模拟电子技术-反馈放大电路
时间:2022-08-27 07:00:00
文章目录
- 第一,反馈概念和分类
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- 1-1 反馈
- 1-2 直流反馈和交流反馈
- 1-3 正反馈和负反馈
- 1-4 串联反馈和并联反馈
- 1-5 电压反馈与电流反馈
- 二、负反馈电路
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- 2-1 深入讨论反馈
- 2-2 负反馈对放大电路性能的影响
- 三、深度负反馈
第一,反馈概念和分类
1-1 反馈
将输出信号的部分或全部通过某个电路送回放大电路的输入电路,与原输入信号进行比较,影响输出信号,构成反馈。
- x I x_I xI:反馈放大电路的输入信号
- x I D x_ID xID:输入信号(净输入信号)基本放大电路
- x F x_F xF:反馈信号
- x O x_O xO:输出信号
- 开环-无反馈通路,闭环-有反馈通路
- X电压也可以是电流
1-2 直流反馈和交流反馈
放大电路直流通路中存在的反馈是直流反馈。直流反馈影响放大电路的直流性能,如静态工作点。交流通路中存在的反馈是交流反馈。交流反馈影响放大电路的交流性能,如增益.输人电阻、输出电阻、带宽等。
- 判断反馈到输入端的信号是交流、直流还是同时存在。(查看电容连接模式,即反馈元件是否有效)
- 运放一般均入的是交直流反馈。
- 直流反馈
- 交流反馈
1-3 正反馈与负反馈
正反馈:引入反馈后,使净输入量比无反馈时变大了。
负反馈:引入反馈后,使净输入量比无反馈时变小了。
- 可用瞬时极性法判断
- 注意极性判断顺序:输入→输出→反馈
- 串联反馈输入与反馈极性相反,并联反馈输入与反馈极性相反。
1-4 串联反馈与并联反馈
当反馈信号与输入信号分别接至基本放大电路的不同输入端时,引入的是串联反馈;
当反馈信号与输入信号接至基本放大电路的同一个输人端时,引人的是并联反馈。
- 简单判断
▶ \blacktriangleright ▶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;反之,加在放大电路输入回路的两个电极,则为串联反馈。
▶ \blacktriangleright ▶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;一个加在基极一个加在发射极则为串联反馈。 - 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简易判断:
▶ \blacktriangleright ▶并联反馈时:
反馈信号和输入信号瞬时极性相同的为正反馈,瞬时极性相反的是负反馈;
▶ \blacktriangleright ▶串联反馈时:
反馈信号和输入信号瞬时极性相同的为负反馈,瞬时极性相反的是正反馈。
1-5 电压反馈与电流反馈
- 判断方法:负载短路法
▶ \blacktriangleright ▶将负载短路(未接负载时输出对地短路),反馈量为零―电压反馈。
▶ \blacktriangleright ▶将负载短路,反馈量仍然存在电流反馈。 - 电压与电流反馈的简易判断方法
一般来说:
▶ \blacktriangleright ▶反馈元件直接接在输出端为电压反馈。
▶ \blacktriangleright ▶反馈元件只要没有直接接到输出端,均为电流反馈。
(特别注意:负载不属于放大器,因此不能算作反馈元件。)
重点: 反 馈 类 型 判 断 \color{Red}{反馈类型判断} 反馈类型判断
二、负反馈电路
2-1 反馈深度讨论
一般情况下, A A A和 F F F都是频率的函数,当考虑信号频率的影响时, A f A_f Af、 A A A和 F F F分别用 A f ˙ \dot{A_f} Af˙、 A ˙ \dot{A} A˙和 F ˙ \dot{F} F˙表示。
即 A f ˙ = A ˙ 1 + A ˙ F ˙ \dot{A_f} =\frac {\dot A}{1+\dot A\dot F} Af˙=1+A˙F˙A˙ , 1 + A ˙ F ˙ 1+\dot A\dot F 1+A˙F˙称为反馈深度。
▶ \blacktriangleright ▶ ∣ 1 + A ˙ F ˙ ∣ > 1 |1+\dot A\dot F|>1 ∣1+A˙F˙∣>1时, ∣ A F ˙ ∣ < ∣ A ˙ ∣ |\dot{A_F}|<|\dot{A}| ∣AF˙∣<∣A˙∣,一般负反馈。
▶ \blacktriangleright ▶ ∣ 1 + A ˙ F ˙ ∣ > > 1 |1+\dot A\dot F|>>1 ∣1+A˙F˙∣>>1时,深度负反馈。
▶ \blacktriangleright ▶ ∣ 1 + A ˙ F ˙ ∣ < 1 |1+\dot A\dot F|<1 ∣1+A˙F˙∣<1时,正反馈。
▶ \blacktriangleright ▶ ∣ 1 + A ˙ F ˙ ∣ < 1 |1+\dot A\dot F|<1 ∣1+A˙F˙∣<1时, ∣ A F ˙ ∣ |\dot{A_F}| ∣AF˙∣→ ∞ \infty ∞,自激振荡。
2-2 负反馈对放大电路性能的影响
- 提高增益的稳定性
▶ \blacktriangleright ▶闭环增益相对变化量是开环时的 1 1 + A F \frac{1}{1+AF} 1+AF1。
▶ \blacktriangleright ▶在深度负反馈条件下, A f ˙ ≈ 1 F ˙ \dot{A_f}\approx \frac{1}{\dot F} Af˙≈F˙1。
▶ \blacktriangleright ▶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。负反馈的组态不同,稳定的增益不同。 - 减小非线性失真
▶ \blacktriangleright ▶闭环时增益减小,线性度变好。
▶ \blacktriangleright ▶只能减少环内放大电路产生的失真,如果输入波形本身就是失真的,即使引入负反馈,也无济于事。 - 抑制反馈环内噪声
- 对 输 入 电 阻 和 输 出 电 阻 的 影 响 \color{Red}{对输入电阻和输出电阻的影响} 对输入电阻和输出电阻的影响
▶ \blacktriangleright ▶串联负反馈——增大输入电阻
▶ \blacktriangleright ▶并联负反馈——减小输入电阻
▶ \blacktriangleright ▶电压负反馈——减小输出电阻,稳定输出电压
▶ \blacktriangleright ▶电流负反馈——增大输出电阻,稳定输出电流
负反馈对放大电路性能的改善,是以牺牲增益为代价的,且仅对环内的性能产生影响。
三、深度负反馈
- 深度负反馈条件下,闭环增益只与反馈网络有关。
- 输入量近似等于反馈量,净输入量近似等于零。
- 重点: 利 用 “ 虚 短 ” “ 虚 断 ” 计 算 \color{Red}{利用“虚短”“虚断”计算} 利用“虚短”“虚断”计算
例:
解:该电路中引入了电流并联负反馈。
根据虚短,虚断 i f = i i i_f=i_i if=ii
− i f R f = i R R -i_fR_f=i_RR −ifRf=iRR
i f = i R + i 0 i_f=i_R+i_0 if=iR+i0
又因为 v n = v p = 0 v_n=v_p=0 vn=vp=0, v s = i i R s v_s=i_iR_s vs=iiRs, v 0 = − i 0 R L v_0=-i_0R_L v0=−i0RL
所以闭环电压增益 A v f = − i 0 R L i i R s = − ( 1 + R f R ) R L R s A_{vf}=\frac{-i_0R_L}{i_iR_s}=-(1+\frac{R_f}{R})\frac{R_L}{R_s} Avf=iiRs−i0RL=−(1+R