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  • 反馈放大电路

    万次阅读 多人点赞 2019-07-02 18:25:39
    一、反馈基本概念: 反馈:在电子电路中,将输出量(输出电压或输出电流)的全部或部分通过一定的电路形式作用...反馈也可以分为直流反馈和交流反馈两种,在很多放大电路中,常常是交、直流反馈兼而有之。直流负反馈...

    一、反馈基本概念:

    反馈:在电子电路中,将输出量(输出电压或输出电流)的全部或部分通过一定的电路形式作用到输入量(输入电压或输入电流)的措施称为反馈。反馈可以使系统在预定的状态下稳定工作,反馈可以分为正反馈负反馈两种。使放大电路的净输入量增大的反馈称为正反馈;使放大电路的净输入量减小的反馈称为负反馈。反馈也可以分为直流反馈交流反馈两种,在很多放大电路中,常常是交、直流反馈兼而有之。直流负反馈的主要作用就是稳定放大电路的静态工作点

    负反馈电路就是将输出电压或者输出电流返回到输入部分,在外观上减少自己本身的输入电压或者输入电流来控制电路整体增益的电路。若反馈信号取自输出电压信号,则称为电压反馈;若反馈信号取自输出电流信号,则称为电流反馈。若反馈信号与输入信号在基本放大电路的输入端以电压串联的形式叠加,则称为串联反馈;若反馈信号与输入信号在基本放大电路的输入端以电流并联的形式叠加,则称为并联反馈。串联负反馈电路所加的信号源均为电压源;并联负反馈电路所加的信号源均为电流源。因此串联负反馈适用于输入信号为恒压源或近似恒压源的情况,而并联负反馈适用于输入信号为恒流源或近似恒流源的情况

    瞬时极性法:用于判断电路是负反馈电路还是正反馈电路的方法,必须掌握。在具体负反馈放大电路中,可以通过分析反馈放大电路的净输入电压或者净输入电流因反馈是增大了还是减小了,来判断反馈的极性。凡使净输入量增大的为正反馈;凡使净输入量减小的为负反馈

    常见的四种交流负反馈组态:电压串联电流串联电压并联电流并联


    二、负反馈放大电路:

    如何提高放大电路的增益?多级放大电路?

    (1)、可以采用多级放大器进行级联,可以明显地提高放大电路的增益。缺点是:总的频率特性不如每一个放大器的频率特性;总的噪声为每个放大器的噪声之和。

    (2)、可以将增益调节到最大的放大器级联起来,并从输出向输入加入负反馈,也可以提高放大电路的增益。优势是:可以稳定增益、改善频率特性,而且噪声不会明显增加。

    闭环增益与开环增益的关系:当深度负反馈 (1+AF)\gg 1 时,

    A_{f} = \frac{A}{1+AF}\approx \frac{1}{F}       其中F为反馈率,表示有多少输出返回到输入的比率。

    在今后有关负反馈电路的计算中,应当先测量电路的开环增益A,然后应用上式进行计算闭环增益

    注:当 1+AF< 1 时,电路为正反馈;当 1+AF=0 时,电路产生了自激振荡


    三、负反馈对放大电路的性能影响:

    (1)、提高增益的稳定性:负反馈放大电路是牺牲增益来换取其稳定性的,即增益减小到1/(1+AF),稳定性提高到(1+AF)。另外需要注意的是,负反馈不能使输入量保持不变,只能使输入量趋于不变,如果反馈系数发生了变化而引起了闭环增益的变化,则负反馈是无能为力的,这也就是反馈网络一般都用无源元件组成的原因。

    (2)、减少非线性失真:加入负反馈后,信号的非线性失真减小为无反馈时的1/(1+AF)值得注意的是负反馈只能减小而不能消耗非线性失真。当非线性信号混入输入量或干扰来源于外界时,引入负反馈并不能减小非线性失真;只有非线性失真产生于电路内部,引入负反馈才能减小其影响。

    (3)、展宽通频带:加入反馈后,通频带宽度是无反馈时的(1+AF)倍。

    (4)、改变输入电阻和输出电阻:

    1. 对输入电阻的影响:取决于是串联反馈还是并联反馈。对于串联反馈,闭环输入电阻是开环输入电阻的(1+AF)倍;对于并联反馈,闭环输入电阻是开环输入电阻的1/(1+AF)倍

    2. 对输出电阻的影响:取决于是电压反馈还是电流反馈。对于电压反馈,闭环输出电阻是开环输出电阻的1/(1+AF)倍;对于电流反馈,闭环输出电阻是开环输出电阻的(1+AF)倍


    四、负反馈放大电路引入负反馈的一般原则:

    (1)、要稳定静态工作点,则引入直流负反馈;要改善动态性能,则引入交流负反馈

    (2)、要稳定输出电压,则引入电压负反馈;要稳定输出电流,则引入电流负反馈

    (3)、要提高输入电阻,则引入串联负反馈;要减小输入电阻,则引入并联负反馈

    (4)、要提高输出电阻,则引入电流负反馈;要减小输出电阻,则引入电压负反馈

     

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  • 交流反馈对放大电路性能的影响

    目录

    交流负反馈对放大电路性能的影响

    提高放大倍数的稳定性

    改变输入电阻

    改变输出电阻

    展宽频带

    减小非线性失真

    引入负反馈的一般原则


    交流负反馈对放大电路性能的影响

    提高放大倍数的稳定性

    在中频段,\mathbf{\dot{A_{f}},\dot{A},\dot{F}}均为实数,\mathbf{\dot{A_{f}}}得表达式可写成{\color{DarkRed} \mathbf{A_{f}=A/\left ( 1+AF \right )}}

    对上式求微分\mathbf{\frac{\mathrm{d} A_{f}}{\mathrm{d} A}=1/\left ( 1+AF \right )^{2}}\mathbf{dA_{f}=dA/\left ( 1+AF \right )^{2}}

    最终得到:{\color{DarkRed} \mathbf{dA_{f}/A_{f}=\left ( 1/1+AF \right )\cdot dA/A}}

    【说明:负反馈放大电路放大倍数\mathbf{A_{f}}的相对变化量(\mathbf{dA_{f}/A_{f}})仅为其基本放大电路放大倍数\mathbf{A}的相对变化量(\mathbf{dA/A})的(1+AF)分之一倍;\mathbf{A_{f}}的稳定性是\mathbf{A}\mathbf{\left ( 1+AF \right )}but\mathbf{A_{f}}的稳定性的提高是以损失放大倍数为代价,\mathbf{A_{f}}的放大倍数是\mathbf{A}\mathbf{1/\left ( 1+AF \right )}

    改变输入电阻

    (输入电阻,观察的是输入端,故以串联负反馈和并联负反馈进行分析)

    引入串联负反馈:

    基本放大电路的输入电阻:{\color{DarkRed} \mathbf{R_{i}={U_{i}}'/I_{i}}}

    整个电路的输入电阻:\mathbf{R_{if}=U_{i}/I_{i}=\left ( {U_{i}}' +U_{f}\right )/I_{i}=\left ( {U_{i}}' +AF{U_{i}}'\right )/I_{i}}

    {\color{DarkRed} \mathbf{R_{if}= \left ( 1+AF \right ) R_{i}}}【引入串联负反馈时,引入反馈的支路的等效电阻增大到原来的({\color{DarkRed} \mathbf{1+AF}})倍。】

    但是对于上图的两级共射放大电路,Rb1并联在输入端,反馈对它无影响,故引入串联负反馈时,仅仅使引入反馈支路的等效电阻增大!!!


    引入并联负反馈:

    基本放大电路的输入电阻:{\color{DarkRed} \mathbf{R_{i}={U_{i}}/{I}'_{i}}}

    整个电路的输入电阻:\mathbf{R_{if}=U_{i}/I_{i}=U_{i}/\left ( {I}'_{i} +I_{f}\right )= U_{i} / \left ( {I}'_{i} +AF{I}'_{i}\right )}

    {\color{DarkRed} \mathbf{R_{if}=\left ( 1/1+AF \right )\cdot R_{i}}}【引入并联负反馈时,输入电阻减小,仅为基本放大电路输入电阻的{\color{DarkRed} \mathbf{\left ( 1/1+AF \right )}}倍。】



    改变输出电阻

    (输出电阻,观察的是输出端,故以电压负反馈和电流负反馈进行分析)

    引入电压负反馈:

    {\color{DarkRed} \mathbf{R_{of}=R_{o}/\left ( 1+AF \right )}}

    电压负反馈稳定输出电压,使输出具有恒压特性,因而输出电阻减小


    引入电流负反馈:

    {\color{DarkRed} \mathbf{R_{of}=\left ( 1+AF \right )R_{o}}}

    电流负反馈稳定输出电流,使输出具有恒流特性,因而输出电阻增大

    【引入电流负反馈时,引入反馈的支路的等效电阻增大到原来的({\color{DarkRed} \mathbf{1+AF}})倍。】


    展宽频带

    未引入负反馈时:

     {\color{DarkRed} \mathbf{\dot{A_{f}}=\dot{A}/\left ( 1+\dot{A}\dot{F} \right )}}

    {\color{DarkRed} \mathbf{\dot{A_{L}}=\dot{A_{m}}/\left ( 1+f_{L}/jf \right )}}\mathbf{\Rightarrow \dot{A}_{Lf}}

    {\color{DarkRed} \mathbf{\dot{A_{H}}=\dot{A_{m}}/\left ( 1+jf/f_{H} \right )}}\mathbf{\Rightarrow \dot{A}_{Hf}}

    引入负反馈后:

    {\color{DarkRed} \mathbf{f_{Hf}=\left ( 1+AF \right )f_{H}}}

    {\color{DarkRed} \mathbf{f_{Lf}=f_{L}/\left ( 1+AF \right )}}

    {\color{DarkRed} \mathbf{f_{bwf}=\left ( 1+AF \right )f_{bw}}}

    减小非线性失真

    • 由于晶体管输入特性的非线性,当b-e间加正弦波信号电压时,基极电流的变化不是正弦波,如图(a)
    • 设想,若加在b-e间的电压正半轴幅值小于负半轴的幅值,则其电流失真会减小,甚至为正弦波,如图(b)
    • 假设基本放大电路的输出信号与输入信号同相(图c)
    • 可得到净输入信号的正半轴幅值小于负半轴,如图(d)

    故:在引入负反馈前后,输出量基波幅值相同的情况下,非线性失真减小到基本放大电路的1/(1+AF)倍 

    引入负反馈的一般原则

    • 为了稳定静态工作点应引入直流负反馈。为了改善电路的动态性能,应引入交流反馈。
    • 根据信号源特点,增大输入电阻应引入串联负反馈。减小输入电阻应引入并联负反馈。
    • 根据负载需要,需输出稳定电压即减小输出电阻的应引人电压负反馈,需输出稳定电流即增大输出电阻的应引入电流负反馈。
    • 从信号转换关系上看,输出电压是输入电压受控源的为电压串联负反馈。输出电压是输入电流受控源的为电压并联负反馈。输出电流是输入电压受控源的为电流串联负反馈。输出电流是输入电流受控源的为电流并联负反馈。(当1+AF》1时,它们的转换系数约为1/F)
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  • 文章目录A 交流反馈对放大电路性能的影响A.a 提高放大倍数的稳定性A.b 改变输入电阻和输出电阻A.c 展宽频带A.d 减小非线性失真A.e 引入负反馈的一般原则 A 交流反馈对放大电路性能的影响 A.a 提高放大倍数的稳定...

    A 交流负反馈对放大电路性能的影响

    A.a 提高放大倍数的稳定性

    讨论引入反馈后的相对变化量dAfAf\frac{dA_f}{A_f}与未引入反馈的相对变化量dAA\frac{dA}{A},如果前者小于后者,则说明稳定性提高。
    在这里插入图片描述
    在中频段,放大倍数、反馈系数等均为实数。
    在这里插入图片描述
    ps:中频段字母上没有一点了

    在这里插入图片描述

    说明放大倍数减小到基本放大电路的11+AF\frac{1}{1+AF}
    负反馈放大电路的稳定性是基本放大电路的(1+AF)(1+AF)倍。

    A.b 改变输入电阻和输出电阻

    A.b.a 对输入电阻的影响

    对输入电阻的影响仅与反馈网络和基本放大电路的输入端的接法有关,即决定于是串联反馈还是并联反馈。

    在这里插入图片描述

    引入串联负反馈使得放大电路输入电阻增加到原来的(1+AF)(1+AF)

    特例:
    在这里插入图片描述

    Rif=(1+AF)RiR_{if}'=(1+AF)R_i

    Rif=Rb1//RfR_{if}=R_{b1}//R_f'

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    在这里插入图片描述

    结论:串联负反馈增大输入电阻,并联负反馈减小输入电阻
    在这里插入图片描述

    A.b.b对输出电阻的影响

    对输出电阻的影响仅与反馈网络和基本放大电路在输出端的接法有关,即决定于是电压反馈还是电流反馈。

    引入电压负反馈时
    电压负反馈稳定输出电压,使输出具有恒压特性,因而输出电阻减小
    在这里插入图片描述

    引入电流负反馈时
    电流负反馈稳定输出电流,使输出具有恒流特性,因而输出电阻增大
    在这里插入图片描述

    在这里插入图片描述
    特例:

    在这里插入图片描述

    Rof=(1+AF)RLR'{of}=(1+AF)R_L
    Rof=Rc2//RofR_{of}=R_{c2}//R_{of}

    A.c 展宽频带

    设反馈网络是纯电阻网络

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    A.d 减小非线性失真

    在这里插入图片描述

    由于晶体管输入特性的非线性,当b-e间加正弦波时,基基极电流变化不是正弦波(正半周允许范围比较大,负半周允许范围小)。
    可以设想,若夹在b-e之间的电压正半周幅值小于负半周的幅值,则其电流失真会减小,甚至为正弦波。

    在这里插入图片描述

    设基本放大电路的输出信号与输入信号同相。
    在这里插入图片描述

    结论:在引入负反馈前后输出量基波幅值相同的情况下,非线性失真减小到基本放大电路的11+AF\frac{1}{1+AF}

    A.e 引入负反馈的一般原则

    • 稳定Q点应引入直流负反馈,改善动态性能应引入交流负反馈;
    • 根据信号源的特点,增大输入电阻应引入串联负反馈,减小输入电阻应引入并联负反馈
    • 根据负载需要,需稳定输出电压(即减小输出电阻)的应引入电压负反馈,需稳定输出电流(即增大输出电阻)的应引入电流负反馈;
    • 从信号转换关系上看,输出电压是输入电压受控源的电压串联负反馈,输出电压是输入电流受控源的为电压并联负反馈,输出电流是输入电压的受控源的为电流串联负反馈,输出电流是输入电流受控源的为电流并联负反馈;当(1+AF)>>1(1+AF)>>1时,它们的转换系数均约为1F\frac{1}{F}

    讨论
    1 为减小放大电流从信号源索取的电流,增强带负载能力,应引入什么反馈?
    增大输入电阻(增大输入电流),要引入串联;
    增强带负载能力(负载更换是输出电压几乎不变),引入电压
    所以是电压串联负反馈。

    2 为了得到稳定的单流放大倍数:
    Ai=I0IiA_i=\frac{I_0}{I_i},电流并联负反馈

    3 为了稳定放大电路的静态工作点,应引入什么反馈:
    直流负反馈

    4 为了使电流信号转换成与之成稳定关系的电压信号,应引入什么反馈:
    电压并联负反馈。

    5 为了使电压信号转换成与之成稳定关系的电流信号,应引入什么反馈:
    电流串联负反馈


    在这里插入图片描述
    输入端为1和地,T1和T2构成单端输入的差分放大电路。
    引入电压串联负反馈: uFu_FuIu_I同相
    在这里插入图片描述

    电压并联负反馈:
    有负反馈得到图中箭头方向
    在这里插入图片描述
    电流串联负反馈:
    在这里插入图片描述


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  • 放大电路中的负反馈

    2020-08-02 15:50:36
    一.反馈的概念及判断 1.反馈的基本概念 放大电路输出量的一部分或者全部通过一定的方式引...直流通路中存在的反馈为直流反馈,交流通路中存在的反馈为交流反馈 4.局部反馈和极间反馈 只对于多级放大电路中某一级起反

    一.反馈的概念及判断

    1.反馈的基本概念

    放大电路输出量的一部分或者全部通过一定的方式引回到输入回路,影响输入称为反馈
    在这里插入图片描述
    我们所要研究那些问题呢?
    ①输出量:是从输出电压还是输出电流引出的反馈
    ②引回输入端的数量,是一部分还是全部
    ③在输出端用什么样的方式来引出的反馈,又是用什么样的方式引回到输入端
    ④这种反馈影响放大电路的输入电压还是输入电流

    2.正反馈和负反馈

    在这里插入图片描述

    3.直流反馈和交流反馈

    直流通路中存在的反馈为直流反馈,交流通路中存在的反馈为交流反馈

    4.局部反馈和极间反馈

    只对于多级放大电路中某一级起反馈作用的成为局部反馈,将多级放大电路的输出量引回到其输入级的输入回路称为极间反馈

    二.交流负反馈的四种组态

    1.电压反馈和电流反馈

    在这里插入图片描述

    2.串联反馈和并联反馈

    在这里插入图片描述
    注:从输入端口向里看可以将后端等效成一个电阻,如果信号源是恒流源,就不适合引入电压反馈,因为输入电压完全取决于后端的等效电阻,引入电压反馈无济于事,同理如果信号源是恒压源,就不适合引入电流反馈。到底是引出电压反馈还是电流反馈和负载的需求相关,观察负载到底需要什么样的信号去驱动,才能知道到底该引出什么样的反馈

    三.负反馈放大电路的方框图以及计算

    1.负反馈放大电路的方框图

    在这里插入图片描述

    2.负反馈放大电路放大倍数的一般表达式

    在这里插入图片描述

    3.深度负反馈的实质

    在这里插入图片描述

    4.深度负反馈条件下电压放大倍数的估算

    ①电压串联负反馈电路的例子
    在这里插入图片描述
    ②电压并联负反馈电路的例子
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    注:电压并联负反馈是输出电压与外接等效电压源的比值。第一个为什么的原因就是:在深度负反馈的情况下,从输入端看进去的等效电阻非常下,因此可以近似的认为恒流源的电压都降落在恒流源的内阻上;第二个为什么的原因就是在深度负反馈的情况下,净输入量可以忽略不计。
    注:电压串联负反馈与电压并联负反馈放大倍数的例子可以说明输出电压与负载无关,并且输出电阻基本为零,这样就可以持续的输出稳定电压。
    ③电流串联负反馈的例子
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    ④电流并联负反馈
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    5.理想运放组成的负反馈放大电路放大倍数的计算方法

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    三.交流负反馈对放大电路性能的影响

    1.提高放大倍数的稳定性

    在这里插入图片描述
    注:提升性能稳定性的代价就是牺牲了放大倍数。

    2.改变输入电阻和输出电阻

    ①对输入电阻的影响
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    ②对输出电阻的影响
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    ③对于频带宽度的影响
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    注:这里所说的引入负反馈后得到的1+AF倍指的是在特定的组态下。
    ④减小非线性失真
    1.非线性失真指的是什么?对于减小或者消除晶体管的非线性失真有什么基本的思路?
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    2.负反馈是如何使得电路减小非线性失真的?
    在这里插入图片描述

    四.引入负反馈的一般原则

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    五.负反馈放大电路的稳定性

    1.自激振荡产生的原因以及条件
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    在这里插入图片描述
    注:在上述的条件下一定要有一个先决的附加条件,即:电路在低频或者高频的情况下存不存在一个起震频率f0.
    2.负反馈放大电路稳定性的分析
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    3.负反馈放大电路稳定性的判断
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    4.自激振荡的消除方法
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  • 串联负反馈使得反馈支路中电阻变为原先的(1+AF)倍,可增大输入电阻。 并联负反馈是得反馈支路中电阻变为原先的1/(1+AF),减小了输入电阻。 3.对输出电阻影响: 电压负反馈:减小输出电阻 电流负反馈:增大输出...
  • Flink流处理迭代之化解反馈

    千次阅读 2016-12-06 19:26:07
    我们都知道Flink在可迭代的流处理中引入了反馈边来将本次迭代的结果反馈给迭代头以进行下一次迭代,这在执行拓扑中引入了环(反馈环)。Flink主要应对的执行拓扑还是有向无环图(DAG),最终它选择了将反馈环进行...
  • 电流反馈的结构与电压反馈大不相同。电流反馈非常适合用于高速信号,因为它没有基础增益带宽积的限制,同时也由于其固有的线性度。电流反馈运算放大器的带宽略微受到增益的约束,但不像电压反馈器件那么严重。再者,...
  • 一、反馈的基本概念 1.1 什么是反馈反馈,就是把放大电路的输出量的一部分或全部,通过反馈网络以一定的方式又引回到放大电路的输入回路中去,以影响电路的输入信号作用的过程。 1.2 放大电路中引入...
  • 正向反馈机制探讨

    千次阅读 2017-01-01 10:16:01
    没有知识的相互交流,并不能促进知识的增长;没有认真的思考和反馈,我们作为知识的接收者也只是左耳朵进右耳朵出,没有任何的实际意义。 当前,无论是公众号的文章、朋友圈的文章、新闻稿子、知乎问答,我们...

空空如也

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