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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家級精品課程國家級精品課程南京航空航天大學(xué)南京航空航天大學(xué)自動化學(xué)院自動化學(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反饋的基本概念與分類 5.1.1 反饋的基本概念反饋的基本概念 5.1.2 反饋的分類與判斷反饋的分類與判斷5.2 負(fù)反饋對放大電路性能的影響負(fù)反饋對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反饋的基本概念與分類 反

2、饋反饋是指將放大電路輸出信號是指將放大電路輸出信號( (輸出電壓或電流輸出電壓或電流) )的一部分或全部，通過反饋網(wǎng)絡(luò)的一部分或全部，通過反饋網(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 沒有引入反饋沒有引入反饋開環(huán)開環(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 若引回的信號削弱了輸入信號，就稱為若引回的信號削弱了輸入信號，就稱為負(fù)反負(fù)反饋饋。若引回的信號增強(qiáng)了輸入信號，就稱為。若引回的信號增強(qiáng)了輸入信號，就稱為正反正反饋饋。這里所說的信號一般是指交流信號，所這里所說的信號一般是指交流信號，所以判斷正負(fù)反饋，就要判斷反饋信號與輸入以判斷正負(fù)反饋，就要判斷反饋信號與輸入信號的相位關(guān)系，同相是信號的相位關(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 反饋的分類與判斷反饋的分類與判斷一一. .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極性法瞬時極性法瞬時極性瞬時極性設(shè)設(shè)“地地”點(diǎn)電位為零，如果某點(diǎn)對點(diǎn)電位為零，如果某點(diǎn)對“地地”的交流電壓處的交流電壓處于正半周，則該點(diǎn)交流電位的瞬時極性為正，在負(fù)半周于正半周，則該點(diǎn)交流電位的瞬時極性為正，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（一般為輸入級的基極）為正（）先設(shè)輸入端（一般為輸入級的基極）為正（+ +）（2 2）按照放大、反饋信號傳遞途徑逐級推出各相關(guān)點(diǎn)的）按照放大、反饋信號傳遞途徑逐級推出各相關(guān)點(diǎn)的 瞬時極性瞬時極性瞬時極性法瞬時極性法T+VCC

5、(+)+VCC(+)T(-)(+)+VCCT(+)(+)工學(xué)第5章 反饋放大電路（3 3）最后判斷反饋信號的瞬時極性。）最后判斷反饋信號的瞬時極性。若反饋信號削弱輸入信號，則為負(fù)反饋，否則為正反饋若反饋信號削弱輸入信號，則為負(fù)反饋，否則為正反饋 反饋到輸入端的信號的瞬時極性用反饋到輸入端的信號的瞬時極性用 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，凈輸入信號加入反饋后，凈輸入信號| 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，凈輸入信號加入反饋后，凈輸入信號| Xi | 1，稱為，稱為深度負(fù)反饋深度負(fù)反饋，此時，此時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、對放大倍數(shù)的影響一、對放大倍數(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、對通頻帶的影響三、對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、對輸入、

7、輸出電阻的影響四、對輸入、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)反饋放大電路的簡化方框圖串聯(lián)負(fù)反饋放大電路的簡化方框圖 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)了一個電阻，故輸入電阻增加。一個電阻，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)反饋放大電路的簡化方框圖并聯(lián)負(fù)反饋放大電路的簡化方框圖 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。放大電路空載時可放大電路空載時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，時， 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)對于串聯(lián)負(fù)反饋，反饋信號與輸入信號以電壓的對于串聯(lián)負(fù)反饋，反饋信號與輸入信號以電壓的 形式求和，形式求和， 和和 都是電壓量；都是電壓量； fXiX(2)(2)對于并聯(lián)負(fù)反饋，反饋信號與輸入信號以電流的對于并聯(lián)負(fù)反饋，反饋信號與

12、輸入信號以電流的形式求和，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，便產(chǎn)生自激振蕩。定的幅值條件時，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沒有輸入也會有輸出沒有輸入也會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，若相應(yīng)有當(dāng)相位條件滿足時，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時時,若所對應(yīng)的若所對應(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，則有可能會產(chǎn)生自激振蕩。，則有可能會產(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)寫為環(huán)路增益的幅頻響應(yīng)寫為一般一般F與頻率無關(guān)，與頻率無關(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