反馈放大电路

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号此是时电反流馈相信加号减与的输关入系信。号
• 反馈信号与输入信号是加电在压放相大加电减的路关输系入。回路的 同一个电极,则为并联反馈;反之,加在放大 电路输入回路的两个电极,则为串联反馈。
对于三极管来说,反馈信号与输入信号同时加在输 入三极管的基极或发射极,则为并联反馈;一个加在基 极一个加在发射极则为串联反馈。
6.1.1 反馈的定义
• 反馈就是将输出信号的一部分或者全部通过一定的路径 送回到放大电路的输入回路,与原输入信号相加或相减 后再作用到放大电路的输入端。
• 放大电路无反馈时称开环,放大电路有反馈时称闭环。 • 反馈必须有反馈网络,它在输出与输入端的不同连接方
式构成不同的反馈类型,具有不同的功能。
在此还要注意的是X i 、X f和 X可o 以是 电压信号,也可以是电流信号。
1.当它们都是电压信号时,A A 和 Af 是电压放大倍数。
、Af
、F
无量纲,
2.当它们都是电流信号时,A 、Af 、F 无量纲, A 和 Af 是电流放大倍数。 3.当它们既有电压信号也有电流信号时,A 、
Af、F 有量纲,A 和 Af也有专门的放大倍数 称谓。
电流反馈:反馈信号的大小与输出电流成比
、串)。判断例方的法反:馈称为电流反馈。 将负载两端的输出电压“短路”,若反
馈信号为零,则为电压反馈;若反馈信号仍 然存在,则为电流反馈。
6.1.5 串联反馈和并联反馈
串联反馈和并联反馈反映了反馈网络与放大电路在 输入端的两种接法。(三个信号以此电时压反或馈电信流号相与加输减入)信
电流负反馈可以 使输出电阻增加。
电流并联负反馈为例,
图6.13为求输出电阻的等
效电这路与。电将流负负载反电馈阻可开以路使输出
电,流在稳输定出是端相加一入致一的个。等输效出电阻大,
负的反电馈压放V大‘o电,路并接令近输电入流信源号的特图性6,.13 电流负反馈对输出电阻的影响
输源出为电零流,的即稳V定S性=0就。好可。得:
ωH f
有反馈时的通频带fF = (1+AF) fH 负反馈放大电路扩展通频带后仍然有
增益与通频带之积为常数:
Amf ωHf
Am (1 (1
AmF AmF )5 减少非线性失真
负反馈可以改善放大电路的 非线性失真,但是只能改善反馈环 内产生的非线性失真。
加入负反馈改善非线性因加入负反馈放大电路的输出幅度 失真,可通过图来加以下号说降,明,使。不加失好入比负对反,馈因以此后必的须输要出加幅大度输基入本信达 真的反馈信号,使净输到入原产来生有相失真时的输出幅度才有意义。 反的失真,从而弥补了放大电路 本身的非线性失真。
1
A A F
A F 称为环路增益。
Af
A
F
Af
61.2A.A2F
反馈深度
1 A F
称为反馈深度
它反映了反馈对放大电路影响的程度。
可分为下列三种情况
(1)当 1 A F >1时, Af < A ,相当负反馈 (2)当 1 A F <1时, Af > A ,相当正反馈
(3)当 1 A F =0 时, Af = ∞, 相当于输入 为零时仍有输出,故称为“自激状态”。
根据图6.8可以推导出反馈放大电路的基本方
程。放大电路的开环放大倍数:
A
X o X d
反馈网络的反馈系数:
F
X f X o
放大电A路f 的闭XX环oi 放大倍数:
以上几个量都
采用了复数表示,
因为要考虑实际电
路的相移。由于:
X d X i X f
Af
X o X i
A X d X d X f
A X d X d FA X d
6.3.2 负反馈对输入电阻的影响
负反馈对输入电阻的影响与反馈加入的方式有关, 即与串联或并联反馈有关,而与电压或电流反馈无关。
(1) 串联负反馈使输入电阻增加 串联负反馈输入端的电路结构形式如图6.10所示。 有反馈的输入电阻为:
Rif
Vi Ii
Vd
Ii
Vf
Vd
Vd AvvFvv Ii
(1
• 图中:
• X i 是输入信号,
• X f 是反馈信号, • X d 称为净输入信号
所以有:
X d X i X f
图6.1 反馈概念方框图
三极管的电压净输入信号是Ube
差动放大电路和集成运放的电压净输入信号是(UP-UN)
6.1.2 负反馈和正反馈
• 负反馈—Xi不变,加入反馈后,净输入信号| Xd | < | Xi | ,输出幅度下降。
uo - - - - - - - - - - -
• (2)电压并联负反 馈
电压负反馈
的重要特点是电 RL uo i f id
路的输出电压趋 向于维持恒定。
uo - - - - - - - - - - -
• (3)电流串联负反 馈
电流负反馈
的重要特点是电 RL io u f ud
图6.14 负反馈对通频带的影响
无反馈时的通频带f = f H-fL f H 有反馈时的放大电路高频段的增益为
A (
j
)
1
Am
j
Af
(
j
)
1
H A( j) A( j)
Am /(1
F Am
F
1 )
Am
/(1
j H
)
Am F /(1 Amf
j H
)
1 j ω
1 j ω
ωH (1 Am F )
第6章 反馈放大电路
• 6.1 反馈的基本概念与分类 • 6.2 负反馈放大电路的方框图及增益的
一 般表达式 • 6.3 负反馈对放大电路性能的改善 • 6.4 负反馈放大电路的分析方法 • 6.5 负反馈放大电路的稳定问题
本章基本教学要求
掌握反馈放大电路类型和极性的判断,
负反馈对放大电路性能的影响,深度负
压负反馈为例,有:
图6.12 电压负反馈对输出电阻的影响
I'o
V 'o
Avo Ro
X
d
V 'o Avo X f Ro
V 'o AvoFV 'o Ro
V 'o (1 AvoF ) 负R载o 开路
Rof
V 'o I'o
1
Ro Avo
F
式中 Av是o 负载开路时的电压放大倍数。
(2) 电流负反馈使输出电阻增加
路的输出电流趋 向于维持恒定。
io - - - - - - - - - - -
• (4)电流并联负反 馈
电流负反馈
的重要特点是电 RL io i f id
路的输出电流趋 向于维持恒定。
io - - - - - - - - - - -
例题6.1:试判断图6.6所示电路 的反馈组态。 解: 根据瞬时极性法, 见图中的红色“+”、 “-”号,可知经电阻R1 加在基极B1上的是并联 负反馈。因反馈信号与
正反馈—Xi 不变,加入反馈后,净输入信号| Xd | > | Xi | , 输出幅度增加 。
正反馈和负反馈的判断法之一:瞬时极性法
在放大电路的输入端,假设一个输入信号对地的极性, 可用“+”、“-”或“↑”、“↓”表示。按信号传输方向 依次判断相关点的瞬时极性,直至判断出反馈信号的瞬时 极性。
如果反馈信号的瞬时极性起到使净输入削弱的作用,
输出电流成比例,故又
图6.6 例题6.1图
为电流反馈。结论:是 电流并联负反馈。
经Rf 加在E1上是负反馈。反馈信号和输入信 号加在T1两个输入电极,故为串联反馈。
结论:电压串联负反馈。
例题6.2:试判断图6.7所示电路 的反馈组态。
解: 根据瞬时极性 法,见图中的红色
“+”、“-” 号, 可知是负反馈。
Ais X d Ais X f Ais FI'o
式中Ais是负载短路 时的开环增益,即将负
V 'o Ro
Rof
AisFI'o I'o (1 AisF )I'o
V 'o I'o
(1
Ais F )Ro
载短路,把电压源转换 为电流源,再将负载开 路的增益
6.3.4 扩展频带
放大电路加入负反馈后,增益下降,但通 频带却加宽了,如图6.14所示。
例6.3 :求图6.9电路的电压放大倍数。
解:在求电压放大 倍数表达式时,可
以把A1和A2看成一 个放大器,见图中
棕色线框。
可判断出该电
路是电压串联负反
图6.9 例题6.3电路图
馈,在输入端以电 压形式叠加。
Avv
1
R5 R6
该电路相当同相比例运算电
6.3 负反馈对放大电路性能的改善
负反馈是改善放大电路性能的重要技术措 施,广泛应用于放大电路和反馈控制系统之中。
反馈信号和输入信号加于输入回路两点即串联反 馈时,瞬时极性相同的为负反馈,瞬时极性相反的是 正反馈。对三极管来说这两点是基极和发射极,对运 算放大器来说是同相输入端和反相 输入端。
6.1.6 交流负反馈的四种组态
• (1)电压串联负反馈
电压负反馈 的重要特点是电
RL
uo
u f
ud
路的输出电压趋 向于维持恒定。
6.2.3 环路增益 A F
环路增益 A F 是指放大电路和反馈
网络所形成环路的增益,当 A F >>1时
称为深度负反馈,与 1+ A F >>1相当。
于是闭环放大倍数:
Af
1
A A F
1 F
在深度负反馈条件下,闭环放大倍数 近似等于反馈系数的倒数,与有源器件的 参数基本无关。
一般反馈网络是无源元件构成的, 其稳定性优于有源器件,因此深度负反馈 时的放大倍数比较稳定。
Rif
Vi Ii
Vi Id
If
Vi Id FivVo
Vi Id Id Avi Fiv
1
rid Avi
Fiv
6.3.3 负反馈对输出电阻的影响
(1) 电压负反馈使输出电阻减小
电压负反馈可以使输出
电阻减小,这与电压负反馈
可以使输出电压稳定是相一
致的。输出电阻小,带负载
能力强,输出电压的变化就
小,稳定性就好。以串联电
反馈下的闭环增益。
正确理解虚短和虚断和公式
A f
A 1 A F
的含义,根据要求引入负反馈,以及
自激振荡的条件。 一般了解自激振荡消除的原理
本章重点内容
正确判断放大电路的反馈类型 负反馈对放大电路性能的影响 深度负反馈放大电路电压放大倍 数的计算
6.1 反馈的基本概念与分类
• 6.1.1 反馈的基本概念 • 6.1.2 负反馈和正反馈 • 6.1.3 交流反馈和直流反馈 • 6.1.4 电压反馈和电流反馈 • 6.1.5 串联反馈和并联反馈 • 6.1.6 交流负反馈的四种组态
因反馈信号和
输入信号加在运放
图6.7 例题6.2图
A1的两个输入端, 故为串联反馈。
因反馈信号与输出电压成比例,故为电压反 馈。结论:交直流串联电压负反馈。
动画6-2
6.2 反馈放大电路的方框图及增益的一般表达式
6.2.1 闭环放大倍数的一般表达式 6.2.2 反馈深度 6.2.3 环路增益
6.2.1闭环放大倍数的一般表达式
对于运算放大器来说,反馈信号与输入信号同时 加在同相输入端或反相输入端,则为并联反馈;一个加 在同相输入端一个加在反相输入端则为串联反馈。
正反馈和负反馈的判断法之二:
• 在明确串联反馈和并联反馈后,正反馈和负反馈可 用下列规则来判断:
• 反馈信号和输入信号加于输入回路一点即并联反馈 时,瞬时极性相同的为正反馈,瞬时极性相反的是 负反馈;
6.3.1 提高增益的恒定性 6.3.2 负反馈对输入电阻的影响 6.3.3 负反馈对输出电阻的影响 6.3.4 扩展频带 6.3.5 减少非线性失真 6.3.6 负反馈对噪声、干扰和温漂的影响
6.3.1 提高增益的恒定性
根据负反馈基本方程,不论何种负反馈,都使
反馈放大倍数下降1+AF倍,不同的反馈组态A、F
AvvFvv )
Vd Ii
(1 AvvFvv)Ri
式中Ri = rid 。
图6.10 串联负反馈对 输入电阻的影响
(2)并联负反馈使输入电阻减小
并联负反馈输入端的电路结构形式如图6.11所
示。对电压并联负反
馈和电流并联负反馈
效果相同,只要是并
联负反馈就可使输入
电阻减小。有反馈的
输入电阻为:
图6.11 并联负反馈对 输入电阻的影响
的量纲不同,但AF无量纲。对电压串联负反馈:
Avvf
X o X i
Vo Vi
1
Avv Avv
Fvv
在负反馈条件下增益的稳定性得到了提高,这里
增益应该与反馈组态相对应
dAf
(1
AF ) dA AF (1 AF )2
dA
dA (1 AF )2
dAf 1 dA Af (1 AF ) A
有反馈时增益的稳定性比无反馈时提高了(1+AF)倍。
则为负反馈;增强为正反馈。
动画6-1
6.1.3 交流反馈和直流反馈
• 反馈信号只有交流成分时为交流反馈,反馈 信号只有直流成分时为直流反馈,既有交流 成分又有直流成分时为交直流反馈。
• 主要研究交流反馈对放大电路性能的影响。
6.1.4 电压反馈和电流反馈
电压反电馈压:反反馈馈信和号电的流大反小馈与输反出映电了压反成馈比网络与 放大电路在例输的反出馈端称的为两电种压接反法馈;(与负载的并
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