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文档之家› 第六章 反馈放大电路及其稳定性
第六章 反馈放大电路及其稳定性
1.产生自激振荡的原因与条件 负反馈放大器将可能产生自激振荡 根本原因之一: 附加相移。
. , . X X =0 1 , x . X
xf
0
f
i
i
. A
基本放大器
.
. X
o
i
xo t
0
t
. F
反馈网络
t
当负反馈放大电路发生自激振荡时,必然有:
F 1 A
该式可以分别用模和相角表示为:
F 1 A
(1)电压串联负反馈
1
ui uid
+
VCC
A
uo2Leabharlann 1Rc2+
T1
F
RS
CF RE 2
+
T2
B11
RC
+
2
uS
B12
uf RE
+
uf
uo
3
RL
ui
放大倍数为
Ii
基本放大器 Au Io Ro Ui' Ri Au Ui' Uo RL
A u
U o U i
这种反馈网络 RS 的反馈系数是 U US f Fu U
. 20lg A
BW0.7
mf
(BW0.7)f
0
fLf
fL
fH
fHf
f
6.2.4抑制内部噪声与干扰
信噪比愈大,噪声对放大器的有害影响就愈小。
信噪比:放大器有用输出信号与噪声的相对比值。
6.2.5 对输入电阻和输出电阻的影响
1.负反馈对输入电阻的影响 (1)串联负反馈使输入电阻增大
. I
i
. I
o i
AF A F (2n 1)
,
(n 0,1,2,)
上面两个式子分别表示负反馈放大电路产生 自激振荡的幅度条件和相位条件。
20lg|A|/dB
.
100 80 60 40
-20dB
/十倍频
-40dB
/十倍频
-60 dB 20 0
/十倍频
0.01
0.1 0.2
1 2
5 10 5
(b)
放大倍数为
A i
反馈网络的反馈系数为
I o I i
I Fi f
I o
6.1.3 反馈放大电路的方框图表示及其一 般表达式
1.反馈放大电路的方框图表示
. X
i
. X' + . . . X = FX
i f O
基本放大电路
. A
.
. X
o
反馈网络
. F
反馈系数定义为:
6.1
反馈的基本概念与分类
反馈的基本概念 反馈的分类与判断 反馈放大电路的方框图表示 及其一般表达式
6.1.1 6.1.2 6.1.3
6.1.1
反馈的基本概念
Xi
.
Xf
反馈 :将放大电路 输出信号(输出电压或 电流 ) 的一部分或全 部,通过反馈网络(反 馈通路)回送到放大电 路输入端(或输入回路) 的一种工作方式。 反馈网络动画
6.2.3
Am
扩展通频带
假定无反馈时基本放大电路在高频段的放大倍数为:
A A 引入负反馈后: A f F F 1 A 1 A
f Am 1 j fH 1 Am F Amf Af Am f f 1 F 1 j 1 j f (1 Am F ) f H (1 Am F ) f H 1 j fH
iF RC ii iB1 T1 Rc2
E F
R E2 iE2 T2 iC2
2
VCC
+
+
RS uS ui
1
io uo RL
(a) VCC
Rc 2
1
+
(a)为电流反馈, (b)为电压反馈。
T1
F
RS uS ui
B12
CF RE2
+
T2
B11
RC
2
+
uo
RL
uf
RE
+
3
(4)串联反馈和并联反馈
根据反馈网络与基 本放大器输入端的连 接方式不同,可以分 为串联反馈和并联反 馈。
i
U 串联负反馈: U f i
并联负反馈 :
可利用上述特点来分析估算具有深度负反 馈的电路。
I I f i
6.3.2
深度负反馈放大电路的计算
在估算闭环电压放大倍数时,
(1) 判断负反馈的组态是串联负反馈还是并联负反
I 中的一个, U 、 I 馈,以便选择式 U f i f i
+
+
uid
+
2
uf
3
(a)
左边是正反馈,右边是负反馈。
1)当要求稳定放大电路的输出信号(输入信号不变)时,应 采用负反馈的方式。
2)引入正反馈可构成各种波形产生电路 。
-
A uo
+
ui
1
1
ui uid
A
uo
2
uf
(b)
(2)直流反馈和交流反馈
根据电路中反馈信 号本身的交、直流性 质,可以分为直流反 馈和交流反馈。 (a)图为直流反馈 (b)图为交流反馈
和 (2) 根据放大电路的实际情况,列出 U f
(或
I f
和
I i
)的表达式,
U i
(3)直接估算闭环电压放大倍数。
6.4
6.4.1
负反馈放大电路的稳定性分析
负反馈放大电路的自激振荡与稳 定工作条件分析 常用的频率补偿方法
6.4.2
6.4.1
负反馈放大电路的自激振荡与稳定工 作条件分析
f 1 j fH
Am
得:
f Hf 1 Am F f H
可得:
f Hf 1 Am F f H
对于只有单个下限截止频率的无反馈放大器,在引入 负反馈后可得: fL
f Lf
1 Am F
无反馈时的通频带为:
BW0.7 f H f L f H
o
Ui Uf
Rx Fu Uo Ry
反馈网络 Fu
(2)电压并联负反馈 R
F
If
Ui R2
+
放大倍数为
(a)
Ar
U o I i
基本放大器 Ar IS US RS Ii RS U i If Fg Uo Ry Ii' Ro Ri
' Ar Ii
+
Ii'
反馈网络的反馈系数 为 I f F g Uo
100
f/MHz
0.01 (0 ) -180
O O O O
0.1
1
10
100
f/MHz
(-90 ) -270 (-180 )-360
O
O
(-270 )-450
O
O
3.负反馈放大电路的稳定裕度
. 稳定裕度:放大器远离自激的程度。 . 20lg|AF|/dB 衡量指标:增益裕度、相位裕度
增益裕度Gm
0
Rx F r Io Ry
反馈网络 Fr
(b)
-
Uo
Uf
RF
Uo
RL
(4)电流并联负反馈
R1
. I
f i
RF US RS A
IS
Ii RS Ui
Ii'
基本放大器 Ai Io Ri Ai Ii' Ro
. I.' . I U
i i
+
RL
R2
.. I U
o
O
+
If Fi Io Ry
Uo
RL
R3
(a)
Rx
反馈网络 Fi
1 环放大倍数相对变化量的 倍。 1 AF
负反馈使闭环放大倍数的相对变化量减小为开
6.2.2 减小非线性失真
引入负反馈可以减小放大电路引起的非线性失真。
大
xi
A
(a)
xo
小
改善失真动画
小
xi +
xf 大
小
大
xi'
A
.
大
xo
小
F
(b)
负反馈只能减小放大电路本身引起的非线性失真。如果 放大器输入信号波形本身就已失真,这时,即使引入负 反馈也无济于事。
i
.
. I' . I
i
f
. I
o
Ri
. A . F
RL
. U
O
Ri Rif
. I
f
U U i Rif i = I I Ii I i f i
U Ri i F F I 1 A A i
2.负反馈对输出电阻的影响
(1)电压负反馈使输出电阻减小
.
O
. . _. X' =X X . X ' 基本放大器
i i f i
A
.
XO
.
反馈环
. . . X = FX
f
反馈网络
F
(a)
大
环
前
向
大
. X
i
输入
部分输入被抵消 反馈输出的一部分
. X
O
环 反
(b)
馈
6.1.2 反馈的分类与判断
1、 反馈的分类
(1)正反馈和负反馈 根据反馈极性的不同,可以分为正反馈和负 反馈。 判断电路中引入的是正反馈还是负反馈,常 采用瞬时极性法。