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1、工學第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南京航空航天大學自動化學院自動化學院工學第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 負反饋對放大電路性能的影響負反饋對放大電路性能的影響5.3 深度負反饋放大電路的分析計算深度負反饋放大電路的分析計算5.4 負反饋放大電路的穩(wěn)定性分析負反饋放大電路的穩(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，通過反饋網絡的一部分或全部，通過反饋網絡( (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電流負反饋電流負反饋工學第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，就稱為負反負反饋饋。若引回的信號增強了輸入信號，就稱為。若引回的信號增強了輸入信號，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，所以判斷正負反饋，就要判斷反饋信號與輸入以判斷正負反饋，就要判斷反饋信號與輸入信號的相位關系，同相是信號的相位關系，同相是正反饋正反饋，反相是，反相是負負反饋反饋。5.1.2 反饋的分類與判斷反饋的分類與判斷一一. .正反饋與負反饋正反饋與負反饋工學第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反饋負反

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設“地地”點電位為零，如果某點對點電位為零，如果某點對“地地”的交流電壓處的交流電壓處于正半周，則該點交流電位的瞬時極性為正，在負半周于正半周，則該點交流電位的瞬時極性為正，在負半周為負為負CRLR ouBRBCESR iu Su1t2t(V)iut(V)out工學第5章 反饋放大電路（1 1）先設輸入端（一般為輸入級的基極）為正（）先設輸入端（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點的）按照放大、反饋信號傳遞途徑逐級推出各相關點的 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，則為負反饋，否則為正反饋若反饋信號削弱輸入信號，則為負反饋，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-_ +工學第5章 反饋放大電路例例2ui+uf-負反饋負反饋加入反

6、饋后，凈輸入信號加入反饋后，凈輸入信號| Xi | 1，稱為，稱為深度負反饋深度負反饋，此時，此時Af=1/F在深度負反饋的情況下，放大倍數只與反饋在深度負反饋的情況下，放大倍數只與反饋網絡有關。網絡有關。一、對放大倍數的影響一、對放大倍數的影響工學第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反饋使電路的通頻帶寬度增加引入負反饋使電路的通頻帶寬度增加of)1(BAFB fABo AAfBf工學第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. 串聯負反饋使電路的輸入電阻增加串聯負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串聯負反饋放大電路的簡化方框圖串聯負反饋放大電路的簡化方框圖 工學第5章 反饋放大電路理解：理解：串聯負反饋相當于在輸入回路中串聯了串聯負反饋相當于在輸入回路中串聯了一個電阻，故輸入電阻增加。一個電阻，故輸入電阻增加。注意：注意：串聯負反饋只增大反饋環(huán)內的輸入電阻。串聯負反饋只增大反饋環(huán)內的輸入電阻。ifB21Bif/RRR

8、R iif)1(RFAR 工學第5章 反饋放大電路2. 并聯負反饋使電路的輸入電阻減小并聯負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：并聯負反饋相當于在輸入回路中并聯了并聯負反饋相當于在輸入回路中并聯了一條支路，故輸入電阻減小。一條支路，故輸入電阻減小。并聯負反饋放大電路的簡化方框圖并聯負反饋放大電路的簡化方框圖 工學第5章 反饋放大電路3. 電壓負反饋使電路的輸出電阻減小電壓負反饋使電路的輸出電阻減小)1(oofFARRoo 理解：理解：電壓負反饋目的是阻止電壓負反饋目的是阻止 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工學第5章 反饋放大電路理解：理解：電流負反饋目的是阻止電流負反饋目的是阻止 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. 電流負反饋使電路的輸出電阻增加電流負反饋使電路的輸出電阻增加oosof)1(RFAR RoisoioRL注意：注意：電流負反饋只增

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

11、電阻，應引入并聯負反饋。工學第5章 反饋放大電路5.3 深度負反饋放大電路的分析計算深度負反饋放大電路的分析計算 ioXAX iofXFAXFX iifXXX )1(iiFAXX 深度負反饋的條件是深度負反饋的條件是1FA 0i X當當 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工學第5章 反饋放大電路 (1)(1)對于串聯負反饋，反饋信號與輸入信號以電壓的對于串聯負反饋，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)對于并聯負反饋，反饋信號與輸入信號以電流的對于并聯負反饋，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串聯負反饋串聯負反饋： ifUU 并聯負反饋并聯負反饋：ifII 工學第5章 反饋放大電路例例1. 假設電路滿足深度負反饋條件，試估算假設電路滿足深度負反饋條件，試估算閉環(huán)電壓放大倍數閉環(huán)電壓放大倍數Auf 。R3+-串聯負反饋串聯負反饋： ifUU o323fURRRU 32iouf1RRUUA ifR0ofR+- +AR1R2+uid- iUfUoU工學第5章 反饋放大電路例例2. . 假設電路滿足深度負反饋條件，試估算假設電路滿足深度負反饋條件，試估算閉環(huán)電壓放大倍數閉環(huán)電壓放大倍數Auf 。并聯負反饋并聯負反饋

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

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

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

16、反饋放大電路的穩(wěn)定性分析產生原因產生原因 在高頻區(qū)或低頻區(qū)產生的在高頻區(qū)或低頻區(qū)產生的附加相移附加相移達到達到180180 ，使中，使中頻區(qū)的負反饋在高頻區(qū)或低頻區(qū)變成了正反饋，當滿足了一頻區(qū)的負反饋在高頻區(qū)或低頻區(qū)變成了正反饋，當滿足了一定的幅值條件時，便產生自激振蕩。定的幅值條件時，便產生自激振蕩。FA和和工學第5章 反饋放大電路產生自激振蕩的條件產生自激振蕩的條件 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、的的判斷方法當相位條件滿足時，若相應有當相位條件滿足時，若相應有 ，1|FA則負反饋放大器將產生自激振蕩。則負反饋放大器將產生自激振蕩。 5j11j12 . 0j1105fffA時時,若所對應的若所對應的 180AF dB0|lg20|lg20 FA當負反饋放大器的當負反饋放大器的，則有可能會產生自激振蕩。，則有可能會產生自激振蕩。工學第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 或寫為或寫為其中其中Gm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、負反饋放大電路的穩(wěn)定裕度三、負反饋放大電路的穩(wěn)定裕度工學第5章 反饋放大電路穩(wěn)定裕度穩(wěn)定裕度：放大器遠離自激的程度。：放大器遠離自激的程度。 dBlg20cmffFAG 0AFm180ff 增益裕度增益裕度相位裕度相位裕度工學第5章 反饋放大電路四、負反饋放大電路穩(wěn)定性分析四、負反饋放大電路穩(wěn)定性分析FAFA1lg20lg20lg20 環(huán)路增益的幅頻響應寫為環(huán)路增益的幅頻響應寫為一般一般F與頻率無關，與頻率無關， 則則F1lg20的幅頻響應是一條水平線的幅頻響應是一條水平線利用波特圖分析利用波特圖分析關鍵作出關鍵作出A的幅頻響應和相頻

19、響應波特圖的幅頻響應和相頻響應波特圖F1lg20水平線水平線Alg20 與與的交點為的交點為F1lg20Alg20 1 FA即該點滿足即該點滿足工學第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的幅頻響應和相頻響應波特圖的幅頻響應和相頻響應波特圖F1lg20在水平線在水平線Alg20 與與的交點作垂線交相頻響應曲線的一點的交點作垂線交相頻響應曲線的一點(3) 判斷是否滿足相位裕度判斷是否滿足相位裕度若該點若該點 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。在相頻響應的在相頻響應的點處作垂線交點處作垂線交 于于P點點 180| a Alg20 若若P點在點在 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或或工學第5章 反饋放大電路基本放基本放大電大電 1點點 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P工學第5章 反饋放大電路 第五章第五章 The END模擬電子技術基礎教程模擬電子技術基礎教程