第五章第五章 反馈放大电路反馈放大电路5.1 5.1 反馈的基本概念反馈的基本概念5.2 5.2 负反馈放大器的四种类型负反馈放大器的四种类型5.3 5.3 负反馈对放大器性能的影响负反馈对放大器性能的影响5.4 5.4 负反馈放大器的计算负反馈放大器的计算5.5 5.5 负反馈放大器的自激振荡及消除方法负反馈放大器的自激振荡及消除方法一、反馈与反馈极性一、反馈与反馈极性一、反馈与反馈极性一、反馈与反馈极性输入量：输入量：u ui i、u ubebe、i ib b输出量：输出量：u uo o、u ucece、i ic c反反反反馈馈馈馈将将将将电电电电子子子子系系系系统统统统输输输输出出出出回回回回路路路路的的的的电电电电量量量量（电电电电压压压压或或或或电电电电流流流流），以以以以一一一一定定定定的方式送回到输入回路，并与输入信号合成的过程。的方式送回到输入回路，并与输入信号合成的过程。的方式送回到输入回路，并与输入信号合成的过程。的方式送回到输入回路，并与输入信号合成的过程。5.1 认识反馈放大电路认识反馈放大电路正向传输正向传输正向传输正向传输信号从输入端到输出端的传输。信号从输入端到输出端的传输。信号从输入端到输出端的传输。信号从输入端到输出端的传输。TUBEICICUEIB1、反馈：、反馈：例如：稳定工作点电路：例如：稳定工作点电路：例如：稳定工作点电路：例如：稳定工作点电路：U UB B一定一定开环与闭环开环与闭环电电路路中中只只有有正正向向传传输输，没没有有反向传输，称为反向传输，称为开环状态。开环状态。正向传输正向传输信号从输信号从输入端到输出端的传输。入端到输出端的传输。反向传输反向传输信号信号从输出端到输入端从输出端到输入端的传输。的传输。既既既既有有有有正正正正向向向向传传传传输输输输，又又又又有有有有反反反反馈馈馈馈 称为称为称为称为闭环状态闭环状态。信号的正向传输信号的正向传输信号的正向传输信号的正向传输反馈传输反馈传输(通路通路)（反馈网络）（反馈网络）例：基本放大器，无反馈，净输入量例：基本放大器，无反馈，净输入量ube=ui，电压放大倍数为：电压放大倍数为：2.负反馈与正反馈（反馈极性负反馈与正反馈（反馈极性）负反馈：负反馈：负反馈：负反馈：反馈信号与输入信号极性相反，使净输入量减小，反馈信号与输入信号极性相反，使净输入量减小，反馈信号与输入信号极性相反，使净输入量减小，反馈信号与输入信号极性相反，使净输入量减小，放大倍数减小。放大倍数减小。放大倍数减小。放大倍数减小。引入反馈后，净输入量引入反馈后，净输入量ube =ui- uf ，电压放大倍数为：电压放大倍数为：可见，净输入量减小，放大倍数减小，所以是负反馈。可见，净输入量减小，放大倍数减小，所以是负反馈。正反馈正反馈正反馈正反馈；反馈信号与输入信号极性相同，反馈信号与输入信号极性相同，反馈信号与输入信号极性相同，反馈信号与输入信号极性相同，引入反馈后使引入反馈后使引入反馈后使引入反馈后使净输入量增加，放大倍数增加。净输入量增加，放大倍数增加。净输入量增加，放大倍数增加。净输入量增加，放大倍数增加。反馈极性判定方法反馈极性判定方法“瞬时极性法瞬时极性法”用用用用“瞬时极性法瞬时极性法瞬时极性法瞬时极性法”判断反馈极性：判断反馈极性：判断反馈极性：判断反馈极性： 假设某一瞬时，在放大电路的输入端加入一假设某一瞬时，在放大电路的输入端加入一假设某一瞬时，在放大电路的输入端加入一假设某一瞬时，在放大电路的输入端加入一个正极性的输入信号，按信号传输方向依次判断个正极性的输入信号，按信号传输方向依次判断个正极性的输入信号，按信号传输方向依次判断个正极性的输入信号，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相关点的瞬时极性，直至判断出反馈信号的瞬时相关点的瞬时极性，直至判断出反馈信号的瞬时相关点的瞬时极性，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使净输入减小，极性。如果反馈信号的瞬时极性使净输入减小，极性。如果反馈信号的瞬时极性使净输入减小，极性。如果反馈信号的瞬时极性使净输入减小，则为负反馈；反之为正反馈。则为负反馈；反之为正反馈。则为负反馈；反之为正反馈。则为负反馈；反之为正反馈。反馈极性反馈极性判定方法判定方法“瞬时极性法瞬时极性法”例题例题:试判断下列电路中反馈支路的反馈极性。试判断下列电路中反馈支路的反馈极性。试判断下列电路中反馈支路的反馈极性。试判断下列电路中反馈支路的反馈极性。串联反馈：串联反馈：串联反馈：串联反馈：输入量与反馈量作用在不同的两点上，若输入量与反馈输入量与反馈量作用在不同的两点上，若输入量与反馈输入量与反馈量作用在不同的两点上，若输入量与反馈输入量与反馈量作用在不同的两点上，若输入量与反馈量的瞬时极性相同为负反馈，瞬时极性相反为正反馈。量的瞬时极性相同为负反馈，瞬时极性相反为正反馈。量的瞬时极性相同为负反馈，瞬时极性相反为正反馈。量的瞬时极性相同为负反馈，瞬时极性相反为正反馈。并联反馈：并联反馈：并联反馈：并联反馈：输入量与反馈量作用在同一点上，若反馈元件两端瞬时输入量与反馈量作用在同一点上，若反馈元件两端瞬时输入量与反馈量作用在同一点上，若反馈元件两端瞬时输入量与反馈量作用在同一点上，若反馈元件两端瞬时极性相反为负反馈，瞬时极性相同为正反馈。极性相反为负反馈，瞬时极性相同为正反馈。极性相反为负反馈，瞬时极性相同为正反馈。极性相反为负反馈，瞬时极性相同为正反馈。+V+_-+1RR6ccRO2u4uRi3R7RC1C2C4集成运放的反馈极性集成运放的反馈极性集成运放的反馈极性集成运放的反馈极性判断方法：判断方法：判断方法：判断方法：负反馈：负反馈：负反馈：负反馈：反馈元件接反馈元件接反馈元件接反馈元件接在运放的反相输入；在运放的反相输入；在运放的反相输入；在运放的反相输入；正反馈：正反馈：正反馈：正反馈：反馈元件接反馈元件接反馈元件接反馈元件接在运放的同相输入端。在运放的同相输入端。在运放的同相输入端。在运放的同相输入端。二、反馈放大电路的一般表示式二、反馈放大电路的一般表示式A称为开环称为开环放大倍数放大倍数反馈反馈：AF称为闭环放大倍数称为闭环放大倍数AF=Xo / Xi反馈信号反馈信号F称为反馈系数称为反馈系数1 1 1 1、负反馈放大电路的方框图、负反馈放大电路的方框图、负反馈放大电路的方框图、负反馈放大电路的方框图输出信号输出信号基本放大电基本放大电路路A反馈网络反馈网络F放大放大：迭加：迭加：+ 输入信号输入信号净输入信号净输入信号设设Xf与与Xi同同相相负反馈放大器负反馈放大器2、负反馈放大器的一般关系、负反馈放大器的一般关系闭环放大倍数：闭环放大倍数：放大放大：反馈反馈：迭加：迭加：AF=Xo / Xi =Xo / (Xd+ Xf)= Xo / ( +F Xo) =XoA11A+F=A1+AF关于反馈深度的讨论关于反馈深度的讨论称为反馈深度称为反馈深度一般负反馈一般负反馈深度负反馈深度负反馈深度负反馈深度负反馈正反馈正反馈自激振荡自激振荡1+AF值越大，值越大，反馈越深，对放大器性能影响就越大。反馈越深，对放大器性能影响就越大。反馈越深，对放大器性能影响就越大。反馈越深，对放大器性能影响就越大。直流反馈直流反馈若电路将直流量反馈到输入回路，则称直流若电路将直流量反馈到输入回路，则称直流反馈。电路引入直流反馈的目的，反馈。电路引入直流反馈的目的，是为了稳定静态工作点是为了稳定静态工作点Q Q。一、直流反馈与交流反馈一、直流反馈与交流反馈一、直流反馈与交流反馈一、直流反馈与交流反馈5.2 5.2 负反馈放大电路的类型及判定方法负反馈放大电路的类型及判定方法 交流反馈交流反馈若电路将若电路将若电路将若电路将交流量反馈到输入回路，交流量反馈到输入回路，交流量反馈到输入回路，交流量反馈到输入回路，则称交流反馈。则称交流反馈。则称交流反馈。则称交流反馈。（如去掉电容（如去掉电容（如去掉电容（如去掉电容C Ce e）交流反馈，影响电路的交流反馈，影响电路的交流工作性能交流工作性能。直流反馈直流反馈交流反馈交流反馈ic 解解：根根据据反反馈馈到到输输入入端端的的信信号号是是交交流流还还是是直直流流还还是是同同时时存在，来进行判别。存在，来进行判别。例：判断下图中有哪些反馈回路，是交流反馈还是直流反馈。例：判断下图中有哪些反馈回路，是交流反馈还是直流反馈。例：判断下图中有哪些反馈回路，是交流反馈还是直流反馈。例：判断下图中有哪些反馈回路，是交流反馈还是直流反馈。交、直流反馈交、直流反馈交流反馈交流反馈 注意电容的注意电容的注意电容的注意电容的“ “隔直通交隔直通交隔直通交隔直通交” ”作用！作用！作用！作用！本级反馈本级反馈反馈只存在于某一级放大器中。反馈只存在于某一级放大器中。 级间反馈级间反馈反馈存在于两级以上的放大器中。反馈存在于两级以上的放大器中。例例本级反馈与级间反馈本级反馈与级间反馈级间反馈级间反馈本级反馈本级反馈本级反馈本级反馈二、电压反馈与电流反馈二、电压反馈与电流反馈 假设输出端交流短路（假设输出端交流短路（假设输出端交流短路（假设输出端交流短路（R RL L=0=0），即），即），即），即u uo o=0=0，若反馈信若反馈信若反馈信若反馈信号消失了，则为电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电号消失了，则为电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电号消失了，则为电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电号消失了，则为电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。流反馈。流反馈。流反馈。 电压反馈：电压反馈：电压反馈：电压反馈：反馈信号的大小与输出电压成比反馈信号的大小与输出电压成比反馈信号的大小与输出电压成比反馈信号的大小与输出电压成比 例。例。例。例。判断方法判断方法判断方法判断方法输出短路法：输出短路法：输出短路法：输出短路法： 电流反馈：电流反馈：电流反馈：电流反馈：反馈信号的大小与输出电流成比反馈信号的大小与输出电流成比反馈信号的大小与输出电流成比反馈信号的大小与输出电流成比 例。例。例。例。集成运放的电压、电流反馈判断规律：集成运放的电压、电流反馈判断规律：集成运放的电压、电流反馈判断规律：集成运放的电压、电流反馈判断规律： 电压反馈的取样环节与放大器输出端并联。电压反馈的取样环节与放大器输出端并联。电压反馈的取样环节与放大器输出端并联。电压反馈的取样环节与放大器输出端并联。 电流反馈的取样环节与放大器输出端串联。电流反馈的取样环节与放大器输出端串联。电流反馈的取样环节与放大器输出端串联。电流反馈的取样环节与放大器输出端串联。例题例题: :试判断下列电路中引入的反馈是电压反馈还是电流试判断下列电路中引入的反馈是电压反馈还是电流试判断下列电路中引入的反馈是电压反馈还是电流试判断下列电路中引入的反馈是电压反馈还是电流反馈。反馈。反馈。反馈。分立元件共射极放大电路的电压、电流反馈类型判断规律：分立元件共射极放大电路的电压、电流反馈类型判断规律：分立元件共射极放大电路的电压、电流反馈类型判断规律：分立元件共射极放大电路的电压、电流反馈类型判断规律：电压反馈：反馈信号从三极管的集电极引出。电压反馈：反馈信号从三极管的集电极引出。电压反馈：反馈信号从三极管的集电极引出。电压反馈：反馈信号从三极管的集电极引出。电流反馈：反馈信号从三极管的发射极引出。电流反馈：反馈信号从三极管的发射极引出。电流反馈：反馈信号从三极管的发射极引出。电流反馈：反馈信号从三极管的发射极引出。 三、串联反馈和并联反馈三、串联反馈和并联反馈串联反馈：串联反馈：串联反馈：串联反馈：反馈信号与输入信号加在放大电路输反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的两个电极。有：入回路的两个电极。有：ud = ui -uf 并联反馈：并联反馈：并联反馈：并联反馈：反馈信号与输入信号加在放大电路输反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的同一个电极。有：入回路的同一个电极。有：id = ii -if 集成运放的串联、并联反馈判断：集成运放的串联、并联反馈判断： 串联反馈信号为电压形式，与输入电压串联，是电压串联反馈信号为电压形式，与输入电压串联，是电压相加减的关系。相加减的关系。 并联反馈信号为电流形式，与输入电流并联，是电流并联反馈信号为电流形式，与输入电流并联，是电流并联反馈信号为电流形式，与输入电流并联，是电流并联反馈信号为电流形式，与输入电流并联，是电流相加减的关系。相加减的关系。相加减的关系。相加减的关系。 对于三极管电路的串联、并联反馈判断：对于三极管电路的串联、并联反馈判断： 若反馈信号与输入信号同时加在三极管的基极或发射若反馈信号与输入信号同时加在三极管的基极或发射极，则为并联反馈。极，则为并联反馈。 若反馈信号与输入信号一个加在基极一个加在发射极若反馈信号与输入信号一个加在基极一个加在发射极则为串联反馈。则为串联反馈。 对于集成运放电路：对于集成运放电路： 并联反馈：并联反馈：并联反馈：并联反馈：反馈信号与输入信号同时加在同相端或反反馈信号与输入信号同时加在同相端或反反馈信号与输入信号同时加在同相端或反反馈信号与输入信号同时加在同相端或反相端。相端。相端。相端。 串联反馈串联反馈串联反馈串联反馈：反馈信号与输入信号一个加在同相端一个反馈信号与输入信号一个加在同相端一个反馈信号与输入信号一个加在同相端一个反馈信号与输入信号一个加在同相端一个加在反相端。加在反相端。加在反相端。加在反相端。例题例题:试判断下列电路中引入的反馈是串联反馈还试判断下列电路中引入的反馈是串联反馈还试判断下列电路中引入的反馈是串联反馈还试判断下列电路中引入的反馈是串联反馈还是并联反馈。是并联反馈。是并联反馈。是并联反馈。四、负反馈放大器的四种类型（组态）四、负反馈放大器的四种类型（组态） 电压串联负反馈电压串联负反馈 电压并联负反馈电压并联负反馈 电流串联负反馈电流串联负反馈 电流并联负反馈电流并联负反馈1 1、电压串联负反馈、电压串联负反馈该电路为该电路为电压串联负反馈电压串联负反馈电压串联负反馈电压串联负反馈 从输入端看，有：从输入端看，有：从输入端看，有：从输入端看，有：ud = ui -uf故为串联负反馈；故为串联负反馈；故为串联负反馈；故为串联负反馈；根据瞬时极性判断是负反馈根据瞬时极性判断是负反馈；反馈电压反馈电压反馈电压反馈电压：因为反馈量与输出电压成比例，且令因为反馈量与输出电压成比例，且令因为反馈量与输出电压成比例，且令因为反馈量与输出电压成比例，且令u u u u0 0=0=0，则，则，则，则u uf f消失；消失；消失；消失；所以称电压反馈。所以称电压反馈。所以称电压反馈。所以称电压反馈。分立电路电压串联负反馈：分立电路电压串联负反馈：分立电路电压串联负反馈：分立电路电压串联负反馈：RL uO uf ud(ube) uO 电压负反馈的重要特性电压负反馈的重要特性稳定输出电压稳定输出电压稳定输出电压稳定输出电压稳定过程：稳定过程：负载变化时，负载变化时，负载变化时，负载变化时，输出电压稳定输出电压稳定输出电压稳定输出电压稳定输出电阻输出电阻输出电阻输出电阻 ui一定一定例题：例题：试判断下列电路中的反馈组态。试判断下列电路中的反馈组态。解解:电压串联负反馈。电压串联负反馈。2 2、电压并联负反馈、电压并联负反馈根据瞬时极性判断是根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路负反馈，所以该电路为为电压串联负反馈。电压串联负反馈。电压串联负反馈。电压串联负反馈。id = ii -if从输入端看有：从输入端看有：因为反馈量与输出电压成比例，所以是电压反馈；因为反馈量与输出电压成比例，所以是电压反馈； 反馈电流：反馈电流：故为并联负反馈；故为并联负反馈；分立电路电压并联负反馈：分立电路电压并联负反馈：反馈量与输出电压成比例，反馈量与输出电压成比例，反馈量与输出电压成比例，反馈量与输出电压成比例，所以是电压反馈。所以是电压反馈。所以是电压反馈。所以是电压反馈。根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压电压电压电压串联负反馈串联负反馈串联负反馈串联负反馈id = ii -if在输入端有在输入端有在输入端有在输入端有故为并联负反馈。故为并联负反馈。 因为反馈电流：因为反馈电流：因为反馈电流：因为反馈电流：解解:电压并联负反馈。电压并联负反馈。动画演示动画演示例题例题:试判断下列电路中的反馈组态。试判断下列电路中的反馈组态。 3 3、电流串联负反馈、电流串联负反馈 反馈电压：反馈电压：uf=ioRf根据瞬时极性判断是根据瞬时极性判断是根据瞬时极性判断是根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路负反馈，所以该电路负反馈，所以该电路负反馈，所以该电路为为为为电流串联负反馈电流串联负反馈电流串联负反馈电流串联负反馈ud = ui -uf又因为又因为在输入端有在输入端有因为反馈量与输出电流成比例，所以是电流反馈。因为反馈量与输出电流成比例，所以是电流反馈。故为串联负反馈。故为串联负反馈。故为串联负反馈。故为串联负反馈。分立电路组成的电流串联负反馈电路分立电路组成的电流串联负反馈电路分立电路组成的电流串联负反馈电路分立电路组成的电流串联负反馈电路电流负反馈的作用电流负反馈的作用电流负反馈的作用电流负反馈的作用稳定输出电流稳定输出电流稳定输出电流稳定输出电流稳定过程：稳定过程：负载变化时，负载变化时，输出电流稳定输出电流稳定输出电阻输出电阻io uf ud io RL 4 4、电流并联负反馈、电流并联负反馈根据瞬时极性判断是根据瞬时极性判断是根据瞬时极性判断是根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路负反馈，所以该电路负反馈，所以该电路负反馈，所以该电路为为为为电流串联负反馈。电流串联负反馈。电流串联负反馈。电流串联负反馈。又因为又因为又因为又因为在输入端有在输入端有在输入端有在输入端有: :id = ii -if 反馈电流：反馈电流：因为反馈量与输出电流成比例，所以是电流反馈。因为反馈量与输出电流成比例，所以是电流反馈。故为并联负反馈。故为并联负反馈。故为并联负反馈。故为并联负反馈。分立电路组成的电流并联负反馈分立电路组成的电流并联负反馈引入电流负反馈的目的引入电流负反馈的目的稳定输出电流稳定输出电流稳定输出电流稳定输出电流稳定过程：稳定过程：负载变化时，负载变化时，输出电流稳定输出电流稳定输出电阻输出电阻RL io(ic2) if id （ib） io(ic2) * * 反馈类型及判别方法总结反馈类型及判别方法总结2 2 2 2、直流反馈与交流反馈、直流反馈与交流反馈、直流反馈与交流反馈、直流反馈与交流反馈注意电容的注意电容的注意电容的注意电容的“隔直通交隔直通交隔直通交隔直通交”作用作用作用作用3 3 3 3、电压反馈与电流反馈、电压反馈与电流反馈、电压反馈与电流反馈、电压反馈与电流反馈取样方式取样方式取样方式取样方式判断方法判断方法判断方法判断方法输出短路法：输出短路法：输出短路法：输出短路法：假设输出端交流短路，即假设输出端交流短路，即假设输出端交流短路，即假设输出端交流短路，即u u u uo o o o=0=0=0=0，若反馈信号消失了，则为电压反馈；若反馈信号，若反馈信号消失了，则为电压反馈；若反馈信号，若反馈信号消失了，则为电压反馈；若反馈信号，若反馈信号消失了，则为电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。仍然存在，则为电流反馈。仍然存在，则为电流反馈。仍然存在，则为电流反馈。 4 4 4 4、串联反馈和并联反馈、串联反馈和并联反馈、串联反馈和并联反馈、串联反馈和并联反馈比较方式比较方式比较方式比较方式并联反馈：并联反馈：并联反馈：并联反馈：反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的同一个电极，同一个电极，同一个电极，同一个电极，i i i id d d d = = = = i i i ii i i i - - - -i i i if f f f；串联反馈：串联反馈：串联反馈：串联反馈：反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的两个电极，两个电极，两个电极，两个电极，u u u ud d d d = = = = u u u ui i i i u u u uf f f f。1 1 1 1、正、负反馈极性判定方法、正、负反馈极性判定方法、正、负反馈极性判定方法、正、负反馈极性判定方法“瞬时极性法瞬时极性法瞬时极性法瞬时极性法”五、负反馈对放大电路性能的影响五、负反馈对放大电路性能的影响 提高增益的稳定性提高增益的稳定性 减少非线性失真减少非线性失真 扩展频带扩展频带 改变输入电阻和输出电阻改变输入电阻和输出电阻 在放大器中引在放大器中引入负反馈入负反馈 降低了放大倍数降低了放大倍数 使使放大器的性能得以改善：放大器的性能得以改善：1、 提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性闭环时闭环时则则只考虑幅值有只考虑幅值有即闭环增益相对变化量比开环减小了即闭环增益相对变化量比开环减小了1+AF倍倍另一方面另一方面:在深度负反馈条件下在深度负反馈条件下 即即即即闭闭闭闭环环环环增增增增益益益益只只只只取取取取决决决决于于于于反反反反馈馈馈馈网网网网络络络络。当当当当反反反反馈馈馈馈网网网网络络络络由由由由稳稳稳稳定定定定的的的的线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。线性元件组成时，闭环增益将有很高的稳定性。2、 改善放大器的非线性失真改善放大器的非线性失真加反馈后：加反馈后：Auiuo加反馈前加反馈前失真失真改善改善uoufuiudAF+ uo动画演示动画演示3 3 3 3、 扩展放大器的通频带扩展放大器的通频带扩展放大器的通频带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。放大电路加入负反馈后，增益下降，但通频带却加宽了。放大电路加入负反馈后，增益下降，但通频带却加宽了。放大电路加入负反馈后，增益下降，但通频带却加宽了。 无反馈时放大器的通频带：无反馈时放大器的通频带：无反馈时放大器的通频带：无反馈时放大器的通频带： f fbwbw= = f f HHf fL L f f HH 有反馈时放大器的通频带：有反馈时放大器的通频带：有反馈时放大器的通频带：有反馈时放大器的通频带： f fbwfbwf= = f f HfHff fLfLf f f HfHf可以证明：可以证明：fbwf = (1+AF) fbw放大器的一个重要特性：放大器的一个重要特性：增益与通频带之积为常数。增益与通频带之积为常数。 即：即： Amf fbwf= Am fbw Am020lg|A|（dB）F（Hz） fL fH fLf fHf Amf4 4、负反馈对输入电阻的影响、负反馈对输入电阻的影响 (1) (1) (1) (1) 串联负反馈使输入电阻增加串联负反馈使输入电阻增加串联负反馈使输入电阻增加串联负反馈使输入电阻增加 无无反馈时：反馈时： 有有反馈时：反馈时：(2)(2)(2)(2)并联负反馈使输入电阻减并联负反馈使输入电阻减并联负反馈使输入电阻减并联负反馈使输入电阻减小小 无无反馈时：反馈时： 有有反馈时：反馈时：5 5、负反馈对输出电阻的影响、负反馈对输出电阻的影响 电压负反馈电压负反馈稳定输出电压（当负载变化时）稳定输出电压（当负载变化时）恒压源恒压源输出电阻小。输出电阻小。(1) (1) (1) (1) 电压负反馈使输出电阻减小电压负反馈使输出电阻减小电压负反馈使输出电阻减小电压负反馈使输出电阻减小 电流负反馈电流负反馈稳定输出电流（当负载变化时）稳定输出电流（当负载变化时）恒流源恒流源输出电阻大。输出电阻大。(2) (2) (2) (2) 电流负反馈使输出电阻提高电流负反馈使输出电阻提高电流负反馈使输出电阻提高电流负反馈使输出电阻提高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v 要要稳稳定定直直流流量量引直流负反馈引直流负反馈v 要要稳稳定定交交流流量量引交流负反馈引交流负反馈v 要要稳稳定定输输出出电电压压引电压负反馈引电压负反馈v 要要稳稳定定输输出出电电流流引电流负反馈引电流负反馈v 要要增增大大输输入入电电阻阻引串联负反馈引串联负反馈v 要要减减小小输输入入电电阻阻引并联负反馈引并联负反馈5.3 负反馈放大电路的计算负反馈放大电路的计算 本本节节重点讨论深度负反馈条件下的近似计算重点讨论深度负反馈条件下的近似计算1. 估算的依据估算的依据 深度负反馈：深度负反馈：即即，深深深深度度度度负负负负反反反反馈馈馈馈条条条条件件件件下下下下，闭闭闭闭环环环环增增增增益益益益只只只只与与与与反反反反馈馈馈馈系系系系数数数数有关。有关。有关。有关。由由得得 方法一：方法一：一一. 估算电压增益估算电压增益 方法二：方法二：根据根据将将代入上式代入上式得得即：输入量近似等于反馈量即：输入量近似等于反馈量净输入量近似等于零净输入量近似等于零 由由此此可可得得深深度度负负反反馈馈条条件件下下，基基本本放放大大电电路路“虚短虚短”、“虚断虚断”的概念的概念或或深度负反馈条件下：深度负反馈条件下：深度负反馈条件下：深度负反馈条件下：X Xd d= =X Xi i- -X Xf f00u+=u-（运放电路）运放电路）ue=ub（三极管电路）三极管电路）(1)“虚短虚短”ud0(2)“虚断虚断”id0ii+=ii-=0 （运放电路）运放电路）ib=0（三极管电路）三极管电路）“虚短虚短”与与“虚断虚断”在深度负反馈条件下在深度负反馈条件下,估算输入输出电阻估算输入输出电阻：注：表中的输入、输出电阻均指注：表中的输入、输出电阻均指反馈环反馈环中的输入、输出电阻。中的输入、输出电阻。第五章第五章 总结总结1 1 1 1、反馈：、反馈：、反馈：、反馈：将电子系统输出回路的电量（电压或电流），以一定将电子系统输出回路的电量（电压或电流），以一定将电子系统输出回路的电量（电压或电流），以一定将电子系统输出回路的电量（电压或电流），以一定的方式送回到输入回路，并与输入信号合成的过程。既有正的方式送回到输入回路，并与输入信号合成的过程。既有正的方式送回到输入回路，并与输入信号合成的过程。既有正的方式送回到输入回路，并与输入信号合成的过程。既有正向传输，又有反馈向传输，又有反馈向传输，又有反馈向传输，又有反馈 称为闭环状态。称为闭环状态。称为闭环状态。称为闭环状态。2 2 2 2、反馈深度、反馈深度、反馈深度、反馈深度1+AF1+AF1+AF1+AF值越大，反馈越深，对放大器性能影响就越大。值越大，反馈越深，对放大器性能影响就越大。值越大，反馈越深，对放大器性能影响就越大。值越大，反馈越深，对放大器性能影响就越大。3 3 3 3、负反馈放大电路的类型及判定方法：、负反馈放大电路的类型及判定方法：、负反馈放大电路的类型及判定方法：、负反馈放大电路的类型及判定方法： （1 1 1 1）正、负反馈极性判定方法）正、负反馈极性判定方法）正、负反馈极性判定方法）正、负反馈极性判定方法“瞬时极性法瞬时极性法瞬时极性法瞬时极性法”。（2 2 2 2）直流反馈与交流反馈）直流反馈与交流反馈）直流反馈与交流反馈）直流反馈与交流反馈注意电容的注意电容的注意电容的注意电容的“隔直通交隔直通交隔直通交隔直通交”作用作用作用作用. . . .（3 3 3 3）电压反馈与电流反馈）电压反馈与电流反馈）电压反馈与电流反馈）电压反馈与电流反馈取样方式，取样方式，取样方式，取样方式，“输出短路法输出短路法输出短路法输出短路法”：假：假：假：假设输出端交流短路，即设输出端交流短路，即设输出端交流短路，即设输出端交流短路，即uouououo=0=0=0=0，若反馈信号消失了，则为电压，若反馈信号消失了，则为电压，若反馈信号消失了，则为电压，若反馈信号消失了，则为电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。（4 4 4 4）串联反馈和并联反馈）串联反馈和并联反馈）串联反馈和并联反馈）串联反馈和并联反馈比较方式比较方式比较方式比较方式并联反馈：反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的并联反馈：反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的并联反馈：反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的并联反馈：反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的同一个电极，同一个电极，同一个电极，同一个电极，i i i id d d d = = = = i i i ii i i i - - - -i i i if f f f；串联反馈：反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的串联反馈：反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的串联反馈：反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的串联反馈：反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的两个电极，两个电极，两个电极，两个电极，u u u ud d d d = = = = u u u ui i i i u u u uf f f f。4 4 4 4、负反馈对放大电路性能的影响：提高增益的稳定性、负反馈对放大电路性能的影响：提高增益的稳定性、负反馈对放大电路性能的影响：提高增益的稳定性、负反馈对放大电路性能的影响：提高增益的稳定性、减少非线性失真、扩展频带、改变输入电阻和输出电阻。减少非线性失真、扩展频带、改变输入电阻和输出电阻。减少非线性失真、扩展频带、改变输入电阻和输出电阻。减少非线性失真、扩展频带、改变输入电阻和输出电阻。5 5 5 5、在深度负反馈条件下，闭环增益只取决于反馈网络，、在深度负反馈条件下，闭环增益只取决于反馈网络，、在深度负反馈条件下，闭环增益只取决于反馈网络，、在深度负反馈条件下，闭环增益只取决于反馈网络，只与反馈系数有关。只与反馈系数有关。只与反馈系数有关。只与反馈系数有关。（1 1） 电压串联负反馈电压串联负反馈 例例1.1.分立电路电压串联负反馈分立电路电压串联负反馈举例举例 解：解：用方法一。用方法一。 求反馈系数：求反馈系数： 求闭环电压放大倍数：求闭环电压放大倍数：例例.运放组成的运放组成的电压串联负反馈电路电压串联负反馈电路 解：用方法二。解：用方法二。 利用利用虚短虚短和和虚断虚断的概念得知的概念得知闭环电压增益闭环电压增益则则（2 ）电流并联负反馈放大器）电流并联负反馈放大器反馈系数反馈系数:闭环增益闭环增益闭环电压增益闭环电压增益 解：用方法一解：用方法一。 例例1.1.分立电路电流并联负反馈分立电路电流并联负反馈闭环电压增益：闭环电压增益：利用利用虚短虚短和和虚断虚断可知可知例例. 运放组成的电流并联负反馈放大器运放组成的电流并联负反馈放大器 解：用方法二。解：用方法二。ui=ii R1 ii=if（3）电压并联负反馈）电压并联负反馈 例例1.1.分立电路电压并联负反馈分立电路电压并联负反馈闭环增益闭环增益闭环电压增益闭环电压增益 解：用方法一解：用方法一。反馈系数反馈系数: 例例2.2.运放组成的电压并联负反馈运放组成的电压并联负反馈利用利用虚短虚短和和虚断虚断可知可知u+=u-=0ii=if闭环增益闭环增益闭环电压增益闭环电压增益例例1. 分立元件组成的电流串联负反馈分立元件组成的电流串联负反馈 解：用方法一。解：用方法一。反馈系数反馈系数:由由第二章知，该电路闭环电压增益第二章知，该电路闭环电压增益:（4）电流串联负反馈）电流串联负反馈例例2.2.运放组成的电流串联负反馈运放组成的电流串联负反馈闭环电压增益闭环电压增益:利用利用虚短虚短和和虚断虚断可知可知: 解：用方法二。解：用方法二。（1 1）电压串联负反馈）电压串联负反馈举例举例 RifRifRb1ROf0（2 2）电压并联负反馈）电压并联负反馈Rif0RifRSROf0（3）电流并联负反馈）电流并联负反馈ROfRC2Rif0RifRSROf综合举例综合举例1：求电压放大倍数、输入电阻、求电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。输出电阻。综合举例综合举例2：求电压放大倍数、输入电阻、求电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。输出电阻。一一. 产生产生自激振荡的原因及条件自激振荡的原因及条件1. 自激振荡现象自激振荡现象 在在不不加加输输入入信信号号的的情情况况下下，放放大大电电路路仍仍会会产产生一定频率的信号输出。生一定频率的信号输出。4.5 负反馈放大电路的自激振荡及消除方法负反馈放大电路的自激振荡及消除方法基本放大电路基本放大电路A反馈网络反馈网络F+2. 产生自激振荡的原因产生自激振荡的原因中频时：中频时： 高频或低频时，放大器产生的附加相移达到高频或低频时，放大器产生的附加相移达到180时。时。为负反馈。为负反馈。 变为正反馈。变为正反馈。 此时，若满足此时，若满足则则Xi=0，仍会有输出信号。仍会有输出信号。 3. 自激振荡的条件自激振荡的条件幅值条件幅值条件相位条件相位条件（附加相移）（附加相移）基本放大电路基本放大电路A反馈网络反馈网络F+自激振荡条件：自激振荡条件：分解为幅值条件与相位条件：分解为幅值条件与相位条件：由由以上分析知：以上分析知：二二.稳定判椐稳定判椐及稳定裕度及稳定裕度方法一：方法一：则放大器稳定。否则自激。则放大器稳定。否则自激。00-90-180满足：满足：同理，为了切实保证稳定，要留有同理，为了切实保证稳定，要留有-10dB的余量，称为的余量，称为幅值裕度幅值裕度方法二方法二：满足：满足：则放大器稳定。否则自激。则放大器稳定。否则自激。为了切实保证稳定，要留有为了切实保证稳定，要留有45余量，称为余量，称为相位裕度相位裕度三三. 负反馈放大电路稳定性分析负反馈放大电路稳定性分析(2) 作作水平线水平线(1) 作出作出的幅频响应和相频响应波特图的幅频响应和相频响应波特图在水平线在水平线的交点作垂线交相频响应曲线的一点的交点作垂线交相频响应曲线的一点(3) 判断是否满足相位裕度判断是否满足相位裕度 m 45 若该点若该点满足相位裕度，稳定；否则不稳定。满足相位裕度，稳定；否则不稳定。在相频响应的在相频响应的点处作垂线交点处作垂线交 于于P点点若若P点在点在 水平线之下，稳定；否则不稳定。水平线之下，稳定；否则不稳定。或或判断稳定性方法：判断稳定性方法：将将 写为：写为：即：即：举例：举例：设一基本放大器的增益为：设一基本放大器的增益为：三三. 负反馈放大电路稳定性分析负反馈放大电路稳定性分析1.设反馈系数设反馈系数 ，分析其稳定性，分析其稳定性三三个个极极点点频频率率为为：fp1=0.5106Hz ， fp2=5106Hz ， fp3=5107Hz 。 其其中中fp1=0.5106Hz最最低低，它它决决定定了了整整个个基基本本放放大大器器的的上限频率，称为主极点频率。上限频率，称为主极点频率。(1) 作出作出的幅频响应和相频响应波特图的幅频响应和相频响应波特图解：解：(2) 作作的水平线的水平线(3)水平线水平线 相交于相交于E点。点。与与E点点相相对对应应的的附附加加相相位位移移为为 ，因因此此，放放大大器器是是不不稳定的。稳定的。02040608050k500k5M50M500M0-90-180-135-225-2702.将反馈系数将反馈系数 改为改为 ，分析其稳定性分析其稳定性解：解： (1) 作作的水平线的水平线(2)水平线水平线 相交于相交于D点。点。与与D点点相相对对应应的的附附加加相相位位移移为为 ，因因此此，放放大器是稳定的。且大器是稳定的。且 m 02040608050k500k5M50M500M0-90-180-135-225-270 反反馈馈深深度度越越深深，越容易自激。越容易自激。越大，水平线越大，水平线下移，越下移，越容易自激容易自激越大，表明越大，表明反馈深度越深反馈深度越深结论：结论：02040608050k500k5M50M500M0-90-180-135-225-270基本放大电基本放大电基本放大基本放大相交点交在相交点交在 的的-20dB/十倍频程处，放大电路是稳定的。十倍频程处，放大电路是稳定的。四四. 自激振荡的消除方法自激振荡的消除方法思考思考 如如果果 在在0dB线线以以上上只只有有一一个个转转折折频频率率，则则无论反馈深度如何，电路都能稳定工作，对吗？无论反馈深度如何，电路都能稳定工作，对吗？0dB线线以上只有一个转折频率，则以上只有一个转折频率，则在在0dB线线以上的以上的斜率为斜率为-20dB/十倍频程。十倍频程。无无论论反反馈馈深深度度如如何何，相相交交点点都都交交在在 的的-20dB/十十倍倍频频程处，放大电路是稳定的。程处，放大电路是稳定的。 因因此此，消消除除自自激激振振荡荡的的指指导导思思想想是是，人人为为地地降降低低第第一一个个极极点点的的频频率率，拉拉大大它它与与第第二二个个极极点点频频率率之之间间的的距距离离，确确保保相相交交点点出出现现在在第第一一、二二极极点点频频率率之之间间，即即相相交交在在-20dB/十十倍倍频频程处。程处。1. 电容补偿法电容补偿法 同同前前例例，为为了了对对它它进进行行频频率率补补偿偿，在在产产生生主主极极点点的的电电容容旁边并联电容旁边并联电容C P，这样使这样使fp1发生了改变，令发生了改变，令 f p2 、fp3不变。不变。设设反反馈馈系系数数 ，分析可得：分析可得：放大器是稳定的。放大器是稳定的。在实际应用中，常将在实际应用中，常将电容电容 跨接在的输入跨接在的输入和输出端之间，代替和输出端之间，代替CP。这样就可以减小这样就可以减小补偿电容的值。补偿电容的值。 0-90-180-135-225-2705k0204060800.05k50M0.5k50k500k5M获取矩形脉冲波形获取矩形脉冲波形利用多谐振荡器直接产生利用多谐振荡器直接产生利用整形电路把周期性变化波利用整形电路把周期性变化波形变换为符合要求的矩形脉冲形变换为符合要求的矩形脉冲第六章第六章 脉冲波形的产生与整形脉冲波形的产生与整形6.1 描述矩形脉冲特性的指标描述矩形脉冲特性的指标 图6 16 描述矩形脉冲特性的指标 trtfTWT0.9 Um0.5 Um0.1 UmUm6.2 施密特触发器施密特触发器11VIVoVoVIR2Vo1G1G2R1用门电路组成的施密特触发器用门电路组成的施密特触发器G1，G2为CMOS反相器，门电路的阈值电压为：VTH=1/2VDD，且R1R211VIVoVoVI R2Vo1G1G2R1VI Vo1VoVI=0时，VO=VOL 0，VI 0当VI从0逐渐升高到使得VI = VTH时,电路发生正反馈,如图所示:电路状态迅速转换为Vo=VOH VDD11VIVoVoVI R2Vo1G1G2R1VI Vo1Vo当VI从0逐渐升高到使得VI = VTH时,电路发生正反馈,如图所示:电路状态迅速转换为Vo=VOH VDD正向阈值电压：VT+ =（1+R1/R2）VTH正向阈值电压： VI上升过程中电路状态发生转换时对应的输入电平11VIVoVoVI R2Vo1G1G2R1负向阈值电压：VT-=（1-R1/R2）VTHVI Vo1Vo当VI从VDD逐渐下降到使得VI = VTH时,电路发生正反馈,如图所示:电路状态迅速转换为Vo=VOL 0负向负向阈值阈值电压： VI下降过程中电路状态发生转换时对应的输入电平电压传输特性曲线：电压传输特性曲线：同相输出的施密特触发器反相输出的施密特触发器以V0 作输出端11VIVoVoVI R2Vo1G1G2R1定义回差电压定义回差电压 VT=VT+ VT-通过改变通过改变R1和和R2的比值，可以调节的比值，可以调节VT+、 VT-和回差和回差电压的大小，但电压的大小，但R1必须小于必须小于R2，否则电路将进入自否则电路将进入自锁状态，不能正常工作。锁状态，不能正常工作。回差：回差：集成施密特触发器集成施密特触发器施密特触发电路的应用施密特触发电路的应用1.波形变换波形变换: 将边沿变化缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信将边沿变化缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。号。2.脉冲整形：脉冲整形： 在数字系统中，矩形脉冲经传输后往往发生波形畸变。在数字系统中，矩形脉冲经传输后往往发生波形畸变。3.脉冲鉴幅：脉冲鉴幅： 可在输入的一系列幅度各异的脉冲信号中选出幅度可在输入的一系列幅度各异的脉冲信号中选出幅度大于某一定值的脉冲输出。大于某一定值的脉冲输出。4 用施密特触发器构成多谐振荡器用施密特触发器构成多谐振荡器电容上初始电压为零，所以输出为高电平，并开始经电阻电容上初始电压为零，所以输出为高电平，并开始经电阻R向电向电容充电。当充至时，输出跳变为低电平，电容容充电。当充至时，输出跳变为低电平，电容C又经又经R开始放电。开始放电。 对对TTL电路，电路，100R2VCC/3VCC/3低低导通导通1VCC/3不变不变不变不变12VCC/32VCC/3VCC/3高高截止截止555能在宽电源电压范围内工作，可承受较大的负载电流。能在宽电源电压范围内工作，可承受较大的负载电流。双极型双极型555定时器的电源电压：定时器的电源电压：516v，最大负载电流：最大负载电流：200mACMOS型型7555定时器的电源电压：定时器的电源电压：318v，最大负载电流：最大负载电流：4mA6.5.2 用用555定时器接成施密特触发器定时器接成施密特触发器C1与与C2的参考电压不同，因而基本的参考电压不同，因而基本RS触发器的置触发器的置0信号和置信号和置1信号信号必然发生在输入信号必然发生在输入信号VI的不同电平。的不同电平。 (VC1=0 , VC2=0)0.01F为滤波电容，提高VR1和VR2的稳定性。 VT=VT+VT- =VCC/36.5.3 用用555定时器接成单稳态触发器定时器接成单稳态触发器负脉冲触发负脉冲触发输出脉冲的宽度等于输出脉冲的宽度等于暂稳态的持续时间。暂稳态的持续时间。即即tW等于电容电压在等于电容电压在充电过程中从充电过程中从0上升上升至至2VCC/3所需时间：所需时间：6.5.4 用用555定时器接成多谐振荡器定时器接成多谐振荡器q 始终大与50%例例6.5.1 试用试用CB555定时器设计一个多谐振荡器，要求振荡周期为定时器设计一个多谐振荡器，要求振荡周期为1秒，输出脉冲幅度大于秒，输出脉冲幅度大于3v而小于而小于5v，输出脉冲的占空比输出脉冲的占空比q=2/3作业6.246.30第6章 互补功率输出级功率放大电路（简称功放）: 向负载提供足够的输出功率 6.1 三极管的工作状态：乙类（B类）甲类（A类）甲乙类（AB类） 丙类（C类）丁类（D类） 图图6-1-1 三极管的四种工作状态三极管的四种工作状态 导通角为360；效率低 50% 。导通角为180；效率 78.5% 。导通角 180；效率 接近乙类导通角 180； 6.2 乙类互补输出电路6.2.1 电路组成电路组成管耗小效率高失真严重基极输入 射极输出 负载 PNPNPN乙类互补功率放大电路 (a) (b) (c)图6-2-1 乙类互补功率放大电路两个射极输出器组合而成 射极输出器输出电阻小、带负载能力强 6.2.2 工作原理工作原理乙类互补功率放大电路iE16.2.3 交越失真及其消除交越失真及其消除 乙类互补功率放大电路IB=0 在输出信号正、负半周交替过零处，因三极管存在开启电压而形成的非线性失真，称为交越失真。 为消除交越失真，可给三极管稍稍加一点偏置，使之工作在甲乙类。用二极管提供偏置消除交越失真的甲乙类互补功率放大电路： 6.2.3 参数计算参数计算 输出功率的计算 输入为正弦波，负载电阻上的输出功率：负载上的最大不失真功率： 输出电压幅值输出电流幅值功率管的功率损耗计算 输出功率 ：电源功率： 两个三极管的功耗： Uom=0.64VCC，效率的计算 当Uom = VCC 时效率最大： =/4 =78.5