1、模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎北京航空航天大學儀器科學與光電工程學院北京航空航天大學儀器科學與光電工程學院主講主講 ：趙建輝：趙建輝第六章第六章 放大電路中的反饋放大電路中的反饋(4.(4.反饋放大電路穩定性分析反饋放大電路穩定性分析) )6.1 反饋的基本概念及判斷方法6.2 負反饋放大電路的四種組態6.3 負反饋放大電路方塊圖與表達式6.4 深度負反饋放大電路放大倍數分析6.5 負反饋對放大電路性能的影響6.6 負反饋放大電路的穩定性6.7 放大電路中其它形式的反饋(了解)第6章 放大電路中的反饋本節課內容 6. 放大電路中的反饋重點：反饋放大電路頻率補償與估算重點：反饋放大電路頻率補償

2、與估算難點：難點：1.1.穩定性分析與判據穩定性分析與判據 2.2.負反饋頻率補償方法負反饋頻率補償方法( (分析思路分析思路) ) 3. 3.正反饋在改善性能中的應用正反饋在改善性能中的應用( (了解了解) )本節重點難點本節重點難點問題提出1.反饋放大電路的自激振蕩(穩定性問題)?2.自激振蕩的條件？3.如改善反饋放大電路的穩定性能頻率補償？4.負反饋放大電路中可以引入部分正反饋嗎? 有何好處?復習：負反饋改善放大電路性能 通過犧牲放大倍數缺陷）通過犧牲放大倍數缺陷）, ,到達到達: : 穩定輸出穩定輸出 穩定放大倍數穩定放大倍數 改善輸入輸出電阻改善輸入輸出電阻( (重點理解重點理解)

3、) 展寬頻帶展寬頻帶 減小器件本身非線性減小器件本身非線性 AF1改善倍數改善倍數: :引入負反饋的一般原則類型：穩定工作點類型：穩定工作點Q Q：直流負反饋：直流負反饋 改善動態特性：交流負反饋改善動態特性：交流負反饋極性：振蕩電路：正反饋極性：振蕩電路：正反饋 改善特性：負反饋改善特性：負反饋組態：組態：串聯反饋串聯反饋: :增大增大RiRi，適合電壓信號源輸入，適合電壓信號源輸入, ,減小對信號源的負載減小對信號源的負載并聯反饋并聯反饋: :減小減小RiRi，適合電流信號源輸入，適合電流信號源輸入, ,減小對信號源的負載減小對信號源的負載電壓反饋電壓反饋: :減小減小RoRo，適合電壓輸

4、出，適合電壓輸出, ,增大電壓帶負載增大電壓帶負載( (驅動驅動) )才干才干. .電流反饋電流反饋: :增大增大RoRo，適合電流輸出，適合電流輸出, ,增大電流帶負載增大電流帶負載( (驅動驅動) )才干才干. .6.6 負反饋放大電路的穩定性自激振蕩：自激振蕩： 負反饋改善放大電路性能負反饋改善放大電路性能, ,與反饋深度有關與反饋深度有關. . 但是但是: : 多級放大多級放大, ,反饋過深反饋過深, ,可能引起電路自激振蕩。可能引起電路自激振蕩。景象：景象： 輸入為零，輸出不為零，電路不穩定。輸入為零，輸出不為零，電路不穩定。原因何在？原因何在？定量分析？定量分析？如何消除？如何消除

5、？6.6.1負反饋放大電路自激振蕩原因及條件一、產生原因：一、產生原因：FAAAf1中頻段：中頻段：本質：耦合本質：耦合/ /極間電容導致附加相移極間電容導致附加相移=180=180度負反度負反饋饋正反饋）正反饋）0FA nFAFA2fiiXXX低頻段：低頻段：0FA 超前FAfiiXXX高頻段：高頻段：0FA 滯后FAfiiXXX 頻段：頻段： 環路倍數環路倍數 環路附加相移環路附加相移 凈輸入量凈輸入量 結果結果負反饋負反饋正反饋正反饋正反饋正反饋xfxoix0iXiXoXAFfX|oX|fX|iX|oX自激振蕩定性分析：自激振蕩定性分析：振蕩過程：振蕩過程：穩定！穩定！(1)(1)(2)

6、(2)(3)=-(1)(3)=-(1)二、自激振蕩平衡條件二、自激振蕩平衡條件FAXXXifi本質：反饋維持輸入本質：反饋維持輸入1FA即：即：1FA) 12(nFA留意：起振條件：留意：起振條件：1FA) 12 ( nFA6.6.2 負反饋放大電路穩定性定性分析假設條件：假設條件： 直接耦合無低頻響應問題）直接耦合無低頻響應問題） 純電阻反饋網絡（純電阻反饋網絡（ ）0,1FF結果：極間電容引起的高頻特性低通滯后相移）結果：極間電容引起的高頻特性低通滯后相移） 可能引起自激振蕩。可能引起自激振蕩。 一級放大：穩定（一級放大：穩定（-90o-90o） 兩級放大：穩定（兩級放大：穩定（-180o

7、-180o-180o）反饋越深反饋越深(AF(AF越大越大) )，自激振蕩可能性越大，自激振蕩可能性越大! !如何消除如何消除6.6.3 負反饋放大電路穩定性判據一、判斷方法：反饋環路一、判斷方法：反饋環路AFAF的頻率響應的頻率響應f0f0為滿足相位條件頻率，為滿足相位條件頻率，fcfc為滿足幅值條件頻率為滿足幅值條件頻率 1.1.不存在不存在f0(f0(不滿足相位條件不滿足相位條件) )，則電路穩定，則電路穩定 2.2.存在存在f0,f0fcf0,f0fcf0fc，穩定，穩定1FA1FA) 12(nFA定性定性判斷判斷舉例舉例f0f0處附加相移處附加相移:-180:-180度度fcfc處處

8、,AF=1(0dB),AF=1(0dB)存在存在f0f0，f0fcf0fcf0fc，穩定，穩定二、穩定裕度：二、穩定裕度：0lg20ffmFAGcffFAom180幅值裕度：幅值裕度：相位裕度：相位裕度：一般要求：一般要求：dBGm10om456.6.4 負反饋放大電路自激振蕩消除方法振蕩原因：反饋環路振蕩原因：反饋環路AFAF的頻率響應的頻率響應1FA1FA) 12(nFA（1 1減少放大級數減少放大級數( (減小附加相移減小附加相移) )（2 2減小反饋深度減小反饋深度AF1AF RC RC滯后補償滯后補償 簡單滯后補簡單滯后補償償2215)1)(1 (10HHffjffjA例：例：6.6

9、.26.6.2純電阻負反饋網絡，純電阻負反饋網絡，1.f=103Hz,1.f=103Hz,增益增益/ /相移？相移？2.2.反饋反饋F=1F=1，是否會自激？，是否會自激？3.3.電路穩定的反饋系數電路穩定的反饋系數 FMax= ?FMax= ?解：解：1.f=103Hz,A=60dB(1031.f=103Hz,A=60dB(103倍倍) )，相移，相移=45o+45o+45o=45o+45o+45o* *2180o2180o？2.f0=1032.f0=103時附加相移時附加相移180o180o，F=1F=1，AF=103AF=103，肯定自，肯定自激！激！3.f0=1033.f0=103時時

10、( (相移相移180o)180o)，AF1AF1，F10-3F10-3，Fmax=0.001Fmax=0.0012 2個拐點重合（個拐點重合（-60dB!-60dB!）6.7 放大電路的其它形式的反饋基本負反饋：基本負反饋： 4 4種負反饋組態種負反饋組態( (電壓電壓/ /電流電流/ /串聯串聯/ /并聯并聯) )其它反饋：其它反饋： 部分正反饋，改善性能部分正反饋，改善性能 電流反饋電路：電流模電路電流反饋電路：電流模電路(CFA).(CFA). RuiiIRLo)(6.7.1 放大電路中的正反饋一一. .電壓電壓- -電流轉化電路電流轉化電路電壓并聯電壓并聯負反饋負反饋電流串聯電流串聯正

11、反饋正反饋電壓并聯電壓并聯負反饋負反饋目的：實現電壓目的：實現電壓- -電流穩定的比例關系如溫度電流穩定的比例關系如溫度控制）控制）RuiiIRLo)(如如何何分分析析211)(RRRuuuuIoNP虛短：虛短：iP=iN0iP=iN0虛斷：虛斷：uP uN=uRLuP uN=uRLioiouIuIu0u0思緒：思緒：oLLRLPuRRRRRuu)/(/3RuiIoRRRR312時時LLooRRRRRRui)/(3兩種轉換電路比較兩種轉換電路比較優點：（負反饋優點：（負反饋+ +正反饋）正反饋） 負載接地（負載接地（“實地實地”）實用需求實用需求缺陷：（負反饋）缺陷：（負反饋） 電路復雜。換取：電流驅動能力增強！電路復雜。換取：電流驅動能力增強！Ro Ro 但是需要電阻嚴格比例關系。但是需要電阻嚴格比例關系。RRRR312二二. .自舉電路自舉電路電壓串聯電壓串聯負反饋負反饋（R4）電壓并聯電壓并聯正反饋正反饋（R4+C2）自舉：通過反饋使輸入端動態電位升高自舉：通過反饋使輸入端動態電位升高輸入端輸入端UI等效輸入電阻增等效輸入電阻增加加6.7.2 電流反饋運算放大電路