電子技術(shù)電路(模擬部分)康華光版課件 第七章反饋放大電路

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1、1 7 反 饋 放 大 電 路7.1 反 饋 的 基 本 概 念 與 分 類7.2 負(fù) 反 饋 放 大 電 路 的 四 種 組 態(tài) 7.4 負(fù) 反 饋 對(duì) 放 大 電 路 性 能 的 影 響7.3 負(fù) 反 饋 放 大 電 路 增 益 的 一 般 表 達(dá) 式 2 7 反 饋 放 大 電 路7.7 負(fù) 反 饋 放 大 電 路 的 頻 率 響 應(yīng)7.8 負(fù) 反 饋 放 大 電 路 的 穩(wěn) 定 性 7.5 深 度 負(fù) 反 饋 條 件 下 的 近 似 計(jì) 算7.6 負(fù) 反 饋 放 大 電 路 設(shè) 計(jì) 3 7.1 反 饋 的 基 本 概 念 與 分 類 7.1.1 什 么 是 反 饋 7.1.2 直 流

2、反 饋 與 交 流 反 饋 7.1.3 正 反 饋 與 負(fù) 反 饋 7.1.4 串 聯(lián) 反 饋 與 并 聯(lián) 反 饋 7.1.5 電 壓 反 饋 與 電 流 反 饋 4 7.1.1 什 么 是 反 饋1. 反 饋 (feedback)內(nèi) 部 反 饋 外 部 反 饋v-+ ceeb ccbi iiehv-+be+-hfeibhrevce oeh1+ CTb1 CCRb1 VL+voR-v+-i b2CcR+eRb2R將 電 路 輸 出 電 量 （ 電 壓 或 電 流 ） 的 一 部 分 或 全 部 通 過 反 饋 網(wǎng) 絡(luò) ，用 一 定 的 方 式 送 回 到 輸 入 回 路 ， 以 影 響 輸 入

3、 電 量 的 過 程 。 反 饋體 現(xiàn) 了 輸 出 信 號(hào) 對(duì) 輸 入 信 號(hào) 的 反 作 用 5 7.1.1 什 么 是 反 饋1. 反 饋 (feedback) 輸 出 信 號(hào)反 饋 放 大 電 路的 輸 入 信 號(hào) 反 饋 信 號(hào) 基 本 放 大 電 路 的 輸 入信 號(hào) （ 凈 輸 入 信 號(hào) ）+xI xF xO基 本 放 大電 路 AxID 反 饋 網(wǎng) 絡(luò)F 6 2. 開 環(huán) 與 閉 環(huán) vI vO+ - RL vI vO+ - RL R2 R1 反 饋 通 路 信 號(hào) 反 向 傳 輸 的 渠 道開 環(huán) 無 反 饋 通 路閉 環(huán) 有 反 饋 通 路 反 饋 通 路（ 反 饋 網(wǎng) 絡(luò)

4、 ）信 號(hào) 的 正 向 傳 輸 7.1.1 什 么 是 反 饋 7 3. 本 級(jí) 反 饋 與 級(jí) 間 反 饋 7.1.1 什 么 是 反 饋 vO- + R4 R5 R3 - +vI R1 R2 級(jí) 間 反 饋 通 路 (+) (+) (+) (+) (-)(-)凈 輸 入 量級(jí) 間 負(fù) 反 饋 反 饋 通 路本 級(jí) 反 饋 通 路 8 7.1.2 直 流 反 饋 與 交 流 反 饋 根 據(jù) 反 饋 到 輸 入 端 的 信 號(hào) 是 交 流 ， 還 是 直 流 ， 或 同 時(shí)存 在 ， 來 進(jìn) 行 判 別 。 取 決 于 反 饋 通 路 。直 流 通 路 中 存 在 的 反 饋 直 流 反 饋

5、（ 穩(wěn) 定 靜 態(tài) 工 作 點(diǎn) ）交 流 通 路 中 存 在 的 反 饋 交 流 反 饋 （ 改 善 交 流 性 能 ）例 vI vO- + C2 C1 R1 R2 (+) (+) (+)(+) 交 、 直 流 負(fù) 反 饋(+) 交 流 正 反 饋 9 7.1.2 直 流 反 饋 與 交 流 反 饋V V V+e1-1 R RRC c3v c1 T1 CC3 +Vi T TR2e2c2RCf1R Rf2 v o+- 10 正 反 饋 ： 引 入 反 饋 后 ， 使 凈 輸 入 量 變 大 了 。負(fù) 反 饋 ： 引 入 反 饋 后 ， 使 凈 輸 入 量 變 小 了 。 7.1.3 正 反 饋

6、與 負(fù) 反 饋例 vI vO- + RL R2 R1(+) (+) (-) (-)(-) 凈 輸 入 量 vI vO- + RLR2 R1(+) (+) (-)(-) 凈 輸 入 量負(fù) 反 饋 正 反 饋反 饋 通 路 反 饋 通 路 11 7.1.3 正 反 饋 與 負(fù) 反 饋 + fI1 2 Rb1 c2Ti R c1v TR R c3R 12V 12VvOT3b2R 12 7.1.4 串 聯(lián) 反 饋 與 并 聯(lián) 反 饋輸 入 端 ： 反 饋 信 號(hào) 在 輸 入 端 的 聯(lián) 接 分 為 串 聯(lián) 和 并 聯(lián) 兩 種 方 式 。 fXiX fXiXfXiX fXiXiX并 聯(lián) ： 反 饋 量

7、和fX 輸 入 量接 于 同 一 輸 入 端 。接 于 不 同 的 輸 入 端 。 iX串 聯(lián) ： 反 饋 量 和fX 輸 入 量 13 7.1.5 電 壓 反 饋 與 電 流 反 饋輸 出 端 ： 反 饋 信 號(hào) 在 輸 出 端 分 為 取 電 壓 和 取 電 流 兩 種 方 式 。電 流 ： 將 負(fù) 載 短 路 ， 反 饋 量 仍 然 存 在 。電 壓 ： 將 負(fù) 載 短 路 ， 反 饋 量 為 零 。電 壓 反 饋 ： 反 饋 信 號(hào) 的 大 小 與 輸 出 電 壓 成 比 例電 流 反 饋 ： 反 饋 信 號(hào) 的 大 小 與 輸 出 電 流 成 比 例輸 出 短 路 法 ： 假 設(shè) 輸

8、 出 端 交 流 短 路 ， RL=0或 vo=0 14 Fv io A v + v i + vid vf + vo RL + + + Fr io A g + v i vid vf vo RL + + Fg Ar ii iid if io v o R L + Fi Ai ii iid if io v o R L 電 壓 串 聯(lián) 電 壓 并 聯(lián) 電 流 串 聯(lián) 電 流 并 聯(lián) 15 例 7.2 負(fù) 反 饋 放 大 電 路 的 四 種 組 態(tài)電 壓 串 聯(lián) 負(fù) 反 饋V V +idv f R v1v ofR RLviRssv Voltage-series negative feedback 16

9、例 電 壓 并 聯(lián) 負(fù) 反 饋ii iidif fR LR+Vsi Rs voVoltage-shunt negative feedback 7.2 負(fù) 反 饋 放 大 電 路 的 四 種 組 態(tài) 17 例 電 流 串 聯(lián) 負(fù) 反 饋V V +idv f Rfv RLviRssv oiCurrent-series negative feedback 7.2 負(fù) 反 饋 放 大 電 路 的 四 種 組 態(tài) 18 例 電 流 并 聯(lián) 負(fù) 反 饋ii iidif iofR R LR+Vsi RsCurrent-shunt negative feedback 7.2 負(fù) 反 饋 放 大 電 路 的 四

10、 種 組 態(tài) 19 eR VDDvoT2+ g T1RdRCb1vi dsg1Rg2R g3R+Cb2+ 7.2 負(fù) 反 饋 放 大 電 路 的 四 種 組 態(tài)例 20I1 2 Rb cTR c TR VCCVEE vobR + fR RLsi Rs 7.2 負(fù) 反 饋 放 大 電 路 的 四 種 組 態(tài)例 21 例 電 流 并 聯(lián) 負(fù) 反 饋T1 CCV1Rfi 2Rsi T23R Rb1i oiCurrent-shunt negative feedback 7.2 負(fù) 反 饋 放 大 電 路 的 四 種 組 態(tài)Rs vo+ 22 A. 電 壓 串 聯(lián)RL vo vf vid vo電 壓 負(fù)

11、 反 饋 ： 穩(wěn) 定 輸 出 電 壓串 聯(lián) 反 饋 ： 輸 入 端 電 壓 求 和 （ KVL）各 種 反 饋 類 型 的 特 點(diǎn)-vi+ vid + vf =0輸 入 端 有 vid = vi -vf即 V V +idv f R v1v ofR RLviRSsv 7.2 負(fù) 反 饋 放 大 電 路 的 四 種 組 態(tài) 23 各 種 反 饋 類 型 的 特 點(diǎn)B. 電 流 并 聯(lián)RL io if iid io電 流 負(fù) 反 饋 ： 穩(wěn) 定 輸 出 電 流并 聯(lián) 反 饋 ： 輸 入 端 電 流 求 和 （ KCL）其 他 兩 種 阻 態(tài) 有 類 似 的 結(jié) 論ii - iid - if =0輸

12、入 端 有 iid = ii -if即 ii iidif iofR R LR+Vsi Rs 7.2 負(fù) 反 饋 放 大 電 路 的 四 種 組 態(tài) 24 A.串 聯(lián) 反 饋信 號(hào) 源 對(duì) 反 饋 效 果 的 影 響vid = vi -vf 則 vi最 好 為 恒 壓 源 ， 即信 號(hào) 源 內(nèi) 阻 Rs越 小 越 好 。 要 想 反 饋 效 果 明 顯 ， 就要 求 vf變 化 能 有 效 引 起 vid的變 化 。 7.2 負(fù) 反 饋 放 大 電 路 的 四 種 組 態(tài)V V +idv f R v1v ofR RLviRSsv 25 B.并 聯(lián) 反 饋信 號(hào) 源 對(duì) 反 饋 效 果 的 影 響

13、iid = ii -if 則 ii最 好 為 恒 流 源 ， 即 信號(hào) 源 內(nèi) 阻 Rs越 大 越 好 。 要 想 反 饋 效 果 明 顯 ， 就要 求 if變 化 能 有 效 引 起 iid的變 化 。 7.2 負(fù) 反 饋 放 大 電 路 的 四 種 組 態(tài)ii iidif iofR R LR+Vsi Rs 26 7.3 負(fù) 反 饋 放 大 電 路 增 益 的 一 般 表 達(dá) 式1. 組 成 框 圖 輸 出 信 號(hào)反 饋 放 大 電 路的 輸 入 信 號(hào)反 饋 信 號(hào) 基 本 放 大 電 路 的 輸 入信 號(hào) （ 凈 輸 入 信 號(hào) ） Xo基 本 放 大 A電 路 Xid 反 饋 網(wǎng) 絡(luò)

14、F Xf +Xi 27 7.3 負(fù) 反 饋 放 大 電 路 增 益 的 一 般 表 達(dá) 式2. 信 號(hào) 的 單 向 化 傳 輸 Xo基 本 放 大 A電 路 Xid 反 饋 網(wǎng) 絡(luò) F Xf +Xi 信 號(hào) 的 正 向 傳 輸 信 號(hào) 的 反 向 傳 輸信 號(hào) 在 反 饋 網(wǎng) 絡(luò)中 的 正 向 傳 輸 信 號(hào) 在 基 本 放 大 電路 中 的 反 向 傳 輸 28 2. 信 號(hào) 的 單 向 化 傳 輸 Xo基 本 放 大 A電 路 Xid 反 饋 網(wǎng) 絡(luò) F Xf +Xi 信 號(hào) 的 正 向 傳 輸 信 號(hào) 的 反 向 傳 輸單 向 化 7.3 負(fù) 反 饋 放 大 電 路 增 益 的 一 般

15、表 達(dá) 式 29 7.3 負(fù) 反 饋 放 大 電 路 增 益 的 一 般 表 達(dá) 式3. 表 達(dá) 式 推 導(dǎo)idoXXA ofXXF 反 饋 系 數(shù)ioF XXA 閉 環(huán) 增 益(closed-loop gain)因 為 idX iX fX所 以 ioF XXA fid oXX X FXAX X oo o/ 已 知 FAAA 1F即 閉 環(huán) 增 益 的一 般 表 達(dá) 式開 環(huán) 增 益(open-loop gain) Xf F XoA+Xi Xid 30 7.3 負(fù) 反 饋 放 大 電 路 增 益 的 一 般 表 達(dá) 式3. 表 達(dá) 式 推 導(dǎo)X 信 號(hào) 在 四 種 反 饋 阻 態(tài) 中 的 具

16、體 形 式電 壓 串 聯(lián) 電 壓 并 聯(lián) 電 流 串 聯(lián) 電 流 并 聯(lián) idX iX fX oX idViVfVoV idIiIfI oIoV idViVfV oIidIiIfI Xf F XoA+Xi Xid 31 7.3 負(fù) 反 饋 放 大 電 路 增 益 的 一 般 表 達(dá) 式電 壓 串 聯(lián) 電 壓 并 聯(lián) 電 流 串 聯(lián) 電 流 并 聯(lián)idx ixfxox ivfvov iifi oiov ivfv oiiifi ofxxF idoxxA iof xxA ofvvFv idovvAv iof vvAv ofviFg idoivAr iof ivAr ofivFr idoviAg io

17、f viAg ofiiFi idoiiAi iof iiAi 負(fù)反饋放大電路中各種信號(hào)量的含義表 7.3.1 idv idvidi idi 32 4. 反 饋 深 度 (feedback desensitivity)的 討 論一 般 負(fù) 反 饋 7.3 負(fù) 反 饋 放 大 電 路 增 益 的 一 般 表 達(dá) 式稱 為 反 饋 深 度FA 1FAAA 1F 時(shí) ， 11 )1( FA ， F AA 時(shí) ， 11 )2( FA 深 度 負(fù) 反 饋正 反 饋時(shí) ， 11 )3( FA ， F AA 自 激 振 蕩時(shí) ， 01 )4( FA ， F A 33 5. 環(huán) 路 增 益 (loop gain

18、) 7.3 負(fù) 反 饋 放 大 電 路 增 益 的 一 般 表 達(dá) 式FAVV ab環(huán) 路 電 壓 增 益 = 0i X ffiid XXXX 反 饋 網(wǎng) 絡(luò) F 基 本 放 大A電 路-1 b a 34 7.4 負(fù) 反 饋 對(duì) 放 大 電 路 性 能 的 影 響 提 高 增 益 的 穩(wěn) 定 性 減 少 非 線 性 失 真 擴(kuò) 展 頻 帶 對(duì) 輸 入 電 阻 和 輸 出 電 阻 的 影 響 為 改 善 性 能 引 入 負(fù) 反 饋 的 一 般 原 則 抑 制 反 饋 環(huán) 內(nèi) 噪 聲 35 7.4.1 提 高 增 益 的 穩(wěn) 定 性閉 環(huán) 時(shí) FAAA 1F則 2F )1( 1AFdAdA 只 考

19、 慮 幅 值 有 AFAA 1F AdAAFAdA 1 1FF即 閉 環(huán) 增 益 相 對(duì) 變 化 量 比 開 環(huán) 減 小 了 1+AF倍 ,表 明 引 入 負(fù)反 饋 后 ， 增 益 的 相 對(duì) 變 化 是 未 加 負(fù) 反 饋 時(shí) 增 益 的 相 對(duì) 變 化的 1/(1+AF)。 即 引 入 負(fù) 反 饋 使 電 路 增 益 的 穩(wěn) 定 性 提 高 。另 一 方 面 :在 深 度 負(fù) 反 饋 條 件 下 FA 1F 即 閉 環(huán) 增 益 只 取 決 于 反 饋 網(wǎng) 絡(luò) 。 當(dāng) 反 饋 網(wǎng) 絡(luò) 由 穩(wěn) 定 的線 性 元 件 組 成 時(shí) ， 閉 環(huán) 增 益 將 有 很 高 的 穩(wěn) 定 性 。 36 7.

20、4.2 減 少 非 線 性 失 真 閉 環(huán) 時(shí) 增 益 減 小 ， 線 性 度 變 好 。1 開 環(huán) 特 性2 閉 環(huán) 特 性 ov iv0 12 37 vivfvi vovd加反饋前加反饋后失真改善uovoA A+ F 7.4.2 減 少 非 線 性 失 真 38信 噪 比 ： nsVVNS 21 VnVSO AVAVV 1VAsV oVnV + + 7.4.3 抑 制 反 饋 環(huán) 內(nèi) 的 噪 聲 和 干 擾 39 增 加 一 級(jí) 無 噪 聲 的 前 置 級(jí) ， 使 新 的 信 噪 比 提 高 。 2Vns AVVNS VVV VnVVV VVSO FAAAVFAA AAVV 21 121

21、21 11 負(fù) 反 饋 只 對(duì) 環(huán) 內(nèi) 噪 聲 起 抑 制 作 用 ， 對(duì) 環(huán) 外 噪 聲 不 起 抑 制 作用 。 VF 1VA 2VAOVVF nV +sV + + oV+ 7.4.3 抑 制 反 饋 環(huán) 內(nèi) 的 噪 聲 和 干 擾 40 (1) 串 聯(lián) 負(fù) 反 饋 使 輸 入 電 阻 增 加 無 反 饋 時(shí) ： 有 反 饋 時(shí) ： idiii = ivivR )(1 i AFR iiif = ivR i fd= i vv i od= i Fvv idd= i AFvv id )1(= i AFv 7.4.4 對(duì) 輸 入 、 輸 出 電 阻 的 影 響+ R i vooR-Riv+-+dv

22、ii+o-vLRAi+R o+o Li vi A+ov Rv-d Ri v+-R Rfv-f+R1 if i 41 (2)并 聯(lián) 負(fù) 反 饋 使 輸 入 電 阻 減 小 無 反 饋 時(shí) ： 有 反 饋 時(shí) ： diiii = ivivR iiif = ivR fd i= ii v Fvi v od i= AFii vdd i= )1(= d iAFi vAFR1= i 7.4.4 對(duì) 輸 入 、 輸 出 電 阻 的 影 響+ v o Li R v-vi vA o+Rid-R+-oi+Rdi i + ARv-Li+v oR i R-Rd+-+di v oif o vi Rffi i 42 電 壓

23、 負(fù) 反 饋 穩(wěn) 定 輸 出 電 壓（ 當(dāng) 負(fù) 載 變 化 時(shí) ） 恒 壓 源輸 出 電 阻 小 。(3) 電 壓 負(fù) 反 饋 使 輸 出 電 阻 減 小放 大 電 路 空 載 時(shí) 可等 效 右 圖 框 中 為 電壓 源 ： Rovso voRL輸 出 電 阻 越 小 ， 輸 出 電 壓 越 穩(wěn) 定 ， 反 之 亦 然 。 7.4.4 對(duì) 輸 入 、 輸 出 電 阻 的 影 響 )1( oof AFRR 43 電 流 負(fù) 反 饋 穩(wěn) 定 輸 出 電 流 （ 當(dāng) 負(fù) 載 變 化 時(shí) ） 恒 流源 輸 出 電 阻 大 。(4) 電 流 負(fù) 反 饋 使 輸 出 電 阻 提 高放 大 電 路 空 載

24、時(shí) 可等 效 為 右 圖 框 中 電流 源 ：輸 出 電 阻 越 大 ， 輸 出 電 流 越 穩(wěn) 定 ， 反 之 亦 然 。Roiso ioRL 7.4.4 對(duì) 輸 入 、 輸 出 電 阻 的 影 響 oof )1( RAFR 44 估 算 輸 入 輸 出 電 阻（ 1） 電 壓 串 聯(lián) 負(fù) 反 饋Rif Rif Rb1R Of 0 VV+vR RRe1-b1 e2RRb1 RRC c2v c1-T of1 C CC+L2 +Vi T b2ifR ifR ofR 7.4.4 對(duì) 輸 入 、 輸 出 電 阻 的 影 響 45 估 算 輸 入 輸 出 電 阻（ 2） 電 壓 并 聯(lián) 負(fù) 反 饋Ri

25、f 0Rif RSR Of 0 v+-RcRs LRTiis-v+oCC+VibfRififRif R Rof 7.4.4 對(duì) 輸 入 、 輸 出 電 阻 的 影 響 46 估 算 輸 入 輸 出 電 阻（ 3） 電 流 并 聯(lián) 負(fù) 反 饋R Of RC2Rif 0Rif RSROf +Vi c2 RRi CCs Lie2c2+v i Ts RR oi c1+fT-2f v1 R-bR ifRRif ofR ofR 7.4.4 對(duì) 輸 入 、 輸 出 電 阻 的 影 響 47 7.5 深 度 負(fù) 反 饋 條 件 下 的 近 似 計(jì) 算深 度 負(fù) 反 饋 的 特 點(diǎn)即 ， 深 度 負(fù) 反 饋 條

26、 件 下 ， 閉 環(huán) 增 益 只 與 反 饋 網(wǎng) 絡(luò) 有 關(guān) 11 FA 由 于 FAAA 1F則 FFAA 1又 因 為 ioF XXA ofXXF if XX 代 入 上 式得 輸 入 量 近 似 等 于 反 饋 量0fiid XXX 凈 輸 入 量 近 似 等 于 零由 此 可 得 深 度 負(fù) 反 饋 條 件 下 ， 基 本 放 大 電 路 “ 兩 虛 ” 的 概 念 48 串 聯(lián) 負(fù) 反 饋 ， 輸 入 端 電 壓 求 和 。0fiid VVV 0iidid rVI 深 度 負(fù) 反 饋 條 件 下 虛 短虛 斷0 fiid III 0iidid rIV 虛 短虛 斷并 聯(lián) 負(fù) 反 饋

27、， 輸 入 端 電 流 求 和 。 0fiid XXX fIiI idI idV+ -idI idV+-fIiI fV iV idI idV+ -fV iV idI idV+ - 深 度 負(fù) 反 饋 的 特 點(diǎn) 7.5 深 度 負(fù) 反 饋 條 件 下 的 近 似 計(jì) 算 49I1 1 2 Rb1 c2TR c1 TR +VCCVEEvob2R + fRsv + I2T3電 路 如 圖 所 示 ， 近 似 計(jì) 算 它 的 電 壓 增 益 。例 題 VF 21 foi bRVA V R o2 2fi VRR RVV fb b 50 電 路 如 圖 所 示 ， 近 似 計(jì) 算 它 的 電 壓 增 益

28、 。例 題 o fVF i 1V RA V R fR pv nv ov1Riv 1i 2inipi 51 電 路 如 圖 所 示 ， 近 似 計(jì) 算 它 的 電壓 增 益 。 ofR IVF ioGF VIA R1F閉 環(huán) 增 益閉 環(huán) 電 壓 增 益 ioVF VVA ooio IVVI GF c L( / )A R R LeRR 解 ： 忽 略 基 極 直 流 偏 置 電 路 后 的 交 流通 路 如 下 圖 所 示 。電 路 為 電 流 串 聯(lián) 負(fù) 反 饋則 反 饋 系 數(shù) 為 efIV 在 深 度 負(fù) 反 饋 條 件 下 ， 利 用 虛 短和 虛 斷 可 知 0BE V + + CTb

29、1 CCRb1 VL+v oR-v+-i b2CcR+eRb2R例 題 . +-LR/eR+-RSsV oIbI.i-+V. f-+V. oV.eI. 52 電 路 如 圖 所 示 ， 近 似 計(jì) 算 它 的 電壓 增 益 。例 題 ii iidif iofR R LR+Vsi Rs虛 短 ： 0pn vv虛 斷 ： 0nid ii fi ii RiiRi )( offf fof RR Rii fof RR RiiFi of i f11 1 ii i ii i AA i A FRF R 閉 環(huán) 增 益反 饋系 數(shù)閉 環(huán) 電 壓 增 益 sof vvAv si LoRi Ri sLf RRAi

30、sLf )1( RRRR 53 求 ： (1)大 環(huán) 阻 態(tài) ； (2)二 、 三 級(jí) 局 部 阻 態(tài) ； (3)深 度 負(fù) 反饋 下 大 環(huán) 的 閉 環(huán) 電 壓 增 益 。解 ： (1)電 壓 并 聯(lián) 負(fù) 反 饋(2) T2 電 流 串 聯(lián) 負(fù) 反 饋 , T2和 T3級(jí) 間 電 流 串 聯(lián) 正 反 饋T 1c1R fRS T2c2R R1 T3c3R RL2RsR b1I. .VofI.I. 例 題 54閉 環(huán) 增 益閉 環(huán) 電 壓 增 益解 ： ofG VIF f1R ioRF IVA G1F fRsoVF VVA siio VIIV sRF 1RA sfRR 例 題 求 ： (1)大

31、環(huán) 阻 態(tài) ； (2)二 、 三 級(jí) 局 部 阻 態(tài) ； (3)深 度 負(fù) 反饋 下 大 環(huán) 的 閉 環(huán) 電 壓 增 益 。T1c1R fRS T2c2R R1 T3c3R RL2RsR b1I. .VofI.I. 55 求 ： (1)判 斷 反 饋 阻 態(tài) ； (2)深 度 負(fù) 反 饋 下 大 環(huán) 的 閉 環(huán) 電 壓增 益 。解 ： (1)電 壓 串 聯(lián) 負(fù) 反 饋 R2.V + R1f + R3R 4R8iV V. oV.R7R6 R5o3V. pV.A1 A2A3 例 題 56閉 環(huán) 電 壓 增 益fi VV 在 深 度 負(fù) 反 饋 條 件 下 ，利 用 虛 短 和 虛 斷 可 知解 ：

32、 則 反 饋 系 數(shù) 為 o387 8f VRR RV o365 5p VRR RV o 43 4p VRR RV ofV VVF 87 85 6543 4 RR RR RRRR R ioVF VVA V1F 8654 87543 )( )()( RRRR RRRRR V + R1f + R2 R3R4R8iV. V. oV.R7R6 R5o3V. pV.A1 A2A3 求 ： (1)判 斷 反 饋 阻 態(tài) ； (2)深 度 負(fù) 反 饋 下 大 環(huán) 的 閉 環(huán) 電 壓增 益 。例 題 57 7.6 負(fù) 反 饋 放 大 電 路 設(shè) 計(jì) 7.6.1 設(shè) 計(jì) 負(fù) 反 饋 放 大 電 路 的 一 般

33、步 驟 7.6.2 設(shè) 計(jì) 舉 例 58 1. 選 定 需 要 的 反 饋 類 型 7.6.1 設(shè) 計(jì) 負(fù) 反 饋 放 大 電 路 的 一 般 步 驟（ 1） 根 據(jù) 信 號(hào) 源 的 性 質(zhì) 選 擇 串 聯(lián) 或 并 聯(lián) 負(fù) 反 饋 。 當(dāng) 信 號(hào) 源為 恒 壓 源 或 內(nèi) 阻 較 小 的 電 流 源 時(shí) ， 應(yīng) 選 擇 串 聯(lián) 負(fù) 反 饋 ；當(dāng) 信 號(hào) 源 為 恒 流 源 或 內(nèi) 阻 較 大 的 電 壓 源 時(shí) ， 應(yīng) 選 擇 并聯(lián) 負(fù) 反 饋（ 2） 根 據(jù) 對(duì) 放 大 電 路 輸 出 信 號(hào) 的 要 求 ， 選 擇 電 壓 或 電 流 負(fù)反 饋 。 當(dāng) 要 求 放 大 電 路 輸 出 穩(wěn)

34、定 的 電 壓 信 號(hào) 時(shí) ， 應(yīng) 選擇 電 壓 負(fù) 反 饋 ； 當(dāng) 要 求 輸 出 穩(wěn) 定 的 電 流 信 號(hào) 時(shí) ， 應(yīng) 選擇 并 聯(lián) 負(fù) 反 饋（ 3） 根 據(jù) 四 種 反 饋 放 大 電 路 的 功 能 ， 選 擇 合 適 的 反 饋 組 態(tài) 59 為 改 善 性 能 引 入 負(fù) 反 饋 的 一 般 原 則 要 穩(wěn) 定 直 流 量 引 直 流 負(fù) 反 饋 要 穩(wěn) 定 交 流 量 引 交 流 負(fù) 反 饋 要 穩(wěn) 定 輸 出 電 壓 引 電 壓 負(fù) 反 饋 要 穩(wěn) 定 輸 出 電 流 引 電 流 負(fù) 反 饋 要 增 大 輸 入 電 阻 引 串 聯(lián) 負(fù) 反 饋 要 減 小 輸 入 電 阻 引

35、 并 聯(lián) 負(fù) 反 饋 60 在 下 面 的 放 大 器 中 按 要 求 引 入 適 當(dāng) 的 反 饋 。（ 1） 希 望 加 入 信 號(hào) 后 ， ic3的 數(shù) 值 基 本 不 受 R6改 變 的 影 響 。 f1R VV VV 1 51 2T 2 TR 3RC 3 4 +VR CCRT1R R76R-v+i v o+- 例 題 61 （ 2） 希 望 接 入 負(fù) 載 后 ， 輸 出 電 壓 vo基 本 穩(wěn) 定 。 f2R VV VV 1 51 2T 2 TR 3RC 3 4 +VR CCRT1R R76R-v+i v o+-例 題 62 （ 3） 希 望 輸 入 端 向 信 號(hào) 源 索 取 的

36、電 流 小 。 f2R VV VV 1 51 2T 2 TR 3RC 3 4 +VR CCRT1R R76R-v+i v o+-例 題 63 （ 4） 希 望 穩(wěn) 定 靜 態(tài) 工 作 點(diǎn) 。解 ： 以 上 兩 種 反 饋 都 同 時(shí) 具 有 交 、 直 流 反 饋 ， 所 以 能 夠 穩(wěn) 定靜 態(tài) 工 作 點(diǎn) 。如 果 要 求 只 引 入 直 流 負(fù) 反 饋 ， 去 除 交 流 反 饋 。 怎 樣 接 ？ C f1R VV VV 1 51 2T 2 TR 3RC 3 4 +VR CCRT1R R76R-u+i v o+- 例 題 64 2. 確 定 反 饋 系 數(shù) 的 大 小 7.6.1 設(shè)

37、計(jì) 負(fù) 反 饋 放 大 電 路 的 一 般 步 驟3. 適 當(dāng) 選 擇 反 饋 網(wǎng) 絡(luò) 中 的 電 阻 阻 值減 小 反 饋 網(wǎng) 絡(luò) 對(duì) 放 大 電 路 輸 入 端 和 輸 出 端 的 負(fù) 載 效 應(yīng)4. 用 SPICE分 析 設(shè) 計(jì) 的 電 路 ， 檢 驗(yàn) 是 否 符 合 設(shè) 計(jì) 目 標(biāo) 65 7.6.2 設(shè) 計(jì) 舉 例例 7.6.1 用 集 成 運(yùn) 放 設(shè) 計(jì) 一 個(gè) 負(fù) 反 饋 放 大 電 路 ， 輸 入 信 號(hào) 電 壓 源 vs， 內(nèi) 阻Rs=2k， 負(fù) 載 電 阻 RL=50。 要 求 vo=10vs， 負(fù) 載 變 化 時(shí) ， 輸 出 電 壓 趨 于 穩(wěn)定 。 運(yùn) 放 參 數(shù) ： A

38、vo=104， Ri=5k， Ro=100。 設(shè) 計(jì) 合 適 的 反 饋 網(wǎng) 絡(luò) 。V V +R v 1 o2R RLRSsv + A輸 入 A輸 出F輸 入F輸 出Fv=1/10Avfs=10AvFv104 0.1=1000Rif=(1+AvFv)Ri=5000kRof=Ri/(1+AvFv) =0.1k 66 7.6.2 設(shè) 計(jì) 舉 例 V V +R v1 o2R RLRSsv + Vs+Rs Vi+ Vid+Vf+ R1 R2+Ii Vo+ RLRiAVOVid ro+ Fv=R1/(R1+R2) =1/10R2/R1=9(R1+R2)Ro R1|R2RiR1=500 R2=4.5k 6

39、7 7.6.2 設(shè) 計(jì) 舉 例例 7.6.2 用 集 成 運(yùn) 放 為 光 電 隔 離 器 設(shè) 計(jì) 一 個(gè) 負(fù) 反 饋 的 驅(qū) 動(dòng) 電 路 。 設(shè) 信 號(hào) 電 壓源 vs的 變 化 范 圍 0-5V， 內(nèi) 阻 Rs=500， 要 求 LED的 電 流 為 io1=10-3vs。 運(yùn) 放 參數(shù) ： Avo=104， Ri=5k， Ro=100。 設(shè) 計(jì) 合 適 的 反 饋 網(wǎng) 絡(luò) 。V V + vo1 R fRSsv + +vf+io1mSviA so 11gfs kFr 1 kRi RivF oor 111 ffo1fi 68 7.6.2 設(shè) 計(jì) 舉 例例 7.6.3 用 集 成 運(yùn) 放 設(shè) 計(jì)

40、 將 光 電 二 極 管 D2的 電 流 轉(zhuǎn) 換 為 輸 出 的 電 壓 的 放 大 電路 。 設(shè) 光 電 二 極 管 的 rs=75， 負(fù) 載 電 阻 RL=500， 要 求 輸 出 電 vo= 103id。運(yùn) 放 參 數(shù) ： Avo=104， Ri=5k， Ro=100。 設(shè) 計(jì) 合 適 的 反 饋 網(wǎng) 絡(luò) 。 3rf 10doivA SRv RviAF oorfg 3101/1 ffofv fR LR+Vdi rsrs + biasV kR 1 f 69 7.7 負(fù) 反 饋 放 大 電 路 的 頻 率 響 應(yīng) 7.7.1 頻 率 響 應(yīng) 的 一 般 表 達(dá) 式 7.7.2 增 益 -帶

41、寬 積 70 7.7.1 頻 率 響 應(yīng) 的 一 般 表 達(dá) 式 開 環(huán) 幅 頻 響 應(yīng)閉 環(huán) 幅 頻 響 應(yīng) Hf HffMfA HfMfMMM MHMHM H MHHHf j1)1/(1 )1/( /j1/j11 /j11 ffAfFAjf FAA FAff Aff FA ffAFAAA H HMH /j1 ff AA 引 入 負(fù) 反 饋 （ F與 f 無 關(guān) ） MA f )1( MHHf FAff 71 7.7.1 頻 率 響 應(yīng) 的 一 般 表 達(dá) 式 )1( MHHf FAff 上 限 頻 率 增 大 FAff MLLf 1 下 限 頻 率 減 小引 入 負(fù) 反 饋 后 ， 放 大

42、 電 路 的 通 頻 帶 展 寬 了 HfLfHff fffBW 72 7.7.2 增 益 -帶 寬 積 HHHff 11 fAfAFAFAfA 增 益 帶 寬 積 常 數(shù) 73 7.8 負(fù) 反 饋 放 大 電 路 的 穩(wěn) 定 問 題 7.8.1 自 激 及 穩(wěn) 定 工 作 條 件 *7.5.2 頻 率 補(bǔ) 償 技 術(shù) 74 7.8.1 自 激 及 穩(wěn) 定 工 作 條 件1. 自 激 振 蕩 現(xiàn) 象 在 不 加 輸 入 信 號(hào) 的 情 況 下 ， 放 大 電 路 仍 會(huì) 產(chǎn) 生 一 定 頻率 的 信 號(hào) 輸 出 。 + +i L+v-+v 放 大 器-o R 75fid XXX 基本放大電路A

43、dX oX反饋網(wǎng)絡(luò)FfXiX + 中 頻 時(shí) ： | id XX 高 頻 或 低 頻 時(shí) ， 放 大 器 產(chǎn) 生 的 附 加 相 移 達(dá) 到 180 時(shí) 。為 負(fù) 反 饋 。 | id XX 變 為 正 反 饋 。 此 時(shí) ， 若 滿 足 | df XX 即 當(dāng) Xi=0時(shí) ， 仍 會(huì) 有 輸 出 信 號(hào) 。 2. 自 激 振 蕩 的 原 因 7.8.1 自 激 及 穩(wěn) 定 工 作 條 件 76 基本放大電路AdX oX反饋網(wǎng)絡(luò)FfX 7.8.1 自 激 及 穩(wěn) 定 工 作 條 件3. 自 激 振 蕩 的 過 程若 無 輸 入 時(shí) ， 01 FA 性 區(qū)直 至 進(jìn) 入 放 大 器 的 非 線然

44、 后 不 斷 的 進(jìn) 行 放 大 ， .經(jīng) 一 次 放 大 后 ： ,即 使 無 輸 入 信 號(hào) ，只 要 滿 足 1FA OXFXXX ffid 0 OO XAXFX OOO XAXFX O 77自 激 振 蕩即 1FA 又 )()()()( fa FAFA 得 自 激 振 蕩 條 件 1)()( kk FA 180)12()()( kfka n 幅 值 條 件 相 位 條 件 （ 附 加 相 移 ） 閉 環(huán) 增 益 7.8.1 自 激 及 穩(wěn) 定 工 作 條 件反 饋 深 度 時(shí) ， 01 FA FAAA 1F4. 自 激 振 蕩 的 條 件基本放大電路AdX oX反饋網(wǎng)絡(luò)FfX 78則

45、放 大 器 穩(wěn) 定 。 否 則 自 激 。 0 )dB(lg20 FA 0-90-180FA m mGdB0lg20 FA 180fa 即 ： 5. 穩(wěn) 定 工 作 條 件 (neguist stability criterion)破 壞 自 激 振 蕩 條 件1FA 180fa 設(shè) 反 饋 網(wǎng) 絡(luò)是 電 阻 性 的1FA 180 fa 7.8.1 自 激 及 穩(wěn) 定 工 作 條 件 79 則 放 大 器 穩(wěn) 定 。 否 則 自 激 。 0 )dB(lg20 FA 0-90-180FA m mGdB0lg20 FA 180fa 滿 足 ： 為 了 切 實(shí) 保 證 穩(wěn) 定 ， 要 留 有45 余

46、 量 ， 稱 為 相 位 裕 度 m )180()( 0 am 設(shè) 反 饋 網(wǎng) 絡(luò)是 電 阻 性 的電 路 穩(wěn) 定 。 ，已 經(jīng) 衰 減 為之 前 ，說 明 相 移 到 達(dá) 其 值 為 正 ，BFAaa d0lg20 180),180()( 0 0 6. 穩(wěn) 定 判 據(jù) 及 穩(wěn) 定 裕 度 7.8.1 自 激 及 穩(wěn) 定 工 作 條 件 80 0 )dB(lg20 FA 0-90-180FA m mG同 理 ， 為 了 切 實(shí) 保 證 穩(wěn) 定 ， 要 留 有10dB的 余 量 ， 稱 為 幅 值 裕 度 mG dB0lg20 FA 180fa 滿 足 ：則 放 大 器 穩(wěn) 定 。 否 則 自

47、激 。dBGFA 0lg20 m 180fa )(lg20)(0 180 dBFAdBGm ， 反 饋 電 路 是 穩(wěn) 定 的 ；時(shí) ，相 移 說 明其 值 為 正1180 ,),(lg20)(0 180 FA dBFAdBGm 設(shè) 反 饋 網(wǎng) 絡(luò)是 電 阻 性 的 6. 穩(wěn) 定 判 據(jù) 及 穩(wěn) 定 裕 度 7.8.1 自 激 及 穩(wěn) 定 工 作 條 件 81F AFA 1lg20lg20lg20 環(huán) 路 增 益 的 幅 頻 響 應(yīng) 寫 為一 般 與 頻 率 無 關(guān) ，F(xiàn) 則 F1lg20 的 幅 頻 響 應(yīng) 是 一 條 水 平 線利 用 波 特 圖 分 析關(guān) 鍵 作 出 A 的 幅 頻 響

48、應(yīng) 和 相 頻 響 應(yīng) 波 特 圖F1lg20水 平 線 Alg20 與 的 交 點(diǎn) 為 F1lg20 Alg20 1FA 即 該 點(diǎn) 滿 足工 程 上 要 求 Gm不 小 于 10dB， 相 位 裕 度 不 小 于 45度 。 7. 反 饋 放 大 電 路 穩(wěn) 定 性 分 析 7.8.1 自 激 及 穩(wěn) 定 工 作 條 件 82 (2) 作 F1lg20 水 平 線(1) 作 出 A 的 幅 頻 響 應(yīng) 和 相 頻 響 應(yīng) 波 特 圖F1lg20在 水 平 線 Alg20 與 的 交 點(diǎn) 作 垂 線 交 相 頻 響 應(yīng)(3) 判 斷 是 否 滿 足 相 位 裕 度 m 45曲 線 的 一 點(diǎn)

49、 。 若 該 點(diǎn) 135 a 滿 足 相 位 裕 度 ， 穩(wěn) 定 ；否 則 不 穩(wěn) 定 。 或 在 相 頻 響 應(yīng) 的 點(diǎn) 處 作 垂 線 交 135 aAlg20 若 P點(diǎn) 在 水 平 線 之 下 ， 穩(wěn) 定 ；F1lg20 8. 判 斷 穩(wěn) 定 性 方 法 7.8.1 自 激 及 穩(wěn) 定 工 作 條 件于 P點(diǎn) ，否 則 不 穩(wěn) 定 。 83 設(shè) 一 基 本 放 大 器 的 增 益 為 ： )105)(1105j)(1100.5j(1 766 fffAV j. 4101.設(shè) 反 饋 系 數(shù) ， 分 析 其 穩(wěn) 定 性10.F. 三 個(gè) 極 點(diǎn) 頻 率 為 ： f p1=0.5 106Hz

50、， fp2=5 106Hz ， fp3=5 107Hz 。 其 中 fp1=0.5 106Hz最 低 ， 它 決 定 了 整 個(gè) 基 本 放 大 器 的上 限 頻 率 ， 稱 為 主 極 點(diǎn) 頻 率 。(1) 作 出 A 的 幅 頻 響 應(yīng) 和 相 頻 響 應(yīng) 波 特 圖解 ： 例 題 84 (2) 作 dB201lg20 F的 水 平 線Alg20 與 F1lg20(3)水 平 線 相 交 于 E點(diǎn) 。與 E點(diǎn) 相 對(duì) 應(yīng) 的 附加 相 位 移 為 ，因 此 ， 放 大 器 是 不穩(wěn) 定 的 。 225 0 (dB)lg VA20 20406080 f50k 500k 5M 50M 500M

51、0-45 -180-135-225-270f 十 倍 頻 程dB/20 十 倍 頻 程dB/40F1lg20 E例 題 85 2.將 反 饋 系 數(shù) 改 為 ，分 析 其 穩(wěn) 定 性0010. F解 ： (1) 作 dBlg 60120 F的 水 平 線 F1lg20(2)水 平 線 相 交 于 D點(diǎn) 。Alg20 與與 D點(diǎn) 相 對(duì) 應(yīng) 的 附 加 相位 移 為 ， 因 此 ， 放大 器 是 穩(wěn) 定 的 。 且 m 135 45 0 (dB)20 uAlg 20406080 f50k 500k 5M 50M 500M0-45 -180-135-225-270f 十 倍 頻 程dB/20 十

52、倍 頻 程dB/40F1lg20 D例 題 86 反 饋 深 度 越 深 ，放 大 器 級(jí) 數(shù) 越 多 ，越 容 易 自 激 。 F 越 大 ， 水 平 線下 移 ， 越F1lg20容 易 自 激F 越 大 ， 表 明反 饋 深 度 越 深結(jié) 論 ： 0(dB)20 uAlg 20406080 f50k 500k 5M 50M 500M0-45 -180-135-225-270f 十 倍 頻 程dB/20 十 倍 頻 程dB/40F1lg20 D基 本 放 大增 大 F E相 交 點(diǎn) 交 在 的 -20dB/十 倍 頻 程 處 ， 放 大 電 路 是 穩(wěn) 定 的 。 Alg20 例 題 87

53、0(dB)20 uAlg 20406080 f50k 500k 5M 50M 500M0-90-180-135-225-270 f 十 倍 頻 程dB/20 十 倍 頻 程dB/40F1lg20 D最 大 環(huán) 路 增 益dB FAFA VVVV 206080 lg20lg20lg20 minmaxmax 例 題 88 小 結(jié) :1. 理 解 反 饋 的 概 念 。2. 熟 練 掌 握 反 饋 的 判 斷 及 特 點(diǎn) 。3. 理 解 不 同 反 饋 方 式 對(duì) 輸 入 信 號(hào) 源 的 要 求 。4. 掌 握 負(fù) 反 饋 放 大 電 路 增 益 的 一 般 表 達(dá) 式 。5. 理 解 反 饋 深 度 。6. 理 解 負(fù) 反 饋 對(duì) 放 大 電 路 性 能 的 影 響 。7. 理 解 放 大 器 深 度 負(fù) 反 饋 條 件 下 的 虛 短 與 虛 斷 的 概 念 。8. 能 對(duì) 深 度 負(fù) 反 饋 放 大 電 路 進(jìn) 行 增 益 的 近 似 計(jì) 算 及 輸 入輸 出 電 阻 的 定 性 分 析 。9. 熟 練 掌 握 負(fù) 反 饋 放 大 電 路 的 穩(wěn) 定 判 斷 方 法 。