反馈的概念及判断方法.docx
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反馈的概念及判断方法
反馈的概念及判断方法
第十六讲 反馈的概念及判断方法;负反馈的四种基本组
第六章放大电路的反馈
[教学目的]
1、掌握反馈的基本概念和类型,判断放大电路中是否存在反馈,反馈的类型以及它们在电路中的作用
2、理解多种负反馈对放大电路性能的影响,会根据实际要求在电路中引入适当的反馈
3、掌握负反馈的一般表达式,会计算深度负反馈条件下的电压放大倍数
4、了解负反馈放大电路产生自激振荡的条件,会在放大电路中接入校正环节以消除振荡。
[教学重点和难点]
1、负反馈组态的判断
2、深度负反馈条件下电压放大倍数的计算
3、负反馈放大电路自激振荡的判断及消除
[教学内容]
第一节反馈的基本概念及判断方法
一、反馈的基本概念
二、反馈的判断
第二节负反馈放大电路的四种基本组态
一、负反馈放大电路分析要点
二、四种负反馈组态
三、反馈组态的判断
第三节负反馈放大电路的方框图及一般表达式
一、负反馈放大电路的方框图表示法
二、四种组态的方框图
三、负反馈放大电路的一般表达式
第四节深度负反馈放大电路倍数的分析
第五节负反馈对放大电路性能的影响
一、稳定放大倍数
二、改变输入电阻和输出电阻
三、展宽频带
四、减小非线性失真
五、放大电路引入负反馈的一般原则
第六节负反馈放大电路的稳定性
一、负反馈放大电路自激振荡产生的原因和条件
二、负反馈放大电路稳定性的分析
三、负反馈放大电路的稳定性的判断
四、负反馈放大电路自激振荡的消除方法
本章讨论的问题:
1.什么是反馈?
什么是直流反馈和交流反馈?
什么是正 反馈和负反馈?
为什么要引入反馈?
2.如何判断电路中有无引入反馈?
引入的是直流反馈还 是交流反馈?
是正反馈还是负反馈?
3.交流负反馈有哪四种组态?
如何判断?
4.交流负反馈放大电路的一般表达式是什么?
5.放大电路中引入不同组态的负反馈后,将对性能分别 产生什么样的影响?
6.什么是深度负反馈?
在深度负反馈下,如何估算反馈 系数和放大倍数?
7.为什么放大电路以三级为最常见?
8.负反馈愈深愈好吗?
什么是自激振荡?
什么样的负 反馈容易产生自激振荡?
如何消除自激振荡?
6.1反馈的基本概念及判断方法
6.1.1反馈的基本概念
在放大电路中,信号的传输是从输入端到输出端,这个方向称为正向传输。
反馈就是将输出信号取出一部分或全部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。
反馈信号的传输是反向传输。
所以,放大电路无反馈也称开环,放大电路有反馈也称闭环。
反馈的示意图见图。
反馈概念方框图
图中
是输入信号,
是反馈信号,
称为净输
入信号。
所以有
6.1.2反馈的判断
一、有无反馈的判断
负反馈,加入反馈后,净输入信号
<
,输出幅度下降。
正反馈,加入反馈后,净输入信号
>
,输出幅度增加。
二、反馈极性的判断
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,假设一个输入信号的电压极性,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电压极性。
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。
三、直流反馈与交流反馈的判断
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。
正反馈和负反馈的判断法之二:
正反馈可使输出幅度增加,负反馈则使输出幅度减小。
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时,瞬时极性相同的为正反馈,瞬时极性相反的是负反馈;反馈信号和输入信号加于输入回路两点时,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。
(动画9-1)(动画9-2)
6.2负反馈放大电路的四种基本组态
6.2.1负反馈放大电路的分析要点
一、电压反馈和电流反馈
电压反馈,反馈信号的大小与输出电压成比例的反馈称为电压反馈;
电流反馈,反馈信号的大小与输出电流成比例的反馈称为电流反馈。
电压反馈与电流反馈的判断:
将输出电压‘短路’,若反馈回来的反馈信号为零,则为电压反馈;若反馈信号仍然存在,则为电流反馈。
二、串联反馈和并联反馈
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,则为并联反馈,此时反馈信号与输入信号是电流相加减的关系;反之,加在放大电路输入回路的两个电极,则为串联反馈,此时反馈信号与输入信号是电压相加减的关系。
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,另一个加在发射极则为串联反馈。
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,另一个加在反相输入端则为串联反馈。
例题1:
试判断图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上的是直流并联负反馈。
因反馈信号与输出电流成比例,故为电流反馈。
结论是直流电流并联负反馈。
经Rf加在E1上的是交流负反馈。
反馈信号和输入信号加在三极管两个输入电极,故为串联反馈。
结论:
交流电压串联负反馈。
例题09.1图
例题09.2:
试判断图09.03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。
因反馈信号和输入信号加在运放两个输入端,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
6.2.2四种负反馈组态
负反馈的类型有四种,即电压串联负反馈、电压并联负反馈、电流串联负反馈和电流并联负反馈。
在此要分析反馈的属性、求放大倍数等动态参数。
一、电压串联负反馈
(a)分立元件放大电路(b)集成运放放大电路
图09.05电压串联负反馈
(1)判断方法
对图09.05(a)所示电路,根据瞬时极性法判断,经Rf加在发射极E1上的反馈电压为‘+’,与输入电压极性相同,且加在输入回路的两点,故为串联负反馈。
反馈信号与输出电压成比例,是电压反馈。
后级对前级的这一反馈是交流反馈,同时Re1上还有第一级本身的负反馈,这将在下面分析。
对图(b),因输入信号和反馈信号加在运放的两个输入端,故为串联反馈,根据瞬时极性判断是负反馈,且为电压负反馈。
结论是交直流串联电压负反馈。
(2)闭环放大倍数
对于串联电压负反馈,在输入端是输入电压和反馈电压相减,所以
反馈系数
,对于图09.05(a)
,
对于图09.05(b)
二、电压并联负反馈
电压并联负反馈的电路如图09.06所示。
因反馈信号与输入信号在一点相加,为并联反馈。
根据瞬时极性法判断,为负反馈,且为电压负反馈。
因为并联反馈,在输入端采用电流相加减。
即。
图09.06电压并联负反馈
具有电阻的量纲
具有电阻的量纲
具有电导的量纲
称为互阻增益,
称为互导反馈系数,
相乘无量纲。
对于深度负反馈,互阻增益为
而电压增益为
三、电流串联负反馈
电流串联负反馈电路如图09.07所示。
图09.07(a)是基本放大电路将Ce去掉而构成,
图09.07(b)是由集成运放构成。
对图09.07(a),反馈电压从Re上取出,根据瞬时极性和反馈电压接入方式,可判断为串联负反馈。
因输出电压短路,反馈电压仍然存在,故为串联电流负反馈。
(a)(b)
图09.07电流串联负反馈
对图09.07(b)的电路,求其互导增益
于是
1/R,这里忽略了Rf的分流作用。
电压增益为
四、电流并联负反馈
电流并联负反馈的电路如图09.08(a)、(b)所示。
对于图(a)电路,反馈节点与输入点相同,所以是电流并联负反馈。
对于图(b)电路,也为电流并联负反馈。
(a)(b)
图09.08并联电流负反馈
电流反馈系数是
,以图09.08(b)为例
电流放大倍数
显然,电流放大倍数基本上只与外电路的参数有关,与运放内部参数无关。
电压放大倍数为
例题09.4:
回答下列问题。
①求图09.09在静态时运放的共模输入电压;
②若要实现串联电压反馈,Rf应接向何处?
③要实现串联电压负反馈,运放的输入端极性如何确定?
④求引入电压串联负反馈后的闭环电压放大倍数。
图09.09例题09.4图
解:
①静态时运放的共模输入电压,即静态时T1和T2的集电极电位。
IC1=IC2=IC3/2
②可以把差动放大电路看成运放A的输入级。
输入信号加在T1的基极,要实现串联反馈,反馈信号必然要加在B2。
所以要实现串联电压反馈,Rf应接向B2。
③既然是串联反馈,反馈和输入信号接到差放的两个输入端。
要实现负反馈,必为同极性信号。
差放输入端的瞬时极性,见图中红色标号。
根据串联反馈的要求,可确定B2的极性,见图中绿色标号,由此可确定运放的输入端极性。
④求引入电压串联负反馈后的闭环电压增益,可把差放和运放合为一个整体看待。
为了保证获得运放绿色标号的极性,B1相当同相输入端,B2相当反向输入端。
为此该电路相当同相输入比例运算电路。
所以电压增益为
6.2.3反馈组态的判断