第七章總結負反饋技術

2021-03-03 20:27:48 字數 3293 閱讀 4173

放大器的輸出電壓(或電流)經反饋網路在放大器輸入端產生反饋訊號,該反饋訊號與放大器原來輸入訊號共同控制放大器的輸入,即構成反饋放大器。

一、單環負反饋理想模型(圖7-2)分析

1.基本定義:

a放大器及增益(開環增益)

b網路及反饋係數

反饋放大器增益(閉環增益)

反饋深度

環路傳輸

當,即淨輸入小於原輸入時為負反饋;反之則為正反饋。

2.基本反饋方程

基本反饋方程由訊號流圖給出的理想反饋模型匯出,其成立條件應滿足:

①a放大器正向傳輸訊號;b網路反向傳輸訊號;

②b網路對a放大器輸入輸出口無負載作用,只在輸入口有受控源功能——受控於取樣訊號的反饋訊號受控源。

3.深負反饋及公式

·當時稱深負反饋,此時

·深負反饋的特徵是:反饋訊號接近原輸入訊號,使淨輸入很小;此時,閉環增益只由反饋網路決定。

4.反饋型別及用雙口網路表示的理想模型

·由於基本放大器與反饋網路在輸出口的接法不同,取樣訊號可能是輸出電壓或輸出電流;由於基本放大器與反饋網路在輸入口的接法不同,求和訊號(,,)也可能為電壓或電流。因此有四種不同的反饋型別,表7-1給出了這四種型別的總結。

表7-1 四種反饋型別各物理量的含義

*表中的互阻又稱為傳輸阻抗,互導又稱為傳輸導納。

圖7-7示出了四種型別的雙口網路連線形式,該圖更直觀示出了反饋網路僅是乙個受控源。實現各類反饋的規律是:a、b兩網路與負載在輸出口併聯實現電壓取樣;串聯則實現電流取樣。

a、b兩網路與源電流在輸入口併聯形成電流求和;a、b兩網路與源電壓在輸入口串聯形成電壓求和。

二、實際放大器反饋型別和極性判斷

1.反饋型別

·輸出節點有反饋電阻(或網路)接至輸入口是電壓取樣

·輸入節點有反饋電阻(或網路)接至輸出口是電流求和

·集電極輸出時,用發射極電流代替,實現電流取樣,故應流入反饋網路。從電路上看,發射極一定有反饋電阻(或網路)接到輸入口。按這一思路,則發射極輸出時,集電極有反饋電阻(或網路);漏極輸出時,源極有反饋電阻(或網路);源極輸出時,漏極有反饋電阻(或網路)。

以上就是bjt和fet放大器實現電流取樣時的電路結構。

·對於bjt、fet單管放大器構成反饋放大器時,和是淨輸入,故有以下形成電壓求和的形式。

(1)對於bjt,b極輸入時,e極有反饋電阻(最常用的方式)。

(2)對於fet,g極輸入時,s極有反饋電阻(最常用的方式)。

·當差動放大器作輸入級時,單端輸入,另一輸入端接反饋電阻(或網路)時,根據差動放大的原理,這是電壓求和。

2.反饋極性判斷——瞬時極性法

假設輸入訊號(電壓或電流)任一瞬時的極性(即對地為或—;流入或流出),分析由此極性產生的反饋訊號的極性。若反饋訊號削弱了輸入訊號,使淨輸入減小,即為負反饋;反之則為正反饋。

三、負反饋對放大器效能的影響

1.負反饋環具有自動調節功能

任何因素使輸出端取樣訊號發生變化,負反饋可以減小這種變化,使穩定。

利用負反饋的穩定的功能可以解釋為什麼負反饋能使穩定,展寬通頻帶和減小非線性失真。

2.負反饋可以提高閉環增益的穩定性。

閉環增益相對變化率是開環增益相對變化率的。

3.負反饋可以擴充套件閉環增益的通頻帶

對於具有單極點高低頻模型的反饋放大器,開閉環截正頻率有如下關係:

,,是中頻段的反饋深度。

4.負反饋可以減小非線性失真。

5.直流負反饋可以穩定放大器工作點。

基極分壓射極偏置電路採用電流()取樣電壓求和直流負反饋穩定工作點電流。

6.負反饋改變輸出電阻與取樣方式有關。

電壓取樣負反饋使輸出電阻減小;電流取樣負反饋使輸出電阻增大。

7.負反饋改變輸入電阻與求和方式有關。

電流求和負反饋使輸入電阻減小;電壓求和負反饋使輸入電阻增大。

四、ab網路法

ab網路分析法是反饋放大器計算的一種經典方法,其本質是將電阻反饋網路改造成理想的b網路,基本放大器成為a放大器,從而可以用基本反饋方程來計算閉環增益。

分析步驟:

1.判斷反饋型別,識別反饋網路,明確a、b、量綱。

2.電壓求和時,訊號源畫成與串聯的形式,使為原輸入訊號。

電流求和時,訊號源畫成與串聯的形式,使為原輸入訊號。

3.構成a放大器

a放大器是考慮了實際反饋網路負載效應和訊號源內阻後的基本放大器。對反饋網路採用「串聯開路,併聯短路」法則,將反饋網路的負載反應加到基本放大器的輸入和輸出電路。

3.由a放大器求a、b、和。

由反饋組態定義出的a在a放大器上求出a。

可以在a放大器的輸出電路上求b,依據是:

·電流求和時:。由於電流求和時,反饋網路對a放大器輸出的負載效應也是將反饋網路輸入口短路求得。故將形式上標在a放大器輸出口的反饋網路短路的位置,求出。

·電壓求和時,。由於電壓求和時,反饋網路對a放大器輸出口的負載效應也是將反饋網路輸入口開路求得。故將形式上標在a放大器輸出口的反饋網路開路位置,求出。

4.由基本反饋方程求出、和。

電流求和時:,電壓求時時:。

電壓取樣時:,電流取樣時:

是反饋放大器的管端輸出電阻。

5.由求源電壓增益。

五、深負反饋條件下和的估算

1.判別反饋型別,正確識別並畫出反饋網路。注意電壓取樣時不要把直接並在輸出口的電阻計入反饋網路;電流求和時不要把並在輸入口的電阻計入反饋網路。

2.在反饋網路輸入口標出反饋訊號:電壓求和為開路電壓,電流求和時為短路電流,再由反饋網路求出反饋係數b。要注意標時在反饋網路入口標上正下負;標時必須在反饋網路入口以上端流入為參考方向。

3.求閉環增益,注意不同的反饋型別的量綱不同。

4.由求閉環源電壓增益。

電壓取樣電壓求和時:

電壓取樣電流求和時:

電流取樣電壓求和時:

電流取樣電流求和時:

其中:是輸出管的管端輸出電流,即取樣電流。

是取樣電流過的輸出負載電阻。

六、負反饋放大器的穩定性

1.由於電抗元件(管外與管內,主要是電容),產生的附加相移,使乙個中頻段的負反饋放大器在高、低頻段可能為成正反饋。正反饋滿足一定條件,會導致放大器自激。

2.自激振盪條件

一般情況下,可將開環增益和反饋係數表示成頻率特性函式,分別為和(對於電阻反饋網路,b為常數)

則自激條件為

或即:振幅條件:

相位條件

上式中不等號為起振條件,等號是自激平衡條件。

3.使的頻率稱為相位交叉頻率。它就是自激振盪頻率。

使的頻率稱為增益交叉頻率。

4.增益裕量

相位裕量

和是衡量反饋系統遠離自激的程度。

穩定的反饋系統,。

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