模电电子线路线性部分第五版主编冯军谢嘉奎第五章ppt课件

模电电子线路线性部分第五版主编冯军谢嘉奎第五章ppt课件5.2　负反馈对放大器性能的影响5.4　深度负反馈*5.3　负反馈放大器的性能分析5.1　反馈放大器的基本概念第5章　放大器中的负反馈5.5　负反馈放大器的稳定性.5.1　反馈放大器的基本概念5.1.1　反馈放大器的组成　　将放大器输出信号的一部分或全部，通过反馈网络回送到电路输入端，并对输入信号进行调整，所形成的闭合回路即反馈放大器。反馈放大器组成框图第5章　放大器中的负反馈.反馈放大器增益一般表达式闭环增益反馈深度环路增益　　反馈深度F(或环路增益T)是衡量反馈强弱的一项重要指标。其值直接影响电路性能。第5章　...

5.2　负反馈对放大器性能的影响5.4　深度负反馈*5.3　负反馈放大器的性能分析 5.1　反馈放大器的基本概念第5章　放大器中的负反馈5.5　负反馈放大器的稳定性.5.1　反馈放大器的基本概念5.1.1　反馈放大器的组成　　将放大器输出信号的一部分或全部，通过反馈网络回送到电路输入端，并对输入信号进行调整，所形成的闭合回路即反馈放大器。反馈放大器组成框图第5章　放大器中的负反馈.反馈放大器增益一般表达式闭环增益反馈深度环路增益　　反馈深度F(或环路增益T)是衡量反馈强弱的一项重要指标。其值直接影响电路性能。第5章　放大器中的负反馈.反馈极性由于净输入信号若xf削弱了xi，使xixi正反馈负反馈具有自动调整作用，可改善放大器性能。例：某原因正反馈使放大器工作不稳定，多用于振荡器中。负反馈的自动调整作用是以牺牲增益为代价的。第5章　放大器中的负反馈.5.1.2　四种类型负反馈放大器根据输出端连接方式电压反馈　　在输出端，凡反馈网络与基本放大器并接，反馈信号取自负载上输出电压的反馈称为电压反馈。输出量xo=vo在输出端，凡反馈网络与基本放大器串接，反馈信号取自负载中输出电流的反馈称为电流反馈。电流反馈输出量xo=io第5章　放大器中的负反馈.根据输入端连接方式串联反馈　　在输入端，反馈网络与基本放大器串接，反馈信号以电压vf的形式出现，并在输入端进行电压比较，即vi=vi-vf。　　在输入端，反馈网络与基本放大器并接，反馈信号以电流if的形式出现，并在输入端进行电流比较，即ii=ii-if。并联反馈第5章　放大器中的负反馈.四种类型负反馈放大器增益表达式电压串联负反馈电压并联负反馈第5章　放大器中的负反馈.电流串联负反馈电流并联负反馈第5章　放大器中的负反馈.5.1.2　反馈极性与类型的判别判断是否为反馈电路　　看电路输出与输入之间是否接有元件，若有则为反馈电路，该元件即为反馈元件。例1Rf为反馈元件。RE为反馈元件。第5章　放大器中的负反馈.判断反馈类型—采用短路法假设输出端交流短路，若反馈信号消失，则为电压反馈；反之为电流反馈。判断电压与电流反馈判断串联与并联反馈假设输入端交流短路，若反馈作用消失，则为并联反馈；反之为串联反馈。第5章　放大器中的负反馈.判断反馈极性—采用瞬时极性法　　用正负号表示电路中各点电压的瞬时极性，或用箭头表示各节点电流瞬时流向的方法称瞬时极性法。比较xf与xi的极性(xi=xi-xf)若xf与xi同相，使xi减小的，为负反馈；若xf与xi反相，使xi增大的，为正反馈。第5章　放大器中的负反馈.用瞬时极性法比较xf与xi极性时：若是并联反馈：则需根据电压的瞬时极性，标出相关支路的电流流向，然后用电流进行比较(ii=ii-if)。若是串联反馈：则直接用电压进行比较(vi=vi-vf)。按交、直流性质分：直流反馈：交流反馈：反馈信号为直流量，用于稳定电路静态工作点。反馈信号为交流量，用于改善放大器动态性能。多级放大器中的反馈：局部反馈：越级反馈：反馈由本级输出信号产生，可忽略。输出信号跨越一个以上放大级向输入端传送的称为级间(或越级)反馈。第5章　放大器中的负反馈.例1　判断电路的反馈极性和反馈类型。假设输出端交流短路，Rf引入的反馈消失电压反馈。假设输入端交流短路，Rf的反馈作用消失并联反馈。分析：→形成的if方向如图示。iiifib因净输入电流ib=ii-if>1或F>>1称为深度负反馈条件。串联反馈电路输入电阻：并联反馈电路输入电阻：电压反馈电路输出电阻：电流反馈电路输出电阻：第5章　放大器中的负反馈.深度负反馈条件下Avf的估算根据反馈类型确定kf含义，并计算kf分析步骤：若并联反馈：将输入端交流短路若串联反馈：将输入端交流开路则反馈系数确定Afs(=xo/xs)含义，并计算Afs=1/kf将Afs转换成Avfs=vo/vskf=xf/xo计算此时xo产生的xf第5章　放大器中的负反馈.例1　图示电路，试在深度负反馈条件下估算Avfs。该电路为电压串联负反馈放大器。解：将输入端交流开路，即将T1管射极断开：第5章　放大器中的负反馈.例2　图示电路，试在深度负反馈条件下估算Avfs。该电路为电流并联负反馈放大器。解：将输入端交流短路，即将T1管基极交流接地：则因此第5章　放大器中的负反馈.例3　图示电路，试在深度负反馈条件下估算Avfs。该电路为电压并联负反馈。(1)解：将反相输入端交流接地：该电路为电压串联负反馈。(2)解：将反相输入端交流开路：第5章　放大器中的负反馈.5.5　负反馈放大器的稳定性　　实际上，放大器在中频区施加负反馈时，有可能因Akf在高频区的附加相移使负反馈变为正反馈，引起电路自激。5.5.1　判别稳定性的准则反馈放大器频率特性：若在某一频率上　T(j)=-1放大器自激自激时，即使xi=0，但由于xi=xf，因此反馈电路在无输入时，仍有信号输出。第5章　放大器中的负反馈.不自激条件　　注意：只要设法破坏自激的振幅条件或相位条件，放大器就不会产生自激。稳定裕量　　要保证负反馈放大器稳定工作，还需使它远离自激状态，远离程度可用稳定裕量表示。g—增益交界角频率；—相位交界角频率。第5章　放大器中的负反馈.相位裕量图解分析法假设放大器施加的是电阻性反馈，kf为实数：在A()或T()波特图上找g在A()波特图上，作1/kf(dB)的水平线，交点即g。在T()波特图上，与水平轴[T()=0dB]的交点，即g。根据g在相频曲线上找T(g)判断相位裕量注：1/kf(dB)的水平线称增益线。第5章　放大器中的负反馈.例1　已知A(j)波特图，判断电路是否自激。g(1)在A()波特图上作1/kf(dB)的水平线。分析：(2)找出交点，即g。(3)在T()波特图上，找出T(g)。(4)由于>45，因此电路稳定工作，不自激。第5章　放大器中的负反馈.例2　已知T(j)波特图，判断电路是否自激。(1)由T()波特图与横轴的交点，找出g。分析：(2)由g在T()波特图上，找出T(g)。(3)由于<0，因此电路自激。第5章　放大器中的负反馈.利用幅频特性渐近波特图判别稳定性　　一无零三极系统波特图如下，分析g落在何处系统稳定。放大器必稳定工作。　　　　或g落在P1与P2之间，只要g落在斜率为：(-20dB/10倍频)的下降段内，则　>45p2=10p1，p3=10p2第5章　放大器中的负反馈.p2=10p1，将p3靠近p2。由于|T(p2)|则g落在p1与p2之间时，放大器依然稳定工作。第5章　放大器中的负反馈.　　结论：在多极点的低通系统中，若p310p2，则只要g落在斜率为(-20dB/10倍频)的下降段内，或g落在p1与p2之间，放大器必稳定工作。将p2靠近p1，由于|T(p2)|上述结论不成立。第5章　放大器中的负反馈.5.5.2　集成运放的相位补偿技术解决方法：采用相位补偿技术。　　在中频区，反馈系数kf越大，反馈越深，电路性能越好。　　在高频区，kf越大，相位裕量越小，放大器工作越不稳定。　　在中频增益AI基本不变的前提下，设法拉长p1与p2之间的间距，或加长斜率为“-20dB/10倍频”线段的长度，使得kf增大时，仍能获得所需的相位裕量。相位补偿基本思想：第5章　放大器中的负反馈.滞后补偿技术简单电容补偿—降低p1　　补偿方法：将补偿电容C并接在集成运放产生第一个极点角频率的节点上，使p1降低到d。p1降低到d反馈增益线下移稳定工作允许的kf增大。第5章　放大器中的负反馈.d与kf之间的关系：整理得kfvd反馈电路稳定性，但H。kfv=1时，此时，kfv无论取何值，电路均可稳定工作。第5章　放大器中的负反馈.例1　一集成运放AvdI=105，fp1=200Hz，fp2=2MHz，fp3=20MHz，产生fp1节点上等效电路R1=200k，接成同相放大器，采用简单电容补偿。试求：解：(1)求未补偿前，同相放大器提供的最小增益？根据题意，可画出运放的幅频渐近波特图。未补偿前，为保证稳定工作：Avfmin=104即第5章　放大器中的负反馈.解：(2)若要求Avf=10，求所需的补偿电容C=？由　　Avf=10，　　得　　kfv=0.1(3)若要求Avf=1，求所需的补偿电容CS=？解：由　　Avf=1，　　　得　　kfv=1第5章　放大器中的负反馈.密勒电容补偿—降低p1、增大p2补偿方法：将补偿电容C跨接在三极管B极与C极之间，利用密勒倍增效应，使p1降低、P2增大，拉长p1与P2之间的间距。这种补偿方法又称极点分离术。(分析略)简单电容补偿缺点：补偿电容C数值较大(F量级)，集成较困难。密勒电容补偿优点：用较小的电容(pF量级)，即可达到补偿目的。第5章　放大器中的负反馈.超前补偿技术—引入幻想零点　　补偿思路：在p2附近，引入一个具有超前相移的零点，以抵消原来的滞后相移，使得在不降低p1的前提下，拉长p1与p2之间的间距。在反馈电阻Rf上并接补偿电容C。补偿方法：则其中第5章　放大器中的负反馈.　　利用零点角频率Z将p2抵消，可将斜率为“-20dB/10倍频”的下降段，延长到p3。假设运放为无零三极系统，且p1<p2<p3。选择合适的C，使-20dB/10倍频第5章　放大器中的负反馈.相位补偿技术在宽带放大器中的应用.

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