模电助教版第4章负反馈应用基础.ppt

,第四章 负反馈应用基础 P351,4.1 反馈基本概念,1.何为“反馈”?,Feedback,“前馈”?,2.框图,输入信号源(电压源,电流源)基本放大器输出信号(电压,电流)负载反馈网络综合反馈信号净输入信号反馈放大器,2.框图,输入信号源(电压源,电流源)基本放大器输出信号(电压,电流)负载反馈网络综合反馈信号净输入信号反馈放大器,比较,偏差信号误差信号,2.框图,输入信号源(电压源,电流源)基本放大器输出信号(电压,电流)负载反馈网络综合反馈信号净输入信号反馈放大器,闭环放大器,2.框图,输入信号源(电压源,电流源)基本放大器输出信号(电压,电流)负载反馈网络综合反馈信号净输入信号反馈放大器,单向化传输条件,信号的两种流向:正向传输：输入 输出 反向传输：输出 输入 开环 闭环,闭环放大器,在输出端取样，在输入端求和，并承担信号的变换作用。,3.定义,输入信号源(电压源,电流源)基本放大器输出信号(电压,电流)负载反馈网络综合反馈信号净输入信号反馈放大器,增益传输系数环路增益闭环增益反馈深度,反馈系数反馈增益,回归比,闭环放大器,闭环放大器,3.定义,输入信号源(电压源,电流源)基本放大器输出信号(电压,电流)负载反馈网络综合反馈信号净输入信号反馈放大器,增益传输系数环路增益闭环增益反馈深度,反馈系数反馈增益,回归比,4.讨论,增益传输系数环路增益闭环增益反馈深度,反馈系数反馈增益,回归比,4.讨论,增益传输系数环路增益闭环增益反馈深度,反馈系数反馈增益,回归比,4.讨论,增益传输系数环路增益闭环增益反馈深度,反馈系数反馈增益,回归比,负反馈 反馈使净输入量减小，从而 使输出量减小。,正反馈 反馈使净输入量增加，从而 使输出量增大。,4.讨论,增益传输系数环路增益闭环增益反馈深度,反馈系数反馈增益,回归比,4.讨论,增益传输系数环路增益闭环增益反馈深度,反馈系数反馈增益,回归比,4.讨论,增益传输系数环路增益闭环增益反馈深度,例:Au=105,R1=1k,R2=9k,A,令:则:,10V,反馈系数反馈增益,回归比,4.讨论,增益传输系数环路增益闭环增益反馈深度,例:Au=105,R1=1k,R2=9k,A,令:则:,10V,反馈系数反馈增益,回归比,回归比,4.讨论,增益传输系数环路增益闭环增益反馈深度,例:Au=105,R1=1k,R2=9k,A,10V,令:则:,反馈系数反馈增益,4.讨论,增益传输系数环路增益闭环增益反馈深度,例:Au=105,R1=1k,R2=9k,A,令:则:,10V,4.讨论,增益传输系数环路增益闭环增益反馈深度,反馈系数反馈增益,回归比,5.分类(4种类型,组态)P353,增益传输系数环路增益闭环增益反馈深度,电压并联负反馈 电压串联负反馈 电流并联负反馈 电流串联负反馈,反馈系数反馈增益,回归比,5.分类(4种类型,组态),电压并联负反馈,出,入,入,出,a.负反馈.反馈极性判断:“瞬时极性法”b.电压型.c.并联型.d.电压负反馈:稳定输出电压！,5.分类(4种类型,组态),电压并联负反馈,出,入,入,出,a.负反馈.反馈极性判断:“瞬时极性法”b.电压型.c.并联型.d.电压负反馈:稳定输出电压！,5.分类(4种类型,组态),电压并联负反馈,出,入,入,出,a.负反馈.反馈极性判断:“瞬时极性法”b.电压型.c.并联型.d.电压负反馈:稳定输出电压！,“输出短路法”:假设输出端交流短路（RL=0），即 Uo=0，若反馈信号消失了，则为电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。或“输出开路法”,5.分类(4种类型,组态),电压串联负反馈,出,入,入,出,a.负反馈.反馈极性判断:“瞬时极性法”b.电压型.c.串联型.d.电压负反馈:稳定输出电压！,例:Au=105,R1=1k,R2=9k,A,令:则:,10V,5.分类(4种类型,组态),电压串联负反馈,出,入,入,出,a.负反馈.反馈极性判断:“瞬时极性法”b.电压型.c.串联型.d.电压负反馈:稳定输出电压！,5.分类(4种类型,组态),电流并联负反馈,出,入,入,出,a.负反馈.反馈极性判断:“瞬时极性法”b.电流型.c.并联型.d.电流负反馈:稳定输出电流！,5.分类(4种类型,组态),电流并联负反馈,出,入,入,出,a.负反馈.反馈极性判断:“瞬时极性法”b.电流型.c.并联型.d.电流负反馈:稳定输出电流！,5.分类(4种类型,组态),电流串联负反馈,出,入,出,a.负反馈.反馈极性判断:“瞬时极性法”b.电流型.c.串联型.d.电流负反馈:稳定输出电流！,入,出,6.总结表 P358,电压并联负反馈 电压串联负反馈 电流并联负反馈 电流串联负反馈,6.总结表 P358,电压并联负反馈 电压串联负反馈 电流并联负反馈 电流串联负反馈,电压增益,电阻增益,电导增益,电流增益,电压传输比,电导传输比,电阻传输比,电流传输比,负反馈放大器的增益函数,4.2 负反馈的影响 P359,1.提高闭环增益 Af 的稳定性.2.改善放大器的非线性.3.抑制放大器内部的温漂、噪声和干扰.4.扩展通频带.增益带宽积为常数！5.对 Rof 的影响:a.电压负反馈使 Rof.(恒压源特性)b.电流负反馈使 Rof.(恒流源特性)6.对 Rif 的影响:a.并联负反馈使 Rif.b.串联负反馈使 Rif.,二、根据对输入、输出电阻的要求选择反馈类型,4.2 负反馈的影响 P359,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,一、欲稳定某个量，则引该量的负反馈,要求高内阻输出,引电流负反馈,要求低内阻输出,引电压负反馈,信号源为恒压源,引串联负反馈,信号源为恒流源,引并联负反馈,要求负载能力强,引电压负反馈,要求恒流源输出,引电流负反馈,三、为使反馈效果强，根据信号源及负载确定反馈类型,二、根据对输入、输出电阻的要求选择反馈类型,4.2 负反馈的影响 P359,为改善性能引入负反馈的一般原则,要稳定直流量,要稳定交流量,要稳定输出电压,要稳定输出电流,要增大输入电阻,要减小输入电阻,一、欲稳定某个量，则引该量的负反馈,要求高内阻输出,要求低内阻输出,信号源为恒压源,信号源为恒流源,要求负载能力强,要求恒流源输出,会引 设计时会看 分析时会算 近似计算法,其它：正反馈 与 负反馈本级反馈 与 级间反馈单环 与 多环 线性反馈 与 非线性反馈,三、为使反馈效果强，根据信号源及负载确定反馈类型,引直流负反馈,引交流负反馈,引电压负反馈,引电流负反馈,引串联负反馈,引并联负反馈,引电流负反馈,引电压负反馈,引串联负反馈,引并联负反馈,引电压负反馈,引电流负反馈,（局部反馈）,4.3 运放构成的基本电路 P363,1.“虚短”与“虚断”.,理想运放:Aod,Rid,Ric,KCMR,f H,Ro 0；IIB(+)=IIB(-)0,UIO 0,IIO 0,且温漂、噪声和干扰均忽略.,反相输入端,同相输入端,输出端,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,Aod=|uO|/|uId|=|uO|/|uI(-)uI(+)|uId|0 即 uI(+)uI(-),Rid,Ric iI(+)=uI(+)/Rid or Ric 0,4.3 运放构成的基本电路 P363,1.“虚短”与“虚断”.,理想运放:Aod,Rid,Ric,KCMR,f H,Ro 0；IIB(+)=IIB(-)0,UIO 0,IIO 0,且温漂、噪声和干扰均忽略.,反相输入端,同相输入端,输出端,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,3.6 运放特性和参数 P342,VCC,VEE,1.符号:2.电压传输特性,例:,同相传输(斜率正):uId=uI()uI()反相传输(斜率负):uId=uI()uI()三项基本参数(3个),开环差模电压放大倍数 Aod,运放线性放大区所对应的输入信号范围很小。,复 习,3.6 运放特性和参数 P342,VCC,VEE,1.符号:2.电压传输特性,例:,同相传输(斜率正):uId=uI()uI()反相传输(斜率负):uId=uI()uI()三项基本参数(3个),开环差模电压放大倍数 Aod,运放的两个工作区：线性区与非线性区。线性区 放大器 非线性区 比较器,复 习,3.6 运放特性和参数 P342,VCC,VEE,1.符号:2.电压传输特性,例:,同相传输(斜率正):uId=uI()uI()反相传输(斜率负):uId=uI()uI()三项基本参数(3个),开环差模电压放大倍数 Aod,运放的两个工作区：线性区与非线性区。线性区 放大器 非线性区 比较器,复 习,4.3 运放构成的基本电路 P363,1.“虚短”与“虚断”.,理想运放:Aod,Rid,Ric,KCMR,f H,Ro 0；IIB(+)=IIB(-)0,UIO 0,IIO 0,且温漂、噪声和干扰均忽略.,反相输入端,同相输入端,输出端,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,理想运放工作在非线性区的两个特点:,uI()uI()时，uO=UO max uI()uI()时，uO=UO max,理想运放工作在线性区的两个特点:,“虚短”:不成立.“虚断”:iI(+)=iI(-)0,4.3 运放构成的基本电路 P363,1.“虚短”与“虚断”.,理想运放:Aod,Rid,Ric,KCMR,f H,Ro 0；IIB(+)=IIB(-)0,UIO 0,IIO 0,且温漂、噪声和干扰均忽略.,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,理想运放工作在线性区的两个特点:,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,4.3 运放构成的基本电路 P363,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,2.反相放大器,A,4.3 运放构成的基本电路,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,2.反相放大器,A,电压并联负反馈,电压并联负反馈,出,入,入,出,a.负反馈.反馈极性判断:“瞬时极性法”b.电压型.c.并联型.d.电压负反馈:稳定输出电压！,4.3 运放构成的基本电路,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,2.反相放大器,A,电压并联负反馈,4.3 运放构成的基本电路,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,2.反相放大器,A,电压并联负反馈,4.3 运放构成的基本电路,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,2.反相放大器,A,电压并联负反馈,iS=uS/R1,电压并联负反馈,出,入,入,出,a.负反馈.反馈极性判断:“瞬时极性法”b.电压型.c.并联型.d.电压负反馈:稳定输出电压！,4.3 运放构成的基本电路,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,2.反相放大器,A,电压并联负反馈,uO=R2/R1 uS“反相(电压)跟随器”:R2=R1 时 uO=uS,KCL:iS=uS/R1 iF=(0VuO)/R2 iF=iS uO=iF R2=R2/R1 uS,“虚地”:0V,4.3 运放构成的基本电路,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,2.反相放大器,A,电压并联负反馈,uO=R2/R1 uS“反相(电压)跟随器”:R2=R1 时 uO=uS,“虚地”:0V,另:闭环输入电阻 Rif 0 Rif=R1 闭环输出电阻 Rof 0,Rid,Rif,Rif,Ro,Rof,4.3 运放构成的基本电路,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,2.反相放大器,A,电压并联负反馈,uO=R2/R1 uS“反相(电压)跟随器”:R2=R1 时 uO=uS,“虚地”:0V,另:闭环输入电阻 Rif 0 Rif=R1 闭环输出电阻 Rof 0,Rid,Rif,Rif,Ro,Rof,注：衰减器 R2/R1 1,反相输入方式反相比例放大器反相比例运算电路,4.3 运放构成的基本电路,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,3.同相放大器,A,4.3 运放构成的基本电路,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,3.同相放大器,A,电压串联负反馈,电压串联负反馈,出,入,入,出,a.负反馈.反馈极性判断:“瞬时极性法”b.电压型.c.串联型.d.电压负反馈:稳定输出电压！,4.3 运放构成的基本电路,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,3.同相放大器,A,电压串联负反馈,4.3 运放构成的基本电路,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,3.同相放大器,A,电压串联负反馈,uO=(1R2/R1)uS“同相(电压)跟随器”:R2=0 或 R1=时 uO=uS,KVL:uO=uF(uF/R1)R2 uF=uS uO=(1R2/R1)uS,4.3 运放构成的基本电路,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,3.同相放大器,A,电压串联负反馈,uO=(1R2/R1)uS“同相(电压)跟随器”:R2=0 或 R1=时 uO=uS,另:闭环输入电阻 Rif 闭环输出电阻 Rof 0,Rid,Rif,Ro,Rof,“阻抗变换器”,4.3 运放构成的基本电路,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,3.同相放大器,A,电压串联负反馈,uO=(1R2/R1)uS“同相(电压)跟随器”:R2=0 或 R1=时 uO=uS,另:闭环输入电阻 Rif 闭环输出电阻 Rof 0,Rid,Rif,Ro,Rof,“阻抗变换器”,同相输入方式同相比例放大器同相比例运算电路,4.3 运放构成的基本电路,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,3.同相放大器,A,电压串联负反馈,uO=(1R2/R1)uS“同相(电压)跟随器”:R2=0 或 R1=时 uO=uS,另:闭环输入电阻 Rif 闭环输出电阻 Rof 0,“阻抗变换器”,同相输入方式同相比例放大器同相比例运算电路,4.3 运放构成的基本电路,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,4.差动放大器,？,4.3 运放构成的基本电路,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,4.差动放大器,对uS1:电压并联负反馈 对uS2:电压串联负反馈,U:uO=R2/R1 uS1 1R2/R1 uI()uI()=uS2 R2/(R1R2)uO=R2/R1 uS1 1R2/R1 R2/(R1R2)uS2,uO=R2/R1 uS1 1R2/R1 R2/(R1R2)uS2“(电压)减法器”:R1=R1,R2=R2 时 uO=R2/R1 uS2 uS1,4.3 运放构成的基本电路,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,4.差动放大器,对uS1:电压并联负反馈 对uS2:电压串联负反馈,uO=R2/R1 uS1 1R2/R1 R2/(R1R2)uS2“(电压)减法器”:R1=R1,R2=R2 时 uO=R2/R1 uS2 uS1,另:闭环输入电阻 对uS1:Rif=R1 对uS2:Rif=R1 R2 闭环输出电阻 Rof 0,Rid,Rif,Rif,Ro,Rof,4.3 运放构成的基本电路,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,4.差动放大器,对uS1:电压并联负反馈 对uS2:电压串联负反馈,uO=R2/R1 uS1 1R2/R1 R2/(R1R2)uS2“(电压)减法器”:R1=R1,R2=R2 时 uO=R2/R1 uS2 uS1,使用注意：,最大共模输入电压 VIc max,当运放A 自身两个输入端（反相输入端 uI()、同相输入端 uI()）的 共模输入电压 超出 VIc max 时，将影响运放电路中相关晶体管的工作状态。运放失去正常的差模放大能力。,4.3 运放构成的基本电路,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,4.差动放大器,对uS1:电压并联负反馈 对uS2:电压串联负反馈,uO=R2/R1 uS1 1R2/R1 R2/(R1R2)uS2“(电压)减法器”:R1=R1,R2=R2 时 uO=R2/R1 uS2 uS1,使用注意：,最大共模输入电压 VIc max,当运放A 自身两个输入端（反相输入端 uI()、同相输入端 uI()）的 共模输入电压 超出 VIc max 时，将影响运放电路中相关晶体管的工作状态。运放失去正常的差模放大能力。,差动（分）输入方式差分比例运算电路,4.3 运放构成的基本电路,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,5.反相加法器,电压并联负反馈,A,uO=R2/R11 uS1 R2/R12 uS2 R2/R13 uS3 R11=R12=R13=R1 时 uO=R2/R1 uS1 uS2 uS3,U 或 KCL:uS1/R11 uS2/R12 uS3/R13=(0VuO)/R2,反相求和运算电路,4.3 运放构成的基本电路,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,6.同相加法器,电压串联负反馈,A,uO=1R2/R1 uI()R11=R12=R13 时 uI()=uS1 uS2 uS3/3,R1,R2,U:R11=R12=R13=R1n 时 uI()=uS1 uS2 uS3 uSN/N uI()=uS1 uS2 uS3/3,同相求和运算电路,4.3 运放构成的基本电路,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,7.加减法器,A,R1=R2=R3=R4=R 时 uO=Rf/R uS3 uS4 uS1 uS2,Rf,对uS1、uS2:电压并联负反馈 对uS3、uS4:电压串联负反馈,加减运算电路,4.3 运放构成的基本电路,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,8.积分器,理想积分器:,iC=CduC/dt uC(t)=1/C iC dt,4.3 运放构成的基本电路,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,8.积分器,理想积分器:,iC=CduC/dt uC(t)=1/C iC dt,A,4.3 运放构成的基本电路,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,8.积分器,理想积分器:,iC=CduC/dt uC(t)=1/C iC dt,A,4.3 运放构成的基本电路,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,8.积分器,理想积分器:,iC=CduC/dt uC(t)=1/C iC dt,A,iC=iS=uS/R 0VuC=uO,uO(t)=uC(t)=1/RC uS(t)dt,0V,U-Om,0V,4.3 运放构成的基本电路,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,8.积分器,理想积分器:,iC=CduC/dt uC(t)=1/C iC dt,A,iC=iS=uS/R 0VuC=uO,uO(t)=uC(t)=1/RC uS(t)dt,4.3 运放构成的基本电路,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,8.积分器,A,uO(t)=uC(t)=1/RC uS(t)dt,时域:(密勒)积分器频域:低通滤波器、相位超前 90o,4.3 运放构成的基本电路,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,9.微分器,iC=CduC/dt,A,C,又 iC=iR uS=uC 0ViR R=uO,uO(t)=iR R=RC duS/dt,R,4.3 运放构成的基本电路,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,9.微分器,A,C,uO(t)=iR R=RC duS/dt,R,时域:微分器频域:高通滤波器、相位滞后 90o,注:经典 PID 调节器.,4.3 运放构成的基本电路,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,10.对数运算和指数运算,注:非线性反馈.,4.3 运放构成的基本电路,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,10.对数运算和指数运算,4.3 运放构成的基本电路,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,11.电流电压变换器(I/V),注:DDZ 工业仪表;万用表测电阻等.R 为定值，可测电流 iS；iS 为恒流源，可测电阻 RX。,4.3 运放构成的基本电路,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,12.电压电流变换器(V/I),(a)负载不接地,(b)负载接地,注：电流环输出可远距离传输而不衰减；抗电磁干扰；允许长时间短路而不受损。,豪兰德(Howland)电流源电路,4.3 运放构成的基本电路,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,12.电压电流变换器(V/I),(a)负载不接地,(b)负载接地,请注意：运放构成的基本负反馈电路中输出端都是和反相输入端相连接的，说明在放大电路中全部构成负反馈。不可能引回到运放的同相端，否则成为正反馈，就不是线性放大了(指单级运放）。,豪兰德(Howland)电流源电路,4.3 运放构成的基本电路,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,4.3 运放构成的基本电路,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,例:稳定一点,系统稳定.与 A、R、(对T）、VCC(须 2.5VREF)值 及稳定性基本无关,2.5VREF,2.5VREF,2.5VREF,5.0VREF,VCC,RL,250,IREF=10 mA,电压电流变换器(V/I),T,例：LM385 2.5V;LM336 2.5V;TL431 等.,例:稳定一点,系统稳定.与 A、R、(对T）、VCC(须 2.5VREF)值 及稳定性基本无关,2.5VREF,2.5VREF,2.5VREF,5.0VREF,VCC,RL,250,IREF=10 mA,打电话；上网 等,T,例：LM385 2.5V;LM336 2.5V;TL431 等.,4.3 运放构成的基本电路,48V(54V),发,收,4.4 负反馈放大电路的计算,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,深度负反馈放大电路的近似计算法(由分立元件构成)P368,例1:图(a)为一分立元件多级反馈放大器，(b)为其交流通路。假设电路满足深度反馈的条件，试分析计算 Af、Rif 和 Rof。,深度负反馈放大电路的近似计算法(由分立元件构成)P368,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,4.4 负反馈放大电路的计算,例1:图(a)为一分立元件多级反馈放大器，(b)为其交流通路。假设电路满足深度反馈的条件，试分析计算 Af、Rif 和 Rof。,4.4 负反馈放大电路的计算,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,深度负反馈放大电路的近似计算法(由分立元件构成)P368,例1:图(a)为一分立元件多级反馈放大器，(b)为其交流通路。假设电路满足深度反馈的条件，试分析计算 Af、Rif 和 Rof。,4.4 负反馈放大电路的计算,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,深度负反馈放大电路的近似计算法(由分立元件构成)P368,例1:图(a)为一分立元件多级反馈放大器，(b)为其交流通路。假设电路满足深度反馈的条件，试分析计算 Af、Rif 和 Rof。,电压串联负反馈,出,入,入,出,a.负反馈.反馈极性判断:“瞬时极性法”b.电压型.c.串联型.d.电压负反馈:稳定输出电压！,4.4 负反馈放大电路的计算,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,深度负反馈放大电路的近似计算法(由分立元件构成)P368,例1:图(a)为一分立元件多级反馈放大器，(b)为其交流通路。假设电路满足深度反馈的条件，试分析计算 Af、Rif 和 Rof。,电压串联负反馈,4.4 负反馈放大电路的计算,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,深度负反馈放大电路的近似计算法(由分立元件构成)P368,例1:图(a)为一分立元件多级反馈放大器，(b)为其交流通路。假设电路满足深度反馈的条件，试分析计算 Af、Rif 和 Rof。,电压串联负反馈,工程中常用方法：方块图法、双口网络分离法、环路增益法、拆环法 等.,拆环法的思路：,闭环放大器拆成开环 求开环下的,拆环法的条件：,闭环时的信号传输只通过基本放大器，不 经过反馈网络；,反馈信号只经过反馈网络传到输入，不经 过基本放大器；,反馈系数与信号源内阻及负截电阻无关；,拆环法的步骤：,计算输入电阻时，应将反馈网络折合到输 入。若是电流反馈，因维持输出电流不变，为取消反馈影响，应将输出开路；若是电压反馈，因维持输出电压不变，为取消反馈影响，应将输出短路。,计算输出电阻时，应将反馈网络拆合到输出端。并联反馈时，将净输入短路，以消除反馈电流对净输入的影响；串联反馈时，将净输入开路，使反馈电压不再影响净输入。,4.4 负反馈放大电路的计算,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,深度负反馈放大电路的近似计算法(由分立元件构成)P368,例1:图(a)为一分立元件多级反馈放大器，(b)为其交流通路。假设电路满足深度反馈的条件，试分析计算 Af、Rif 和 Rof。,电压串联负反馈,Rf,Re1,Rf,4.4 负反馈放大电路的计算,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,深度负反馈放大电路的近似计算法(由分立元件构成)P368,例1:图(a)为一分立元件多级反馈放大器，(b)为其交流通路。假设电路满足深度反馈的条件，试分析计算 Af、Rif 和 Rof。,电压串联负反馈,4.4 负反馈放大电路的计算,“虚短”:uI(+)uI(-)“虚断”:iI(+)=iI(-)0,深度负反馈放大电路的近似计算法(由分立元件构成)P368,例1:图(a)为一分立元件多级反馈放大器，(b)为其交流通路。假设电路满足深度反馈的条件，试分析计算 Af、Rif 和 Rof。,电压串联负反馈,4.4 负反馈放大电路的计算,深度负反馈放大电路的近似计算法(由分立元件构成)P368,例1:图(a)为一分立元件多级反馈放大器，(b)为其交流通路。假设电路满足深度反馈的条件，试分析计算 Af、Rif 和 Rof。,电压串联负反馈,4.4 负反馈放大电路的计算,深度负反馈放大电路的近似计算法(由分立元件构成)P368,例1:图(a)为一分立元件多级反馈放大器，(b)为其交流通路。假设电路满足深度反馈的条件，试分析计算 Af、Rif 和 Rof。,电压串联负反馈,4.4 负反馈放大电路的计算,深度负反馈放大电路的近似计算法(由分立元件构成)P368,例1:图(a)为一分立元件多级反馈放大器，(b)为其交流通路。假设电路满足深度反馈的条件，试分析计算 Af、Rif 和 Rof。,电压串联负反馈,4.4 负反馈放大电路的计算,深度负反馈放大电路的近似计算法(由分立元件构成)P368,例1:图(a)为一分立元件多级反馈放大器，(b)为其交流通路。假设电路满足深度反馈的条件，试分析计算 Af、Rif 和 Rof。,电压串联负反馈,另:闭环输入电阻 Rif Rif Rb1 闭环输出电阻 Rof 0 Rof 0,如图是一个反相比例运算电路,由近似计算可得：Af=-R2/R1.若设 R2=20k，R1=10k，则 Af=-2.,4.4 负反馈放大电路的计算,2.应用PSPICE分析实际运算电路的误差 P370,现用PSPICE软件对该电路进行精确运算。,1.0Hz,10.0kHz,1.99994,例:Au=105,R1=1k,R2=9k,A,令:则:,10V,一、产生自激振荡的原因和条件,原因：由电抗元件(主要是电容C)产生的附加相移(AF=A+F)引起.在通频带内(中频段),附加相移AF为0或较小,为负反馈放大器;在通频带外(低频段和高频段),附加相移AF较大,使负反馈 正反馈;在某一特定频率处,附加相移AF=180,正反馈作用最强,可能产生自激振荡.,4.5 负反馈自激问题 P372,A,10V,例:Au=105,R1=1k,R2=9k,一、产生自激振荡的原因和条件,原因：由电抗元件(主要是电容C)产生的附加相移(AF=A+F)引起.在通频带内(中频段),附加相移AF为0或较小,为负反馈放大器;在通频带外(低频段和高频段),附加相移AF较大,使负反馈 正反馈;在某一特定频率处,附加相移AF=180,正反馈作用最强,可能产生自激振荡.,4.5 负反馈自激问题 P372,令:则:,A,10V,例:Au=105,R1=1k,R2=9k,一、产生自激振荡的原因和条件,原因：由电抗元件(主要是电容C)产生的附加相移(AF=A+F)引起.在通频带内(中频段),附加相移AF为0或较小,为负反馈放大器;在通频带外(低频段和高频段),附加相移AF较大,使负反馈 正反馈;在某一特定频率处,附加相移AF=180,正反馈作用最强,可能产生自激振荡.,4.5 负反馈自激问题 P372,令:则:,A,10V,例:Au=105,R1=1k,R2=9k,一、产生自激振荡的原因和条件,原因：由电抗元件(主要是电容C)产生的附加相移(AF=A+F)引起.在通频带内(中频段),附加相移AF为0或较小,为负反馈放大器;在通频带外(低频段和高频段),附加相移AF较大,使负反馈 正反馈;在某一特定频率处,附加相移AF=180,正反馈作用最强,可能产生自激振荡.,4.5 负反馈自激问题 P372,令:则:,“虚短”,A,10V,例:Au=105,R1=1k,R2=9k,一、产生自激振荡的原因和条件,原因：由电抗元件(主要是电容C)产生的附加相移(AF=A+F)引起.在通频带内(中频段),附加相移AF为0或较小,为负反馈放大器;在通频带外(低频段和高频段),附加相移AF较大,使负反馈 正反馈;在某一特定频率处,附加相移AF=180,正反馈作用最强,可能产生自激振荡.,4.5 负反馈自激问题 P372,令:则:,“虚短”,“虚短”,A,10V,例:Au=105,R1=1k,R2=9k,一、产生自激振荡的原因和条件,原因：由电抗元件(主要是电容C)产生的附加相移(AF=A+F)引起.在通频带内(中频段),附加相移AF为0或较小,为负反馈放大器;在通频带外(低频段和高频段),附加相移AF较大,使负反馈 正反馈;在某一特定频率处,附加相移AF=180,正反馈作用最强,可能产生自激振荡.,4.5 负反馈自激问题 P372,令:则:,实际三级放大器的开环频率特性:,“虚短”,A,10V,例:Au=105,R1=1k,R2=9k,一、产生自激振荡的原因和条件,原因：由电抗元件(主要是电容C)产生的附加相移(AF=A+F)引起.在通频带内(中频段),附加相移AF为0或较小,为负反馈放大器;在通频带外(低频段和高频段),附加相移AF较大,使负反馈 正反馈;在某一特定频率处,附加相移AF=180,正反馈作用最强,可能产生自激振荡.,4.5 负反馈自激问题 P372,实际三级放大器的开环频率特性:,对数幅频特性(曲线)和对数相频特性(曲线)：,“虚短”,A,10V,例:Au=105,R1=1k,R2=9k,一、产生自激振荡的原因和条件,原因：由电抗元件(主要是电容C)产生的附加相移(AF=A+F)引起.在通频带内(中频段),附加相移AF为0或较小,为负反馈放大器;在通频带外(低频段和高频段),附加相移AF较大,使负反馈 正反馈;在某一特定频率处,附加相移AF=180,正反馈作用最强,可能产生自激振荡.,4.5 负反馈自激问题 P372,实际三级放大器的开环频率特性:,对数幅频特性(曲线)和对数相频特性(曲线)：,0,20,40,60,80,0.1fp1,45,450/十倍频,20dB/十倍频程,100,fp1,101fp1,102fp1,103fp1,40dB/十倍频程,60dB/十倍频程,0,90,135,180,225,270,900/十倍频,450/十倍频,“虚短”,A,10V,例:Au=105,R1=1k,R2=9k,一、产生自激振荡的原因和条件,原因：由电抗元件(主要是电容C)产生的附加相移(AF=A+F)引起.在通频带内(中频段),附加相移AF为0或较小,为负反馈放大器;在通频带外(低频段和高频段),附加相移AF较大,使负反馈 正反馈;在某一特定频率处,附加相移AF=180,正反馈作用最强,可能产生自激振荡.,4.5 负反馈自激问题 P372,实际三级放大器的开环频率特性:,对数幅频特性(曲线)和对数相频特性(曲线)：,0,20,40,60,80,0.1fp1,45,450/十倍频,20dB/十倍频程,100,fp1,101fp1,102fp1,103fp1,40dB/十倍频程,60dB/十倍频程,0,90,135,180,225,270,900/十倍频,450/十倍频,A=180A,A=0A,(1),“虚短”,A,10V,例:Au=105,R1=1k,R2=9k,一、产生自激振荡的原因和条件,原因：由电抗元件(主要是电容C)产生的附加相移(AF=A+F)引起.在通频带内(中频段),附加相移AF为0或较小,为负反馈放大器;在通频带外(低频段和高频段),附加相移AF较大,使负反馈 正反馈;在某一特定频率处,附加相移AF=180,正反馈作用最强,可能产生自激振荡.,4.5 负反馈自激问题 P372,实际三级放大器的开环频率特性:,对数幅频特性(曲线)和对数相频特性(曲线)：,0,20,40,60,80,0.1fp1,45,450/十倍频,20dB/十倍频程,100,fp1,101fp1,102fp1,103fp1,40dB/十倍频程,60dB/十倍频程,0,90,135,180,225,270,900/十倍频,450/十倍频,f180o,“虚短”,A,10V,例:Au=105,R1=1k,R2=9k,一、产生自激振荡的原因和条件,原因：由电抗元件(主要是电容C)产生的附加相移(AF=A+F)引起.在通频带内(中频段),附加相移AF为0或较小,为负反馈放大器;在通频带外(低频段和高频段),附加相移AF较大,使负反馈 正反馈;在某一特定频率处,附加相移AF=180,正反馈作用最强,可能产生自激振荡.,4.5 负反馈自激问题 P372,实际三级放大器的开环频率特性:,对数幅频特性(曲线)和对数相频特性(曲线)：,0,20,40,60,80,0.1fp1,45,450/十倍频,20dB/十倍频程,100,fp1,101fp1,102fp1,103fp1,40dB/十倍频程,60dB/十倍频程,0,90,135,180,225,270,900/十倍频,450/十倍频,f180o,“虚短”,A,10V,例:Au=105,R1=1k,R2=9k,一、产生自激振荡的原因和条件,原因：由电抗元件(主要是电容C)产生的附加相移(AF=A+F)引起.在通频带内(中频段),附加相移AF为0或较小,为负反馈放大器;在通频带外(低频段和高频段),附加相移AF较大,使负反馈 正反馈;在某一特定频率处,附加相移AF=180,正反馈作用最强,可能产生自激振荡.,4.5 负反馈自激问题 P372,0,20,40,60,80,0.1fp1,45,450/