View
66
Download
9
Category
Preview:
DESCRIPTION
第 7 章 反馈放大电路. 7.1 反馈的基本概念与分类. 7.2 负反馈的一般表达式及对放大电路性能的改善. 7.3 负反馈放大电路的分析方法. 7.4 负反馈放大电路的稳定问题. 放大电路. 反馈网络. 开环增益. 闭环增益. 反馈系数. 7.1 反馈的基本概念与分类. 一、 反馈基本概念. 反馈是指将输出量的一部分或全部,按一定的方式送回到输入回路,来影响输入量(电压或电流)的一种连接方式. 净输入量. 混合. 取样. ×. 输出信号. 总输入量. 反馈信号. 一、 反馈的基本概念. 1 、反馈与反馈通路 - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
第 7 章 反馈放大电路
7.1 反馈的基本概念与分类7.2 负反馈的一般表达式及对放大电路性能的改善7.3 负反馈放大电路的分析方法7.4 负反馈放大电路的稳定问题
7.1 反馈的基本概念与分类
一、反馈基本概念反馈是指将输出量的一部分或全部,按一定的方式送回到输入回路,来影响输入量(电压或电流)的一种连接方式
放大电路×
反馈网络
ixidx
0x
fx
混合 取样净输入量
总输入量 反馈信号
输出信号
id
oo x
xA
开环增益i
oof x
xA
闭环增益
0
f
x
xF
反馈系数
一、反馈的基本概念1 、反馈与反馈通路( 1 )我们判断一个电路是否有反馈,是通过分析它是否存在反馈通路而进行的,而反馈通路是跨接在输出和输入间的网络。( 2 )若电路中不存在反馈——开环
vI
vO
+
-
RL
vI
vO
+
-
RL
R2
R1
反馈通路(反馈网
络)
信号的正向传输( 3 )若电路中存在反馈——闭环
hfeib
ic
vce
Ib
vbe hrevce
hie
hoe
内部反馈
外部反馈
1 、交流反馈与直流反馈
若反馈信号中只包含直流成份——直流反馈
若反馈信号中只包含交流成份——交流反馈
反馈电阻vI
vO-
+
C2
C1
R1
R2
交、直流反馈
交流反馈
二、电路中的反馈形式
2 、本级反馈与级间反馈
vO-
+
R4
R5
R3
-
+vI
R1
R2
级间反馈通路
反馈通路本级反馈通路
二、电路中的反馈形式
fii xxx 判断电路中反馈的正、负极性用瞬时极性法:( 1 )按中频段考虑,即不考虑电路中所有的电容对相位的影响。( 2 )用正、负号( + 、 - )或箭头(↑、↓)表示电路中各关键点对“地”的电位的瞬时极性(或瞬时变化),这种表示要符合放大器的基本原理。 共射极放大器:集电极与基极电位反相; 共基极放大器:集电极与发射极电位同相; 共集极放大器:发射极与基极电位同相; 集成运放电路:看 xf 是加在同相端还是反相端( 3 )要逐级进行。最后看反馈到输入端的信号的瞬时极性,若与原输入信号的位相相同,则为正反馈,若与原输入信号的位相相反,则为负反馈。
3 、正反馈与负反馈fii xxx ixfx—— 正反馈, 使 加强,使放大倍数增加
ixfx—— 负反馈, 使 减小,使放大倍数降低
二、电路中的反馈形式
4 、正反馈与负反馈判断举例
(+)
(+) (-) (-)
(-)
反馈通路
负反馈 负反馈
(+) (+)
(-)
(-)
(-)
净输入量
反馈通路
二、电路中的反馈形式
vI
vO-
+
RLR2
R1
(+) (+)(-)
(-)
净输入量
正反馈
vO-
+
R4
R5
R3
-
+vI
R1
R2
反馈通路
(+) (+)
(+)
(+)(-)
(-)
净输入量
级间负反馈
5 、正反馈与负反馈判断举例
二、电路中的反馈形式
vI
vO-
+
C2
C1
R1
R2
(+) (+)(+)
(+)
交、直流负反馈
(+)
交流正反馈
6 、交、直流反馈判断举例
二、电路中的反馈形式
负反馈对放大器性能的影响与反馈的类型有关,当考虑到信号源和负载时,负反馈放大器包含四个部分:
信号源Ug
基本放大器A
反馈网络F
根据四个部分连接方式的不同,反馈可以分为四种类型
电压并联反馈 电流串联反馈电流并联反馈电压串联反馈
输入端:反馈信号在输入端的联接分为串联和并联两种方式。输出端:反馈信号在输出端分为取电压和取电流两种方式。
三、反馈的基本组态
1 、电压串联负反馈
(+)
(-) (+)
(+)
(-)
RfRe1 Re1
Rf
A
F
0x
特点:
( 1 )该电路为电压串联负反馈
若取样为电压,则 以电压的形式出现。
ix ix fx若为串联反馈,则 、 、 以电压的形式出现
Uf
Uf U‘iUo
三、反馈的基本组态
1 、电压串联负反馈
(+)
(-) (+)
(+)
(-)
RfRe1
0x
特点:
( 1 )该电路为电压串联负反馈
若取样为电压,则 以电压的形式出现。
ix ix fx若为串联反馈,则 、 、 以电压的形式出现
ofe
eIIff U
RR
RUx ef
1
11
( 2 )反馈系数
fe
e
o
fuu RR
R
U
UF
1
1∴
( 3 )电压负反馈使输出电压稳定
→Ube↑
UO↑
RL↓ →UO↓ →Uf↓
电压负反馈:稳定输出电压
三、反馈的基本组态
串联反馈:输入端电压求和( KVL )
Ui=U’i+Uf输入端有
U’i =Ui -Uf即
1 、电压串联负反馈
R1Rr
RL
(+)
(+)
(+)
Uf
Ui U‘iUo
三、反馈的基本组态
2 、电流串联负反馈
(+)
(+)
(+)
Ui
RL
RfES
RS
+RC A
F
U’i
UO
Uf
(+)
(+)
I0
该电路为电流串联负反馈
0x
ix ix fx取样为电流,则 以电流的形式出现。
若为串联反馈,则 、 、 以电压的形式出现
三、反馈的基本组态
(+)
(+) RL
RfES
RS
+RC
fibeii uuuux
fofCfeff RIRIRIux
be
oiu u
IA f
o
fui R
I
UF
反馈系数
—— 负反馈
电流负反馈使输出电流稳定
β↑→IC↑→Uf↑→Ube↓→Ib↓
IC↓
2 、电流串联负反馈
三、反馈的基本组态
3 、电压并联负反馈
(+)
(-)
RL
Rf
ES
RS
+EC
A
F
三、反馈的基本组态
bfiii IIIIx
f
o
f
obeff R
U
R
UUIx
b
oui I
UA
fo
fiu R
1
U
IF
反馈系数
—— 负反馈
电压负反馈使输出电压稳定
(+)
(-)
RL
Rf
ES
RS
+EC
0x
ix ix fx
该电路为电压并联负反馈
若取样为电压,则 以电压的形式出现。
若为并联反馈,则 、 、以电流的形式出现
If
Ib
Ii
3 、电压并联负反馈
三、反馈的基本组态
4 、电流并联负反馈
(+) (-)
(-)
A
F
RL
A
F
该电路为电流并联负反馈
Re2RfRe1
三、反馈的基本组态
bfiii IIIIx
f
2efo
f
2e
f
2e1beff
R
R)II(
R
U
R
UUIx
1b
oii I
IA
f2e
1e
o
fii RR
R
I
IF
反馈系数
—— 负反馈
电压负反馈使输出电压稳定
If
IbIi
of2e
2ef I
RR
RI
Re2RfRe1
4 、电流并联负反馈
三、反馈的基本组态
5 、说明
( 1 )放大倍数和反馈系数均为广义的。
( 2 )反馈信号与输出电压成正比——电压反馈;
反馈信号与输出电流成正比——电流反馈;
( 3 )反馈信号与输入信号串联——串联反馈;在输入端以电压的形式相加减。
反馈信号与输入信号并联——并联反馈;在输入端以电流的形式相加减。
( 4 )电压负反馈使输出电压稳定;
电流负反馈使输出电流稳定;
三、反馈的基本组态
( 5 )取样方式的判断——输出短路法
将放大器输出端短路,看反馈信号是否存在
若存在——电流反馈 不存在——电压反馈
三、反馈的基本组态
信号源Ug
基本放大器A
反馈网络F
( 6 )混合方式的判断——输入短路法
将放大器输入端短路,看反馈信号是否存在
若存在——串联反馈 不存在——并联反馈
( 7 )混合方式的另一判断方法——通过输入端的连接方式判断
fX
iX
fX
iX
iX并联:反馈量 和fX 输入量 接于同一输入端。
接于不同的输入端。iX串联:反馈量 和fX 输入量
fXiX
fX
iX
三、反馈的基本组态
串联反馈
四、信号源对反馈效果的影响
vID = vI -vF
则 vI 最好为恒压源,即信号源内阻 RS 越小越好。
要想反馈效果明显,就要求vF 变化能有效引起 vID 的变化。
并联反馈
iID = iI -iF
则 iI 最好为恒流源,即信号源内阻 RS 越大越好。
要想反馈效果明显,就要求iF 变化能有效引起 iID 的变化。
RS
vS
+
-
四、信号源对反馈效果的影响
反馈类型的判别步骤
1. 有无反馈
是否存在把输出回路和输入回路连接起来的支路。2. 交流反馈与直流反馈
反馈存在于直流或交流或交直流通路中。3. 正反馈与负反馈
瞬时极性法。4. 反馈的组态
输出端:并联取电压;串连取电流。
输入端:串联分压 ;并联分流。
7.2 负反馈的一般表达式及对放大电路性能的改善
一、反馈的表示方法(一)方框图
信号源
输出信号
反馈放大电路的输入信号
反馈信号
基本放大电路的输入信号(净输入信号)
Xo 基本放大 A 电路
Xi’
反馈网络F
Xf
–
+XiXs 变换网络K
i
o
X
XA
o
f
X
XF
i
oF X
XA
信号的正向传输
信号的反向传输信号在反馈网络中的正向传输
信号在基本放大电路中的反向传输
一、反馈的表示方法(一)方框图
Xo 基本放大 A 电路
Xi’
反馈网络F
Xf
–
+XiXs 变换网络K
一、反馈的表示方法(一)方框图
单向化
信号的正向传输
信号的反向传输
Xo 基本放大 A 电路
Xi’
反馈网络F
Xf
–
+XiXs 变换网络K
三个假定
1 、与流经基本放大器的正向传输信号相比,通过反馈网络的正向传输信号(直接传输),可以忽略不计。2 、与反馈网络的反向传输信号相比,通过基本放大器的反向传输信号(内部反馈)可以忽略不计。
3 、反馈网络的反馈系数 F 与信号源内阻 Rs 及负载电阻 RL 无关。
开环时反馈网络的负载效应
Xo 基本放大 A 电路
Xi'
反馈网络F
Xf
–
+Xi对输入口的影响
对输出口的影响 Xo 基本放大 A 电路
Xi'
反馈网络F
–
+Xi
一、反馈的表示方法(一)方框图
Xs
Xf
–
F
Xo A K
+ Xi Xi'
i
oF X
XA
fi
o
XX
X
FXAX
X
oo
o
/
2 、闭环增益的一般表达式
FA
AA
1F即
又因为si XKX 所以
s
oFS X
XA
KX
X
/i
oFAK
对信号源的增益
一、反馈的表示方法(二)表达式推导
fii xxx 1 、正反馈:负反馈: fii xxx
3 、 反馈深度的讨论
一般负反馈
称为反馈深度FA1D FA
AA
1F
时, 11 )1( FA , F AA
时, 11 )2( FA
正反馈时, 11 )3( FA , F AA
自激振荡时, 01 )4( FA , F A
Xs
Xf
–
F
Xo A K
+ Xi Xi' 一、反馈的表示方法
(二)表达式推导
深度负反馈F
1Af
(一) 提高增益的稳定性
闭环时FA
AA
1F
则2
F
)1(
1
AFdA
dA
只考虑幅值有AF
AA
1F
A
dA
AFA
dA
1
1
F
F
即闭环增益相对变化量比开环减小了 1+AF倍
另一方面 在深度负反馈条件下F
A 1
F
即闭环增益只取决于反馈网络。当反馈网络由稳定的线性元件组成时,闭环增益将有很高的稳定性。
二、负反馈对放大器性能的改善
例: 1+AF=100 时, A=1000±10% 即 dA/A=10%
则 Af=10±0.1%
(二) 减少非线性失真
A
A
F
大
小
大
小大
小
大
小
若输入信号本身就是失真波形,是不能靠引入负反馈来改善的。只有放大器内部所产生的非线性失真用负反馈改善才有效。
二、负反馈对放大器性能的改善
(三)抑制噪声和干扰
负反馈能将噪声和干扰抑制 D 倍
注意:
1 、放大电路引入负反馈后,信噪比并没有提高
2 、若干扰或噪声与输入信号同时由外界引入,靠负反馈无济于事。
二、负反馈对放大器性能的改善
A
开环幅频响应
)1(HHF AF
上限频率扩展 1+AF倍
AF
1L
LF
下限频率降低 1+AF倍
闭环幅频响应
H HF
FA
(四) 扩展频带因为 Af=A/D , 成比例减少
引入负反馈后使通频带扩展了 D 倍
二、负反馈对放大器性能的改善
(五) 对输入电阻和输出电阻的影响1 、混合对输入电阻的影响
( 1 )串联负反馈使输入电阻增加
Rif
ui' Ri
ui
uf
(+)
(-)
(+)
(-)
iIIi
0fu ii uu
ii II
i
i
i
ii i
u
i
uR
fii uuu
ii II
i
fi
i
iif i
uu
i
uR
iuuuui
iuuuuiif
iuuuuOuuf
RAFi
uAFuR
uAFuFu
)1(
iiuuii
iiuuiiif
iiuuiOuif
RAFi
uAFuR
uAFiFu
)1(
iif RFAR )1(
无反馈时:
∴
引入串联负反馈后:
∴
若取样是电压:则
若取样是电流:则
结论:
二、负反馈对放大器性能的改善
(五) 对输入电阻和输出电阻的影响1 、混合对输入电阻的影响
( 2 )并联负反馈使输入电阻减小
Rif
ui' Ri
ui
Ii
0if ii uu
ii uu
i
i
i
ii i
u
i
uR
fii iii
ii ii
fi
i
i
iif ii
u
i
uR
uiiu
i
iuiiui
iif
iuiiuOiuf
AF1
R
iAFi
uR
iAFuFi
iiii
i
iiiiii
iif
iiiiioiif
AF1
R
iAFi
uR
iAFiFi
)FA1/(RR iif
无反馈时:
∴
引入并联负反馈后:
∴
若取样是电压:则
若取样是电流:则
结论:
fI
iI
二、负反馈对放大器性能的改善
(五) 对输入电阻和输出电阻的影响2 、取样对输出电阻的影响
( 1 )电压负反馈使输出电阻减小
电压串联负反馈的情况Io
fi uu 此时:Auu0 为不考虑 RL 时基本放大器的电压增益
在不考虑 F 对 I0 的分流的情况下 :
ui' Ro
uf
(+)
(-)
(+)
(-)
Auuoui‘
uo
0000
000
0000
UFARI
uARI
uARIU
uuuu
fuu
iuu
uuuu FA
RIU
0
000 1
uuuuf FA
R
I
UR
0
0
0
00 1
二、负反馈对放大器性能的改善
(五) 对输入电阻和输出电阻的影响2 、取样对输出电阻的影响
( 1 )电压负反馈使输出电阻减小
电压并联负反馈的情况Io
fi ii )FA1/(RR oof 此时:Aui0 为不考虑 RL 时基本放大器的电压增益
在不考虑 F 对 I0 的分流的情况下 :
结论:
0iu0ui00
f0ui00
i0ui000
UFARI
iARI
iARIU
iu0ui
000 FA1
RIU
iu0ui
0
0
0f0 FA1
R
I
UR
fI
iIRo
uo
Auioii‘
二、负反馈对放大器性能的改善
(五) 对输入电阻和输出电阻的影响2 、取样对输出电阻的影响
( 2 )电流负反馈使输出电阻增大
电流串联负反馈的情况Io
fi uu 此时:Aiu0 为不考虑 RL 时基本放大器的电压增益
ui' Ro
uf
(+)
(-)
(+)
(-)
uo
Aiuoui‘
000
0
00
00
iFAR
u
uAR
ui
uiiu
iiu
)1( 00
00
iuuiAFR
ui
)1( 000
00 iuuif AFR
i
uR
在忽略反馈网络上的压降的情况下:
即
∴
二、负反馈对放大器性能的改善
(五) 对输入电阻和输出电阻的影响2 、取样对输出电阻的影响
( 2 )电流负反馈使输出电阻增大
电流并联负反馈的情况Io
fi ii
)FA1(RR oof
此时:Aii0 为不考虑 RL 时基本放大器的电压增益
结论:
fI
iI
Ro
uo
Aiioii‘
在忽略反馈网络上的压降的情况下:
即
000
0
00
00
iFAR
u
iAR
ui
iiii
iii
)1( 00
00
iiii AFR
ui
)1( 000
00 iuuif AFR
i
uR
∴
二、负反馈对放大器性能的改善
(六)为改善性能引入负反馈的一般原则 要稳定直流量—— 引直流负反馈
要稳定交流量—— 引交流负反馈
要稳定输出电压—— 引电压负反馈
要稳定输出电流—— 引电流负反馈
要增大输入电阻—— 引串联负反馈
要减小输入电阻—— 引并联负反馈
说明:引入负反馈虽然可以改善电路的性能,然而,若处理不当,则电路将产生自激振荡,使改善性能的愿望落空。
二、负反馈对放大器性能的改善
7.3 负反馈放大电路的分析方法
步骤 (1) 找出信号放大通路和反馈通路(2) 用瞬时极性法判断正、负反馈(3) 判断交、直流反馈(4) 判断反馈阻态(5) 标出输入量、输出量及反馈量
(6) 估算深度负反馈条件下电路的VFF AAF 、、
任务:求出各项电路指标与电路中有关元件参数之间的关系
方法: 1 、微变等效电路分析法
2 、方框图法
3 、若为深度负反馈,则计算更简单
4 、回路增益法
一、深度负反馈条件下的近似计算1. 深度负反馈的特点
即,深度负反馈条件下,闭环增益只与反馈网络有关
11 FA 由于FA
AA
1F则FFA
A
1
又因为i
oF X
XA
o
f
X
XF
if XX 代入上式得
输入量近似等于反馈量
0fiid XXX 净输入量近似等于零
由此可得深度负反馈条件下,基本放大电路“两虚”的概念
串联负反馈,输入端电压求和。
0fiid VVV
0i
idid
r
VI
深度负反馈条件下
虚短
虚断
0fiid III
0iidid rIV 虚短
虚断
并联负反馈,输入端电流求和。
0fiid XXX
fI
iI idI
idV+
-
idI
idV+-
fI
iI
fV
iVidI
idV+
-
fV
iVidI
idV+-
一、深度负反馈条件下的近似计算1. 深度负反馈的特点
2. 各种反馈组态的近似计算( 1 )电压串联负反馈
一、深度负反馈条件下的近似计算
RfRe1 10k100
01
1 uRR
Ru
fe
ef
101
1
1
1
fe
e
RR
RF
1011
F
Auuf
∴
2. 各种反馈组态的近似计算
一、深度负反馈条件下的近似计算
( 2 )电流串联负反馈
RL
RfES
RS
+RC
Lc
ieceef
RIu
uRIRIu
0
ec
f
o
f RI
u
I
uF
eiuf RFA
11
e
LLiuf
i
Lo
i
ouuf
R
RRA
u
RI
u
uA
( 1 )
( 2 )
∴
而
e
L
i
ouuf R
R
u
uA
由 h 参数等效电路法得
e
L
eie
Lu R
R
Rh
RA
)1(
( 3 )
2. 各种反馈组态的近似计算
一、深度负反馈条件下的近似计算
( 3 )电压并联负反馈
RL
Rf
ES
RS
+EC
f
of R
uI
fo
fiu Ru
iF
1
fiui
ouif R
Fu
uA
1
s
f
s
uif
si
o
s
ouusf R
R
R
A
RI
u
E
uA
f
o
s
s
ifs
si
f
ofif
R
u
R
E
RR
uI
R
uIII
而
s
f
s
ouusf R
R
E
uA
( 1 )
∴
( 2 )
∴
2. 各种反馈组态的近似计算
一、深度负反馈条件下的近似计算
( 4 )电流并联负反馈
Re2RfRe1
2ef
2e2e
f
f2e2e
f
2ef
if
RR
RI
R
)R//R(I
R
uI
II
而
fe
seesfsis RR
RRIRIRIE
2
22
LCo RIu 2
se
Lfe
s
ouusf RR
RRR
E
uA
2
2 )(
fe
e
o
fii RR
R
I
IF
2
2
2
21
e
fe
iiiif R
RR
FA
s2e
Lf2e
s
Liif
si
Lo
s
ouusf
RR
R)RR(
R
RA
RI
RI
E
uA
∴
( 2 )
∴
而
( 1 )
例 求:( 1 )大环组态;( 2 )二、三级局部阻态;
闭环增益
闭环电压增益
0BE V在深度负反馈条件下,利用虚短和虚断可知
解: ( 1 )电压并联负反馈
则反馈系数为
( 3 )深度负反馈下大环的闭环电压增益 。
(2) T2 电流串联负反馈T3 电流串联负反馈T2 和 T3 级间电流串联正反馈
(3) 0b1 I
o
fG V
IF
f
1
R
i
oRF I
VA
G
1
F
fR
s
oVF V
VA
s
i
i
o
V
I
I
V
s
RF
1
RA
s
f
R
R
一、深度负反馈条件下的近似计算
2. 各种反馈阻态的近似计算
一、深度负反馈条件下的近似计算
小结:
( 1 )引入深度电压负反馈后: Auuf 与管子的参数无关,与 R
L 无关。
引入深度电流负反馈后: Auuf 与管子的参数无关,与 R
L 有关。
0ofR
ofR
ifR
0ifR
( 2 )深度电压负反馈:
深度电流负反馈:
深度串联负反馈:
深度并联负反馈:
1 、指导思想:将一个负反馈放大器划分为基本放大器和反馈网络两部分,分别求出 A 和 F ,再利用公式求出 Af , Rof , Ri
f 。
二、方框图计算法
开始
由方框图求 A 和 F (可以利用微变等效电路法)
求反馈深度 D=1+FA
结束
2 、流程图
按有关公式分别求 fA ifR ofR
判断反馈类型并确定 、 、 、 的表达式ix ix fx 0x
3 、反馈放大器划分为基本放大器和反馈网络的原理和原则
确定 A 的原则:
( 1 )除去反馈作用(即令输出和输入互不影响)
( 2 )考虑反馈网络对输出和输入端的负载作用
确定 A 的方法:
( 1 )求输入回路:
若为电压反馈:则令 uo=0 ,即将输出端交流短路。
若为电流反馈:则令 io=0 ,即将输入端交流开路。
( 2 )求输出回路:
若为并联反馈:则令 ui=0 ,即将输入端交流短路。
若为串联反馈:则令 ii=0 ,即将输入端交流开路。
二、方框图计算法
4 、分析举例
例 1 :电流串联负反馈
二、方框图计算法 +ECRc
Re1Rb2
Rb1
RLRb
RoRi
Re1Re1
11
eo
eo
o
fui R
I
RI
I
uF
11)( eieeieb
b
i
oui RhRhI
I
u
iA
1
1
1
1 )1(11
eie
eie
eie
eiuui Rh
Rh
Rh
RAFD
ceiei RRRhR 01
1
11
1
1
)1(
)1()1(
eie
LLiuf
i
Lo
i
ouuf
eieeie
eie
eie
iuiuf
Rh
RRA
U
RI
u
uA
RhRh
Rh
RhD
AA
cceie
eieoof
eieeieeie
eieiif
RRRh
RhDRR
RhRhRh
RhDRR
1
1
111
1
)1(
)1()()1(
∴
则
4 、分析举例
例 2 、电压并联负反馈
二、方框图计算法 +EC
Rc
Re
RL
Rf
RL
RoRi
RCRfRf
fo
fiu Ru
iF
1
)////(
1
LcfL
f
ie
L
ief
Lf
ief
iefieb
Lb
i
oui
RRRR
R
hR
hR
RR
hR
hRhI
RI
I
uA
其中
cfo
ief
ieiefi
ief
Luiiu
RRR
hR
hhRR
hR
RAFD
//
//
11
Lief
Lf
ief
L
ief
Lf
uiuif RhR
RR
hR
R
hR
RR
D
AA
1
?ifR?ofR∴
则
7.4 负反馈放大电路的稳定问题一、激及稳定工作条件
1. 自激振荡现象Xo基本放大
A电路
Xid
Xf
–
+Xi
反馈网络F
在不加任何输入信号的情况下,放大电路仍会产生一定频率的信号输出。
2. 产生原因 在高频区或低频区产生的附加相移达到 180 ,使中频区的负反馈在高频区或低频区变成了正反馈,当满足了一定的幅值条件时,便产生自激振荡。
FA 和
3. 自激振荡条件
自激振荡
反馈深度 时, 01 FA
即 1FA 为环路增益)( FA
Vf
反馈网络F
基本放大电路A
Vo–1
Vid
又 )()()()( fa FAFA
得自激振荡条件
1)()( kk FA
180)12()()( kfka n
幅值条件
相位条件(附加相移)
注:输入端求和的相位(注:输入端求和的相位( -1-1 )不包含在内)不包含在内
FA
AA
1F闭环增益
7.4 负反馈放大电路的稳定问题一、激及稳定工作条件
3. 自激振荡条件
Vf
反馈网络F
基本放大电路A
Vo–1
Vid
得自激振荡条件
1)()( kk FA
180)12()()( kfka n
5.4 负反馈放大电路的稳定问题一、激及稳定工作条件
说明:( 1 )一级或两级负反馈放大电路是稳定的,三级或三级以上
的负反馈电路,在深度负反馈的条件下,由可能产生自激振荡。( 2 )为使负反馈放大器能够稳定地工作,必须设法破坏自激
振荡的条件 )12(arctg nAF
1FA 1FA 在 时
)12(arctg nAF 在 时
使
使
4. 稳定工作条件破坏自激振荡条件
1FA
180fa 1FA
180fa
或
1m GFA
180fa 1FA
180mfa
或写为
其中 Gm—— 幅值裕度,一般要求 Gm -10dB
m——相位裕度,一般要求 m 45
保证可靠稳定,留有余地。
ω180
ω0
φm 相位裕度
Gm 增益裕度
7.4 负反馈放大电路的稳定问题一、激及稳定工作条件
5. 负反馈放大电路稳定性分析
FAFA 1
lg20lg20lg20 环路增益的幅频响应写为
一般 与频率无关,F 则F1
lg20 的幅频响应是一条水平线
利用波特图分析
关键作出 A 的幅频响应和相频响应波特图
F1
lg20水平线 Alg20 与 的交点为F1
lg20 Alg20
1FA 即该点满足
7.4 负反馈放大电路的稳定问题一、 自激及稳定工作条件
5. 负反馈放大电路稳定性分析
(2) 作F1
lg20 水平线
判断稳定性方法
(1) 作出 A 的幅频响应和相频响应波特图
F1
lg20在水平线 Alg20 与 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 m 45
若该点 135 a 满足相位裕度,稳定;否则不稳定。
在相频响应的 点处作垂线交 于 P 点135 a Alg20
若 P 点在 水平线之下,稳定;否则不稳定。F1
lg20
或
7.4 负反馈放大电路的稳定问题一、 自激及稳定工作条件
5. 负反馈放大电路稳定性分析 基本放大电 1点FA
基本放大增大 F
反馈深度越深,越容易自激。
F 越大,水平线
下移,越F1
lg20
容易自激
F 越大,表明
反馈深度越深
P 点交在 的 -20dB/十倍频程处,放大电路是稳定的。Alg20
7.4 负反馈放大电路的稳定问题一、 自激及稳定工作条件
思考
如果 在 0dB 线以上只有一个转折频率,则无论反馈深度如何,电路都能稳定工作,对吗?(假设 为无源网络)
Alg20
F
F 最大为 1 ,即 dB 01
lg20 F
0dB 线以上只有一个转折频率,则 在 0dB 线以上的Alg20
斜率为 -20dB/十倍频程。
无论反馈深度如何, P 点都交在 的 -20dB/十倍频程处,放大电路是稳定的。
Alg20
7.4 负反馈放大电路的稳定问题一、 自激及稳定工作条件
Recommended