路,称为基本放大
X f
X o X f
串联负反馈 U i U f ,U i' 0
并联负反馈 Ii If ,Ii' 0
6.4.2 反馈网络的分析和放大倍数的分析
求解深度负反馈放大电 路放大倍数的步骤: (1)正确判断反馈组态; (2)求解反馈系数F; (3)利用F求解Af ,Auf 。
注意:
(1)A、F、Af、Auf符号相同
根据输入电阻的定义,基本 放大电路的输入电阻为:
Ri
U I
根据输出量的变化
也可以区分反馈的
极性:反馈的结果
使输出量的变化增
大时为正反馈,使
输出量的变化减小

时为负反馈。
Rs + ui us --
反馈放大电路
基本放大电路
R b2
Rc
C1
+UCC C2
R b1
Re
反馈 网络
+ RL uo

分压式射极偏置电路
三、 直流反馈和交流反馈
根据反馈信号的交、直流性质,可分为直流反馈和交流反馈。 如果反馈信号中只有直流分量,则称为直流反馈;如果反馈信号 中仅有交流分量,则称为交流反馈。在很多情况下,反馈信号中 同时存在直流信号和交流信号, 则交、 直流反馈并存。总之, 放大电路中的反馈形式多种多样,正反馈会使放大电路不稳定, 而负反馈可以改善放大电路的许多性能。直流负反馈主要用于稳 定放大电路的静态工作点, 而交流负反馈可改善放大电路的各项 动态指标。
(a)
(b)
图 2 例2电路图
解 图2是两个由分立元件组成的反馈放大电路。连接输入输
出回路的反馈元件是Rf。
在图2(a)中,假设加在V1管基极的输入信号 U i 在某一瞬 时极性为 + ,由于第一级是共射电路,输出电压与输入电压反相,
- 因此V1管集电极瞬时电位为 ,经第二级后V2管集电极瞬时电位
馈。由以上分析可得所引反馈是电压串联负反馈。
在图2(b)中,假设加在V1管基极的输入信号在某一瞬时极
性为 + , 则V1管集电极瞬时电位为 -,由于第二级发射极电位与 基极电位相位相同,因此V2管发射极瞬时电位为 -,亦即电位下
降 , 通 过 Rf 反 馈 通 路 的 反 馈 电 流 增 大 , 导 致 了 净 输 入 电 流
【例2】试判断图2所示电路的极性和组态,假设电路中的电 容足够大。
+UCC
Rb
Rc1

Rc2 + C2
+ C1

+ Ui
+Ui -
V1


Rf
Uf Re1
V2 Re2
RL Uo Ce2



Rc1

+ C1 Ii

V1
Ii
Ui
If Re1 Ce1

+UCC
Rc2
C2

Rf
V2
- RL Uo
Re2

电路; 而把引入反馈的放大电路称为反馈放
产生影响, 这个过程称 大电路或闭环放大电路。 为反馈(Feedback)。
二、 正反馈与负反馈
根据反馈的效果可以区分反馈的极性,使放大电路净输入 信号增大的反馈称为正反馈(Positive Feedback);使放大电 路净输入信号减小的反馈称为负反馈(Negative Feedback)。
6.3.1 负反馈放大电路的方块图表示
净输入信号 xi' xi xf
开环增益
(基本放大电 路放大倍数)
A
xo
x
' i
反馈系数 F x f
闭环增益
(负反馈放大
Af
电路放大倍数)
xxoo xi
+ xi
xi
- xf
环路增益
AF
xf
x
' i
正向传 输
基本放 大电路
xo
A
反馈网 络 F
反向传 输
6.3.2 四种反馈组态电路的方框图
图6.2.6 电压反馈与电流反馈的判断(一)
根据反馈信号在放大电路输出端不同的采样方式,可分为电 压反馈和电流反馈。若反馈信号取自输出电压,或者说与输出 电压成正比,则称为电压反馈;若反馈信号取自输出电流,或 者说与输出电流成正比,则称为电流反馈。
判断是电压反馈还是电流反馈,可采用负载短路法。假设 将放大电路的负载RL短路,此时输出电压为零,若反馈信号也 为零,则说明反馈信号与输出电压成正比,因而属于电压反馈; 反之,如果反馈信号依然存在,则表示反馈信号不与输出电压 成正比,属于电流反馈。
f
f分
仅 之
A
一,也就是说Af的稳定性是A的(1+AF)倍。
6.5.2 改变输入电阻和输出电阻
一、 负反馈对输入电阻的影响
输入电阻是从放大电路输入端看进去的等效电阻,因 而负反馈对输入电阻的影响取决于基本放大电路和反馈网 络在输入端的连接方式,即取决于所引入的反馈是串联负 反馈还是并联负反馈。
1) 串联负反馈使输入电阻增大
6.2.1 负反馈放大电路分析要点
一、交流负反馈放大电路的特点:
(1)输出量和输入量之间具有稳 定的比例关系。交流负反馈使放大 电路的放大能力下降。
(2)反馈量实质上是对输出量的 取样,其数值与输出量成正比。
(3)负反馈的基本作用是将引会 的反馈量与输入量相减,从而调整 电路的净输入量和输出量。
二、分析要点:
表6.3.1 四种组态负反馈放大电路的比较
6.3.3 负反馈放大电路的一般表达式
A
xo
x
' i
F xf xo
Af
xo xi
xi' xi xf
Af xxo i xi' xoxf xi' AAi'xF i' x1A AF1(A+mAFo称un为t o反f F馈ee深db度ack)
放大电路引入反馈后的放大倍数Af,与反馈深度有关。 (1)当 (1+AF) >1时,Af<A,即引入反馈后,放大倍数减小了, 说明放大电路引入的是负反馈; (1+AF) >>1时为深度负反馈, Af≈1/F,放大倍数仅决定于反馈网络,与基本放大电路无关。 (2)当(1+AF)<1时,Af>A,即引入反馈后,放大倍数比原来增大 了,说明放大电路引入的是正反馈; (3)当(1+AF)=0,即AF=-1时, Af→∞,说明放大电路在没有输 入信号时,也有输出信号,放大电路产生了自激振荡, 这种情况 应避免发生。
6.1.2 反馈的判断 一、 有无反馈的判断
二、 反馈极性的判断(瞬时极性法)
图6.1.3 反馈极性的判断
通常采用瞬时极性法判别放大电路中引入的是正反馈还是 负反馈。先假定输入信号某一瞬时的对地极性,然后根据中频 段各级电路输入、输出电压相位关系(其中对于分立元件,共 射电路反相、共集和共基电路同相;对于集成运放,uo与up同 相,uo与un反相),逐级推出其它相关各点的瞬时极性,最后 判断反馈到输入端的信号是增强了还是减弱了净输入信号。为 了便于说明问题,在电路中用符号和分别表示瞬时极性的正和 负,以表示该点电位上升或下降。
(2)当电路引入串联负反馈 时,Ui=Uf ;
(3)当电路引入并联负反馈
时,Ii=If 、Us=IfRs ;
(4)当电路引入电流负反馈 时,Uo=IoR’L (总负载) ;
图6.4.2 并联负反馈电路的信号源
电压并联负反馈放大倍数:
Auif
Uo Ii
Uo If
1 Fiu
信号源电压:
U s IiRs I f Rs
为 ,则+ 反馈电压的瞬时极性也为 ,表+ 示反馈电压 增U大 f ,则净
输入电压
Ui' Ui U 减f小, 可见引入的反馈是负反馈。在放大
电路的输入端,将反馈节点对地短接,则
Uf 0,Ui' Ui , 输
入信号还能加到放大电路中去,说明是串联反馈。在放大电路的
输出端,将负载短路后, 反馈电压 U f 0 ,因此是电压反
返回
6.4 深度负反馈放大电路放大倍数的分析
6.4.1 深度负反馈的实质:忽略净输入(电流、电压)量。
放大电路的闭环放大倍数为:Af
A 1 AF
深度负反馈反馈深度 |1AF|1
则负反馈放大电路的闭环放大倍数 A f
1 F
由定义可知:A f
X X
o i
,
F
X f X o
即有:
A f
X iXXoi
1 F
放大倍数:
A iuf
Io U i
图6.2.3 电流串联负反馈电路
结论:(1)电压负反馈能够稳定输出电压,电流负反 馈能够稳定输出电流。
(2)串联负反馈的输入电流很小,适用于输入 信号为恒压源或近似恒压源的情况。
三、电压并联负反馈
放大倍数:
A uif
U o Ii
图6.2.4 电压并联负反馈电路
四、电流并联负反馈
为了从数量上表示放大倍数的稳定程度,常用有、无反馈
Leabharlann Baidu
两种情况下放大倍数的相对变化量的比值来衡定。放大电路的闭
环放大倍数为:
Af
A 1 AF
将闭环放大倍数Af对A取导数得
dAf dA
(1 AF) AF (1 AF)2
(1
1 AF)2
dAf
dA (1 AF)2
dAf 1 dA Af 1 AF A
为其式基(本5-放21大)电表路明放,大引倍入数负A反的馈相后对,变A化f的量相对dA 变的化(量1+AFdAA)
(1)从输出端看,反馈量取自 于输出电压,还是输出电流。 (电压/电流反馈)
(2)从输入端看,反馈量与输 入量以电压方式相叠加,还是 以电流方式相叠加。(串联/并 联反馈)
6.2.2 四种负反馈组态 一、电压串联负反馈
放大倍数:
A uuf
U o U i
图6.2.2 电压串联负反馈电路
二、电流串联负反馈
R2

ui
R1

+-

R3
ui - a
A1

R5
R4
-∞ A2

图 5-6例 5-1
图 1 例1电路图

RL io
+ uo


+ uf

通常主要讨论的是级间反馈。根据瞬时极性法,假设输入信
号ui的瞬时极性为 +,经过集成运放A1和A2后,输出电压uo的瞬 时极性为 + ,反馈电压uf的瞬时极性也为 +,由此可判断出反馈 电压增大,则净输入电压ui’=ui-uf减小,所以说该反馈是负反馈; 将输入端反馈节点a接地,输入信号仍可从反相端输入, 故是串 联反馈;在输出端将RL短接,由于输出电流的作用,反馈电压 uf依然存在,所以是电流反馈,由此可得该电路所引入的反馈 是电流串联负反馈。
图6.1.4 分立元件放大电路反馈极性的判断
三、 直流反馈与交流反馈的判断
电路
直流通路
交流通路
图6.1.6 直流反馈与交流反馈的判断(一) 无交流反馈
引入直流负反馈
图6.1.6 直流反馈与交流反馈的判断(二)
无直流反馈 引入交流负反馈
图6.1.7 例6.1.1 电路图
返回
6.2 交流负反馈放大电路的四种组态
二、 串联反馈和并联反馈
图6.2.7 电压反馈与电流反馈的判断(二)
返回
图6.2.8 例图6.2.1 电路图
图6.2.9 例图6.2.2 电路图
返回
【例1】在图1所示电路中是否引入了反馈?若引入了反馈, 试判断其反馈极性和反馈类型。
解 该电路是两级放大电路,电阻R2和R4引入的是局部反馈, 即对于第一级集成运放A1由R2引入了电压并联负反馈,对于第 二级A2由R4引入的也是电压并联负反馈。另外,一条导线将输 出回路和输入回路连接了起来,因此整个电路也引入了反馈, 故将此称为级间反馈。
放大倍数:
A iif
Io Ii
图6.2.5 电流并联负反馈电路
归纳:(1)放大电路中应引入电压/电流负反馈取决于负载 欲得到稳定的电压,还是稳定的电流。
(2)放大电路中应引入串联/并联负反馈取决于输入信 号源是恒压源(近似恒压源)还是恒流源(近似恒流源) 。
返回
6.2.3 反馈组态的判断 一、电压反馈与电流反馈的判断:负载短路法
相关文档
最新文档