[工學(xué)]第5章 反饋放大電路課件

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1、工學(xué)第5章 反饋放大電路第五章第五章 反饋放大電路反饋放大電路國(guó)家級(jí)精品課程國(guó)家級(jí)精品課程南京航空航天大學(xué)南京航空航天大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院工學(xué)第5章 反饋放大電路5.1 反饋的基本概念與分類(lèi)反饋的基本概念與分類(lèi) 5.1.1 反饋的基本概念反饋的基本概念 5.1.2 反饋的分類(lèi)與判斷反饋的分類(lèi)與判斷5.2 負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響5.3 深度負(fù)反饋放大電路的分析計(jì)算深度負(fù)反饋放大電路的分析計(jì)算5.4 負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性分析負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性分析第五章第五章 反饋放大電路反饋放大電路工學(xué)第5章 反饋放大電路5.1 反饋的基本概念與分類(lèi)反饋的基本概念與分類(lèi) 反

2、饋反饋是指將放大電路輸出信號(hào)是指將放大電路輸出信號(hào)( (輸出電壓或電流輸出電壓或電流) )的一部分或全部，通過(guò)反饋網(wǎng)絡(luò)的一部分或全部，通過(guò)反饋網(wǎng)絡(luò)( (反饋通路反饋通路) )回送回送到放大電路輸入端到放大電路輸入端( (或輸入回路或輸入回路) )的一種工作方式。的一種工作方式。5.1.1 反饋的基本概念反饋的基本概念1C CCV CRLR ou 2CB1R CEuCi BEuBiSR iu SuB2RER EC CTI（穩(wěn)穩(wěn)定定） C I EERI BEU BI電流負(fù)反饋電流負(fù)反饋工學(xué)第5章 反饋放大電路AiXoXioXAX 沒(méi)有引入反饋沒(méi)有引入反饋開(kāi)環(huán)開(kāi)環(huán)AiXoXiXFfX+_引入反饋引入

3、反饋閉環(huán)閉環(huán)ifoXAX 工學(xué)第5章 反饋放大電路 若引回的信號(hào)削弱了輸入信號(hào)，就稱(chēng)為若引回的信號(hào)削弱了輸入信號(hào)，就稱(chēng)為負(fù)反負(fù)反饋饋。若引回的信號(hào)增強(qiáng)了輸入信號(hào)，就稱(chēng)為。若引回的信號(hào)增強(qiáng)了輸入信號(hào)，就稱(chēng)為正反正反饋饋。這里所說(shuō)的信號(hào)一般是指交流信號(hào)，所這里所說(shuō)的信號(hào)一般是指交流信號(hào)，所以判斷正負(fù)反饋，就要判斷反饋信號(hào)與輸入以判斷正負(fù)反饋，就要判斷反饋信號(hào)與輸入信號(hào)的相位關(guān)系，同相是信號(hào)的相位關(guān)系，同相是正反饋正反饋，反相是，反相是負(fù)負(fù)反饋反饋。5.1.2 反饋的分類(lèi)與判斷反饋的分類(lèi)與判斷一一. .正反饋與負(fù)反饋正反饋與負(fù)反饋工學(xué)第5章 反饋放大電路如何判別如何判別正反饋正反饋還是還是負(fù)反饋負(fù)反

4、饋?采用交流電位的采用交流電位的瞬時(shí)極性法瞬時(shí)極性法瞬時(shí)極性瞬時(shí)極性設(shè)設(shè)“地地”點(diǎn)電位為零，如果某點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電位為零，如果某點(diǎn)對(duì)“地地”的交流電壓處的交流電壓處于正半周，則該點(diǎn)交流電位的瞬時(shí)極性為正，在負(fù)半周于正半周，則該點(diǎn)交流電位的瞬時(shí)極性為正，在負(fù)半周為負(fù)為負(fù)CRLR ouBRBCESR iu Su1t2t(V)iut(V)out工學(xué)第5章 反饋放大電路（1 1）先設(shè)輸入端（一般為輸入級(jí)的基極）為正（）先設(shè)輸入端（一般為輸入級(jí)的基極）為正（+ +）（2 2）按照放大、反饋信號(hào)傳遞途徑逐級(jí)推出各相關(guān)點(diǎn)的）按照放大、反饋信號(hào)傳遞途徑逐級(jí)推出各相關(guān)點(diǎn)的 瞬時(shí)極性瞬時(shí)極性瞬時(shí)極性法瞬時(shí)極性法T+VCC

5、(+)+VCC(+)T(-)(+)+VCCT(+)(+)工學(xué)第5章 反饋放大電路（3 3）最后判斷反饋信號(hào)的瞬時(shí)極性。）最后判斷反饋信號(hào)的瞬時(shí)極性。若反饋信號(hào)削弱輸入信號(hào)，則為負(fù)反饋，否則為正反饋若反饋信號(hào)削弱輸入信號(hào)，則為負(fù)反饋，否則為正反饋 反饋到輸入端的信號(hào)的瞬時(shí)極性用反饋到輸入端的信號(hào)的瞬時(shí)極性用 或或 表示表示+工學(xué)第5章 反饋放大電路例例1ui+uf-+正反饋正反饋加入反饋后，凈輸入信號(hào)加入反饋后，凈輸入信號(hào)| Xi | | Xi | ，輸出輸出幅度增加幅度增加 。fiiduuu _uo+ +AR1R3R2+uid-_ +工學(xué)第5章 反饋放大電路例例2ui+uf-負(fù)反饋負(fù)反饋加入反

6、饋后，凈輸入信號(hào)加入反饋后，凈輸入信號(hào)| Xi | 1，稱(chēng)為，稱(chēng)為深度負(fù)反饋深度負(fù)反饋，此時(shí)，此時(shí)Af=1/F在深度負(fù)反饋的情況下，放大倍數(shù)只與反饋在深度負(fù)反饋的情況下，放大倍數(shù)只與反饋網(wǎng)絡(luò)有關(guān)。網(wǎng)絡(luò)有關(guān)。一、對(duì)放大倍數(shù)的影響一、對(duì)放大倍數(shù)的影響工學(xué)第5章 反饋放大電路二、減小非線性失真和抑制干擾二、減小非線性失真和抑制干擾Auiuo加反饋前加反饋前加反饋后加反饋后ufuiudAF+ 改善改善uo工學(xué)第5章 反饋放大電路三、對(duì)通頻帶的影響三、對(duì)通頻帶的影響引入負(fù)反饋使電路的通頻帶寬度增加引入負(fù)反饋使電路的通頻帶寬度增加of)1(BAFB fABo AAfBf工學(xué)第5章 反饋放大電路四、對(duì)輸入、

7、輸出電阻的影響四、對(duì)輸入、輸出電阻的影響1. 串聯(lián)負(fù)反饋使電路的輸入電阻增加串聯(lián)負(fù)反饋使電路的輸入電阻增加iif)1(RFAR fiiUUU同一輸入電壓下，輸同一輸入電壓下，輸入電流減小，輸入電入電流減小，輸入電阻增大阻增大AFRi+_+_+_UfiURiRif+_UiIi串聯(lián)負(fù)反饋放大電路的簡(jiǎn)化方框圖串聯(lián)負(fù)反饋放大電路的簡(jiǎn)化方框圖 工學(xué)第5章 反饋放大電路理解：理解：串聯(lián)負(fù)反饋相當(dāng)于在輸入回路中串聯(lián)了串聯(lián)負(fù)反饋相當(dāng)于在輸入回路中串聯(lián)了一個(gè)電阻，故輸入電阻增加。一個(gè)電阻，故輸入電阻增加。注意：注意：串聯(lián)負(fù)反饋只增大反饋環(huán)內(nèi)的輸入電阻。串聯(lián)負(fù)反饋只增大反饋環(huán)內(nèi)的輸入電阻。ifB21Bif/RRR

8、R iif)1(RFAR 工學(xué)第5章 反饋放大電路2. 并聯(lián)負(fù)反饋使電路的輸入電阻減小并聯(lián)負(fù)反饋使電路的輸入電阻減小FARR 1iiffiiIII 同一輸入電壓下，輸同一輸入電壓下，輸入電流增大，輸入電入電流增大，輸入電阻減小阻減小理解：理解：并聯(lián)負(fù)反饋相當(dāng)于在輸入回路中并聯(lián)了并聯(lián)負(fù)反饋相當(dāng)于在輸入回路中并聯(lián)了一條支路，故輸入電阻減小。一條支路，故輸入電阻減小。并聯(lián)負(fù)反饋放大電路的簡(jiǎn)化方框圖并聯(lián)負(fù)反饋放大電路的簡(jiǎn)化方框圖 工學(xué)第5章 反饋放大電路3. 電壓負(fù)反饋使電路的輸出電阻減小電壓負(fù)反饋使電路的輸出電阻減小)1(oofFARRoo 理解：理解：電壓負(fù)反饋目的是阻止電壓負(fù)反饋目的是阻止 u

9、uo o的變化，穩(wěn)定輸出電壓的變化，穩(wěn)定輸出電壓。輸出電阻越小，輸出電壓越穩(wěn)定。輸出電阻越小，輸出電壓越穩(wěn)定。 fiXX oooooioooooUFARIXARIU FARIUR oooooof1工學(xué)第5章 反饋放大電路理解：理解：電流負(fù)反饋目的是阻止電流負(fù)反饋目的是阻止 i io o的變化，穩(wěn)定的變化，穩(wěn)定輸出電流輸出電流。放大電路空載時(shí)可放大電路空載時(shí)可等效為右圖框中電等效為右圖框中電流源：流源：輸出電阻越大，輸出電流越穩(wěn)定。輸出電阻越大，輸出電流越穩(wěn)定。4. 電流負(fù)反饋使電路的輸出電阻增加電流負(fù)反饋使電路的輸出電阻增加oosof)1(RFAR RoisoioRL注意：注意：電流負(fù)反饋只增

10、大反饋環(huán)內(nèi)的輸出電阻。電流負(fù)反饋只增大反饋環(huán)內(nèi)的輸出電阻。工學(xué)第5章 反饋放大電路五、負(fù)反饋的正確引入原則五、負(fù)反饋的正確引入原則要穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，應(yīng)引入直流負(fù)反饋。要穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，應(yīng)引入直流負(fù)反饋。要改善交流性能，應(yīng)引入交流負(fù)反饋。要改善交流性能，應(yīng)引入交流負(fù)反饋。要穩(wěn)定輸出電壓要穩(wěn)定輸出電壓( (即減小輸出電阻即減小輸出電阻) )，應(yīng)引入電，應(yīng)引入電 壓壓負(fù)反饋；要穩(wěn)定輸出電流負(fù)反饋；要穩(wěn)定輸出電流( (即增大輸出電阻即增大輸出電阻) )，應(yīng)引入，應(yīng)引入電流負(fù)反饋。電流負(fù)反饋。要提高輸入電阻，應(yīng)引入串聯(lián)負(fù)反饋；要減小輸入要提高輸入電阻，應(yīng)引入串聯(lián)負(fù)反饋；要減小輸入電阻，應(yīng)引入并聯(lián)負(fù)反饋。

11、電阻，應(yīng)引入并聯(lián)負(fù)反饋。工學(xué)第5章 反饋放大電路5.3 深度負(fù)反饋放大電路的分析計(jì)算深度負(fù)反饋放大電路的分析計(jì)算 ioXAX iofXFAXFX iifXXX )1(iiFAXX 深度負(fù)反饋的條件是深度負(fù)反饋的條件是1FA 0i X當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， 即即 fiXX 1 FA基本放大基本放大電路電路AiXoX反饋回路反饋回路FfX+iX工學(xué)第5章 反饋放大電路 (1)(1)對(duì)于串聯(lián)負(fù)反饋，反饋信號(hào)與輸入信號(hào)以電壓的對(duì)于串聯(lián)負(fù)反饋，反饋信號(hào)與輸入信號(hào)以電壓的 形式求和，形式求和， 和和 都是電壓量；都是電壓量； fXiX(2)(2)對(duì)于并聯(lián)負(fù)反饋，反饋信號(hào)與輸入信號(hào)以電流的對(duì)于并聯(lián)負(fù)反饋，反饋信號(hào)與

12、輸入信號(hào)以電流的形式求和，形式求和， 和和 都是電流量。都是電流量。iXfX串聯(lián)負(fù)反饋串聯(lián)負(fù)反饋： ifUU 并聯(lián)負(fù)反饋并聯(lián)負(fù)反饋：ifII 工學(xué)第5章 反饋放大電路例例1. 假設(shè)電路滿足深度負(fù)反饋條件，試估算假設(shè)電路滿足深度負(fù)反饋條件，試估算閉環(huán)電壓放大倍數(shù)閉環(huán)電壓放大倍數(shù)Auf 。R3+-串聯(lián)負(fù)反饋串聯(lián)負(fù)反饋： ifUU o323fURRRU 32iouf1RRUUA ifR0ofR+- +AR1R2+uid- iUfUoU工學(xué)第5章 反饋放大電路例例2. . 假設(shè)電路滿足深度負(fù)反饋條件，試估算假設(shè)電路滿足深度負(fù)反饋條件，試估算閉環(huán)電壓放大倍數(shù)閉環(huán)電壓放大倍數(shù)Auf 。并聯(lián)負(fù)反饋并聯(lián)負(fù)反饋

13、：ifII FofRUI 1iiRUI 1FioufRRUUA 1ifRR 0ofRRF_+ + R1R2AiIfIiIiUoU工學(xué)第5章 反饋放大電路例例3. 假設(shè)電路滿足深度負(fù)反饋條件，試估算假設(shè)電路滿足深度負(fù)反饋條件，試估算閉環(huán)電壓放大倍數(shù)閉環(huán)電壓放大倍數(shù)Auf 。R1+-串聯(lián)負(fù)反饋串聯(lián)負(fù)反饋： ifUU FofRIU LooRIU FLioufRRUUA ifR ofR+- +ARFRL+- iUfUoIoU工學(xué)第5章 反饋放大電路例例4. 假設(shè)電路滿足深度負(fù)反饋條件，試估算假設(shè)電路滿足深度負(fù)反饋條件，試估算閉環(huán)電壓放大倍數(shù)閉環(huán)電壓放大倍數(shù)Auf 。并聯(lián)負(fù)反饋并聯(lián)負(fù)反饋：ifII 1i

14、iRUI F33ofRRRII F33LoRRRRU 31F3Liouf)(RRRRRUUA 1ifRR ofR+-RF-+ +AR1R3RLR2 iUoUoIiIfI工學(xué)第5章 反饋放大電路例例5. 假設(shè)電路滿足深度負(fù)反饋條件，試估算假設(shè)電路滿足深度負(fù)反饋條件，試估算閉環(huán)電壓放大倍數(shù)閉環(huán)電壓放大倍數(shù)Auf 。串聯(lián)負(fù)反饋串聯(lián)負(fù)反饋：ifUU oF1E1EfURRRU 1EFiouf1RRUUA 12B11Bif12B11Bif/RRRRRR 0of R工學(xué)第5章 反饋放大電路例例6. 假設(shè)電路滿足深度負(fù)反饋條件，試估算假設(shè)電路滿足深度負(fù)反饋條件，試估算閉環(huán)電壓放大倍數(shù)閉環(huán)電壓放大倍數(shù)Auf 。

15、串聯(lián)負(fù)反饋串聯(lián)負(fù)反饋：ifUU o3CLe3)1(IRRI )/(E11E3e3e3RRRIU 11E1Ee3fRRRUU 3CL3CL1E3E11E3EioufRRRRRRRRRUUA of3Cof/ RRR if2if/ RRR 工學(xué)第5章 反饋放大電路例例7. 假設(shè)電路滿足深度負(fù)反饋條件，試估算假設(shè)電路滿足深度負(fù)反饋條件，試估算閉環(huán)電壓放大倍數(shù)閉環(huán)電壓放大倍數(shù)Auf 。并聯(lián)負(fù)反饋并聯(lián)負(fù)反饋：ifII 1iiRUI FofRUI 1FioufRRUUA 1ifRR 0of R工學(xué)第5章 反饋放大電路一、產(chǎn)生自激振蕩的原因與條件一、產(chǎn)生自激振蕩的原因與條件5.4 負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性分析負(fù)

16、反饋放大電路的穩(wěn)定性分析產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因 在高頻區(qū)或低頻區(qū)產(chǎn)生的在高頻區(qū)或低頻區(qū)產(chǎn)生的附加相移附加相移達(dá)到達(dá)到180180 ，使中，使中頻區(qū)的負(fù)反饋在高頻區(qū)或低頻區(qū)變成了正反饋，當(dāng)滿足了一頻區(qū)的負(fù)反饋在高頻區(qū)或低頻區(qū)變成了正反饋，當(dāng)滿足了一定的幅值條件時(shí)，便產(chǎn)生自激振蕩。定的幅值條件時(shí)，便產(chǎn)生自激振蕩。FA和和工學(xué)第5章 反饋放大電路產(chǎn)生自激振蕩的條件產(chǎn)生自激振蕩的條件 幅度條件幅度條件1|FA沒(méi)有輸入也會(huì)有輸出沒(méi)有輸入也會(huì)有輸出相位條件相位條件AF= A+ F=(2n+1) n=0,1,2,31FAFAAA1=fFA1= 0 1FA工學(xué)第5章 反饋放大電路二、自激振蕩的的判斷方法二、自激振蕩

17、的的判斷方法當(dāng)相位條件滿足時(shí)，若相應(yīng)有當(dāng)相位條件滿足時(shí)，若相應(yīng)有 ，1|FA則負(fù)反饋放大器將產(chǎn)生自激振蕩。則負(fù)反饋放大器將產(chǎn)生自激振蕩。 5j11j12 . 0j1105fffA時(shí)時(shí),若所對(duì)應(yīng)的若所對(duì)應(yīng)的 180AF dB0|lg20|lg20 FA當(dāng)負(fù)反饋放大器的當(dāng)負(fù)反饋放大器的，則有可能會(huì)產(chǎn)生自激振蕩。，則有可能會(huì)產(chǎn)生自激振蕩。工學(xué)第5章 反饋放大電路破壞自激振蕩條件破壞自激振蕩條件1 FA1 FA 180fa 180fa 或或1m GFA 180fa 1 FA 180mfa 或?qū)憺榛驅(qū)憺槠渲衅渲蠫m增益裕度增益裕度，一般要求一般要求Gm 10dB m相位裕度相位裕度，一般要求一般要求 m

18、 45 保證可靠穩(wěn)定，保證可靠穩(wěn)定，留有余地。留有余地。三、負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定裕度三、負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定裕度工學(xué)第5章 反饋放大電路穩(wěn)定裕度穩(wěn)定裕度：放大器遠(yuǎn)離自激的程度。：放大器遠(yuǎn)離自激的程度。 dBlg20cmffFAG 0AFm180ff 增益裕度增益裕度相位裕度相位裕度工學(xué)第5章 反饋放大電路四、負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性分析四、負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性分析FAFA1lg20lg20lg20 環(huán)路增益的幅頻響應(yīng)寫(xiě)為環(huán)路增益的幅頻響應(yīng)寫(xiě)為一般一般F與頻率無(wú)關(guān)，與頻率無(wú)關(guān)， 則則F1lg20的幅頻響應(yīng)是一條水平線的幅頻響應(yīng)是一條水平線利用波特圖分析利用波特圖分析關(guān)鍵作出關(guān)鍵作出A的幅頻響應(yīng)和相頻

19、響應(yīng)波特圖的幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)波特圖F1lg20水平線水平線Alg20 與與的交點(diǎn)為的交點(diǎn)為F1lg20Alg20 1 FA即該點(diǎn)滿足即該點(diǎn)滿足工學(xué)第5章 反饋放大電路(2) 作作F1lg20水平線水平線判斷穩(wěn)定性方法步驟判斷穩(wěn)定性方法步驟(1) 作出作出A的幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)波特圖的幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)波特圖F1lg20在水平線在水平線Alg20 與與的交點(diǎn)作垂線交相頻響應(yīng)曲線的一點(diǎn)的交點(diǎn)作垂線交相頻響應(yīng)曲線的一點(diǎn)(3) 判斷是否滿足相位裕度判斷是否滿足相位裕度若該點(diǎn)若該點(diǎn) 180| a 滿足相位裕度，穩(wěn)定；否則不穩(wěn)定。滿足相位裕度，穩(wěn)定；否則不穩(wěn)定。在相頻響應(yīng)的在相頻響應(yīng)的點(diǎn)處作垂線交點(diǎn)處作垂線交 于于P點(diǎn)點(diǎn) 180| a Alg20 若若P點(diǎn)在點(diǎn)在 水平線之下，穩(wěn)定；否則不穩(wěn)定。水平線之下，穩(wěn)定；否則不穩(wěn)定。F1lg20或或工學(xué)第5章 反饋放大電路基本放基本放大電大電 1點(diǎn)點(diǎn) FA基本放基本放大大 |F|120lg 反饋深度越深，反饋深度越深，越容易自激。越容易自激。F越大，水平線越大，水平線下移，越下移，越F1lg20容易自激容易自激F越大，表明越大，表明反饋深度越深反饋深度越深例例: Fu=0.01，判斷放大電路是否穩(wěn)定。，判斷放大電路是否穩(wěn)定。 點(diǎn)P工學(xué)第5章 反饋放大電路 第五章第五章 The END模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)教程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)教程