低頻電子電路07章.ppt

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低頻電子電路 何豐 人民郵電出版社 21世紀(jì)高等院校信息與通信工程規(guī)劃教材 普通高等教育 十一五 國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 第七章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 低頻電子電路 電子設(shè)備對(duì)所應(yīng)用的放大器的質(zhì)量要求越來(lái)越高 要求放大器的非線性失真小 頻率特性好 增益穩(wěn)定度高 并且具有所需要的輸入 輸出電阻 提高放大器的質(zhì)量的一個(gè)重要措施就是在基本放大器基礎(chǔ)上加一負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò) 引入負(fù)反饋可以改善放大器的性能 如提高放大器的增益穩(wěn)定度 展寬頻帶 減小非線性失真等 因而負(fù)反饋在電子電路中應(yīng)用非常廣泛 可以這么說(shuō)幾乎所有的實(shí)用放大電路都是帶負(fù)反饋的電路 7 1負(fù)反饋放大結(jié)構(gòu) 關(guān)注反饋放大結(jié)構(gòu) 具體元器件 7 2負(fù)反饋放大結(jié)構(gòu)的指標(biāo)分析 方框圖分析法 關(guān)注負(fù)反饋電路原理 具體分析步驟 7 3反饋放大結(jié)構(gòu)的頻率特性與自激現(xiàn)象 關(guān)注頻率特性與正反饋?zhàn)约?7 4集成反饋放大結(jié)構(gòu)的小信號(hào)運(yùn)用分析 工程近似計(jì)算法 關(guān)注小信號(hào)工程近似手段與方法 低頻電子電路 7 1負(fù)反饋放大結(jié)構(gòu) 7 1 1反饋放大結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)及標(biāo)準(zhǔn)電量認(rèn)定分析 7 1 2負(fù)反饋的增益穩(wěn)定性質(zhì)與負(fù)反饋電路 7 2負(fù)反饋放大結(jié)構(gòu)的指標(biāo)分析 方框圖分析法 7 2 1反饋結(jié)構(gòu)的基本放大器 7 2 3負(fù)反饋結(jié)構(gòu)的方框圖計(jì)算 7 2 2反饋結(jié)構(gòu)的輸入輸出電阻變化 低頻電子電路 反饋 電量通過(guò)一個(gè)循環(huán)后 對(duì)原電量的變化形成產(chǎn)生影響的現(xiàn)象稱為反饋 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 針對(duì)信號(hào)來(lái)說(shuō) 將放大器輸出信號(hào)的一部分或全部 通過(guò)反饋網(wǎng)絡(luò)回送到電路輸入回路 并對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)整的現(xiàn)象 稱為反饋 即可以抽象出 反饋結(jié)構(gòu) 如下圖所示 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 7 1反饋放大結(jié)構(gòu) 輸出信號(hào) 輸入信號(hào) 反饋信號(hào) xif x i xf為分別代表滿足反饋輸入結(jié)構(gòu)要求的電量 是反饋放大器的標(biāo)準(zhǔn)物理量 它們具體是電壓量或是電流量則要由具體電路來(lái)決定 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 輸出信號(hào) 輸入信號(hào) 反饋信號(hào) xof代表滿足反饋輸出結(jié)構(gòu)要求的電量 也是反饋放大器的標(biāo)準(zhǔn)物理量 我們注意到基本放大器的輸出電量 反饋網(wǎng)絡(luò)輸入電量和反饋結(jié)構(gòu)輸出電量均為同一個(gè)電量 因此統(tǒng)一用一個(gè)xof表示 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 7 1 1反饋放大結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)及標(biāo)準(zhǔn)電量認(rèn)定 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 電流串聯(lián)負(fù)反饋的標(biāo)準(zhǔn)物理量為 vif v i vf iof 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 電流并聯(lián)負(fù)反饋的標(biāo)準(zhǔn)物理量為 iif i i if iof 定性確定正向放大通道 定性確定反向反饋通道 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 反饋結(jié)構(gòu) 具體電路各元器件定性歸屬反饋框圖中何部分 電壓串聯(lián)反饋 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 反饋結(jié)構(gòu) 具體電路各元器件定性歸屬反饋框圖中何部分 電壓串聯(lián)反饋 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 反饋結(jié)構(gòu) 具體電路各元器件定性歸屬反饋框圖中何部分 電流串聯(lián)反饋 設(shè)外接電容C交流短路 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 反饋結(jié)構(gòu) 具體電路各元器件定性歸屬反饋框圖中何部分 電流并聯(lián)反饋 7 1 2負(fù)反饋的增益穩(wěn)定性質(zhì)與負(fù)反饋電路 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 負(fù)反饋定義 電量通過(guò)一個(gè)循環(huán)后 對(duì)原電量的變化形成產(chǎn)生影響的現(xiàn)象稱為反饋 結(jié)論 負(fù)反饋是指電量通過(guò)一個(gè)循環(huán)后 對(duì)原電量的變化形成制約的反饋現(xiàn)象 7 1 2負(fù)反饋的增益穩(wěn)定性質(zhì)與負(fù)反饋電路 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 正反饋定義 電量通過(guò)一個(gè)循環(huán)后 對(duì)原電量的變化形成產(chǎn)生影響的現(xiàn)象稱為反饋 結(jié)論 正反饋是指電量通過(guò)一個(gè)循環(huán)后 加大原電量變化的反饋現(xiàn)象 1 負(fù)反饋結(jié)構(gòu)的增益穩(wěn)定性與失真分析 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 增益穩(wěn)定性 開(kāi)環(huán)增益 反饋系數(shù) 反饋增益 環(huán)路增益 環(huán)路增益T是衡量反饋強(qiáng)弱的一項(xiàng)重要指標(biāo) 其值直接影響電路性能 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 閉環(huán)增益穩(wěn)定性 在負(fù)反饋T 1的條件下 閉環(huán)增益近似為 稱T 1時(shí)的負(fù)反饋為深度負(fù)反饋 值得注意的是 負(fù)反饋類型不一樣 穩(wěn)定的增益是不同的 電壓串聯(lián)負(fù)反饋能穩(wěn)定電壓增益 電流并聯(lián)負(fù)反饋能穩(wěn)定電流增益 而電壓并聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)定的是電阻增益 電流串聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)定的是電導(dǎo)增益 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 值得注意的是 負(fù)反饋增益穩(wěn)定 能減小放大通路的失真 反饋系數(shù)越穩(wěn)定 標(biāo)準(zhǔn)反饋增益越穩(wěn)定 反饋系數(shù)穩(wěn)定 標(biāo)準(zhǔn)閉環(huán)增益穩(wěn)定 負(fù)反饋電路失真減小 含非線性和頻率失真 溫度穩(wěn)定性也因反饋系數(shù)的穩(wěn)定而穩(wěn)定 2 正 負(fù)反饋判斷 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 首先 應(yīng)確認(rèn)反饋放大結(jié)構(gòu)的輸入輸出位置 其次 找出電量循環(huán)的制約關(guān)系 最后 根據(jù)電量制約關(guān)系認(rèn)定正負(fù)反饋 2 正 負(fù)反饋判斷 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 1 由反饋類型判斷法確定反饋放大結(jié)構(gòu)的輸入輸出位置 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 2 由瞬時(shí)極性法確定反饋電量間的制約關(guān)系 瞬時(shí)極性法的要素有 在電路中用 來(lái)表示相對(duì)于參考地的各電路觀察點(diǎn)的電位增加 來(lái)表示電位減小 從基本放大器輸入到輸出采用不加圈的 符號(hào)來(lái)標(biāo)注 從反饋網(wǎng)絡(luò)的輸入到輸出采用加圈的 符號(hào)來(lái)標(biāo)注 以顯示電量變化的制約流向 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 3 根據(jù)電量制約關(guān)系認(rèn)定正負(fù)反饋 通過(guò)反饋環(huán)路中 假設(shè)TV1管基極瞬時(shí)極性為 后 異端異號(hào) 正反饋 由環(huán)路制約 得TV1管發(fā)射極為 的結(jié)論 也就是說(shuō) 反饋環(huán)路通過(guò)擴(kuò)大TV1管發(fā)射結(jié)電壓差加大了信號(hào)電量的變化 即電路應(yīng)屬于正反饋 2 正 負(fù)反饋判斷 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 異端同號(hào) 負(fù)反饋 例7 1 3 正 負(fù)反饋判斷 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 同端異號(hào) 負(fù)反饋 例7 1 4 正 負(fù)反饋判斷 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 異端同號(hào) 負(fù)反饋 例7 1 5 正 負(fù)反饋判斷 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 異端同號(hào) 負(fù)反饋 7 2負(fù)反饋放大結(jié)構(gòu)的指標(biāo)分析 方框圖分析法 方框圖法有利于理解負(fù)反饋放大電路的工作原理 下面以小信號(hào)共發(fā)射極放大電路為案例 利用 電路分析 的等效化簡(jiǎn)分析法 說(shuō)明方框圖分析法的要點(diǎn) 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 關(guān)鍵名詞 負(fù)載效應(yīng) 基本放大電路 反饋系數(shù) 方框圖分析案例 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 1 負(fù)反饋放大器區(qū)域劃分與調(diào)整 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 2 調(diào)整后的基本放大器 增加了由反饋網(wǎng)帶來(lái)的兩部分 負(fù)載效應(yīng) 阻抗 RE 同時(shí) 調(diào)整后反饋網(wǎng)絡(luò)理想化了 反饋輸出回路的基本放大器標(biāo)注vE的電壓 正好 與反饋網(wǎng)絡(luò)中的反饋電量相等 即可以利用基本放大電路來(lái)求反饋系數(shù) 方框圖分析案例 基本放大電路畫法 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 3 對(duì)串聯(lián)結(jié)構(gòu)可通過(guò)令輸出電流為零 來(lái)獲取基本放大電路輸入端的負(fù)載效應(yīng)阻抗 基本放大電路輸出端的負(fù)載效應(yīng)阻抗類似 7 2 1反饋結(jié)構(gòu)的基本放大器 負(fù)反饋放大器的基本放大電路是計(jì)算基本放大電路部分和反饋系數(shù)指標(biāo)的關(guān)鍵 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 1 該電路為電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大電路 例7 2 1 畫基本放大電路 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 2 對(duì)并聯(lián)結(jié)構(gòu)可通過(guò)令電壓為零 來(lái)獲取基本放大電路 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 1 令輸出電壓為零 來(lái)獲取基放輸入負(fù)載效應(yīng)阻抗 2 令輸入電壓為零 來(lái)獲取基放輸出負(fù)載效應(yīng)阻抗 3 最后 照原圖畫出基放中間部分 7 2 2反饋結(jié)構(gòu)的輸入 輸出電阻變化 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 串聯(lián)反饋 基放輸入電阻 環(huán)路增益 反饋電路輸入電阻 7 2 2反饋結(jié)構(gòu)的輸入 輸出電阻變化 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 并聯(lián)反饋 基放輸入電阻 環(huán)路增益 反饋電路輸入電阻 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 輸出電阻 從反饋結(jié)構(gòu)的輸出端 回看的反饋環(huán)路增益 電壓反饋 Ao負(fù)載開(kāi)路基放增益 電流反饋 As負(fù)載短路基放增益 由上圖反饋結(jié)構(gòu)輸入端的理想情況 可推得 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 電壓反饋時(shí)的輸出電阻 電壓負(fù)反饋輸出電阻 類似于并聯(lián)負(fù)反饋的輸入電阻 ks 0 1 Aokfks 0 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 電壓反饋時(shí)的輸出電阻 電流負(fù)反饋輸出電阻 類似于串聯(lián)負(fù)反饋的輸入電阻 ks 0 1 Askfks 0 7 2 3反饋結(jié)構(gòu)的方框圖計(jì)算 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 例7 2 2負(fù)反饋電路如下圖所示 計(jì)算交流指標(biāo) 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 1 判斷反饋類型 電流串聯(lián)負(fù)反饋 確定標(biāo)準(zhǔn)輸入電量為 電壓 確定標(biāo)準(zhǔn)輸出電量為 電流 明確反饋位置 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 2 畫出基本放大電路 求出反饋組成部件的指標(biāo) 確定基放的標(biāo)準(zhǔn)電導(dǎo)增益 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 等效求出標(biāo)準(zhǔn)反饋系數(shù) 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 3 對(duì)反饋結(jié)構(gòu)指標(biāo)進(jìn)行分析 確定標(biāo)準(zhǔn)電導(dǎo)增益 確定輸入 輸出電阻 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 4 求反饋放大器的技術(shù)指標(biāo) 根據(jù)要求 求電壓增益 求輸入 輸出電阻 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 5 若電路滿足深負(fù)反饋條件 根據(jù)要求 求電壓增益 求輸入 輸出電阻 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 6 深負(fù)反饋放大器計(jì)算流程 a 確定反饋位置 類型和標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)定義 c 得出反饋結(jié)構(gòu)指標(biāo) 如下圖案例所示 b 畫出基本放大器輸出部分 求出反饋系數(shù) d 根據(jù)要求 求出放大器指標(biāo) 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 6 深負(fù)反饋放大器計(jì)算 習(xí)題7 9 放大電路如題圖7 9所示 請(qǐng)將Rf連接在電路中構(gòu)成負(fù)反饋 要求輸出電阻小 并寫出深度負(fù)反饋時(shí)的電壓增益表達(dá)式 7 3反饋放大結(jié)構(gòu)的頻率特性與自激現(xiàn)象 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 反饋結(jié)構(gòu)頻率特性與組成結(jié)構(gòu)的基本放大器和反饋網(wǎng)的頻率特性的關(guān)系討論如下 反饋放大器頻率特性 7 3 1負(fù)反饋結(jié)構(gòu)對(duì)上 下限頻率的影響 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 1 若基本放大器在中高頻區(qū)的增益表達(dá)式為 7 3 1負(fù)反饋結(jié)構(gòu)對(duì)上 下限頻率的影響 則反饋結(jié)構(gòu)增益為 為了討論的方便 假設(shè)反饋網(wǎng)絡(luò)只由電阻元件構(gòu)成 即反饋系數(shù)與頻率無(wú)關(guān) 其中 結(jié)論 相對(duì)基本放大器 反饋放大器上限截止頻率提高了 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 2 若基本放大器低中頻的增益表達(dá)式為 則反饋結(jié)構(gòu)增益表達(dá)式為 其中 結(jié)論 相對(duì)基本放大器 反饋放大器下限截止頻率降低了 總之 負(fù)反饋以降低中頻增益為代價(jià) 拓展了中頻區(qū)維持增益不變的頻率范圍 有利于放大更寬頻率范圍的信號(hào) 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 實(shí)際上 放大器在中頻區(qū)施加負(fù)反饋時(shí) 有可能因Akf在高 或低 頻區(qū)的附加相移 相對(duì)中頻區(qū)的相位變化 使電路由中頻區(qū)的負(fù)反饋?zhàn)優(yōu)楦?或低 頻區(qū)的正反饋 進(jìn)而可能引起電路的自激現(xiàn)象 7 3 2負(fù)反饋放大器的自激現(xiàn)象 正反饋 自激現(xiàn)象 中頻區(qū)負(fù)反饋時(shí)的實(shí)數(shù) 非中頻區(qū)時(shí) 可能存在使?jié)M足小于零的實(shí)數(shù)頻率點(diǎn) 即電路在高 或低 頻區(qū)內(nèi)存在使電路滿足正反饋的頻率點(diǎn) 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 高頻區(qū)或低頻區(qū)時(shí) 若滿足的實(shí)數(shù) 則電路變?yōu)檎答?相對(duì)應(yīng)的頻率信號(hào)會(huì)在反饋環(huán)路中循環(huán) 若這時(shí)環(huán)路增益大于或等于1 即則該信號(hào)會(huì)不斷自行維持或自行變大 后者會(huì)引起電路出現(xiàn)截止或飽和情況 通常稱這種不受控于輸入的情況為自激現(xiàn)象 相應(yīng)的 反饋 電路也就不再是我們需要的放大電路 即放大電路失效了 若則 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 若 則閉環(huán)自激條件 改為 的實(shí)數(shù) 例 根據(jù)T的典型波特圖 可以得出不自激條件 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 穩(wěn)定裕量 4 為了消除溫度對(duì)增益器件帶來(lái)的不確定性 我們通常將上述 改為 4 以確保無(wú)論溫度引起的電路參數(shù)如何變化 電路都不會(huì)自激 不自激工程條件 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 例題7 3 1 已知 以及如下圖所示波特圖 解 1 負(fù)反饋電路在中頻時(shí) 即 若該反饋系數(shù)相位與頻率無(wú)關(guān) 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 例題7 3 1解 2 找出基放幅頻特性 反饋環(huán)路幅頻特性和反饋系數(shù)的關(guān)系 因?yàn)?即 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 例題7 3 1解 3 在確保環(huán)路中頻增益最大 即最小條件下 確定工程不自激的反饋系數(shù) 按工程不自激找到 令T 0 得 解決方法 采用相位補(bǔ)償技術(shù) 在中頻區(qū) 反饋系數(shù)kf越大 反饋越深 電路性能越好 在高頻區(qū) kf越大 相位裕量越小 放大器工作越不穩(wěn)定 在中頻增益AI基本不變的前提下 設(shè)法拉長(zhǎng) P1與 P2之間的間距 或加長(zhǎng)斜率為 20dB 十倍頻 線段的長(zhǎng)度 使得kf增大時(shí) 仍能獲得所需的相位裕量 相位補(bǔ)償基本思想 滯后補(bǔ)償技術(shù) 超前補(bǔ)償技術(shù) 7 3 3負(fù)反饋放大器的相位補(bǔ)償 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 滯后補(bǔ)償技術(shù) 簡(jiǎn)單電容補(bǔ)償和彌勒電容補(bǔ)償 簡(jiǎn)單電容補(bǔ)償 降低 P1 補(bǔ)償方法 將補(bǔ)償電容C 并接在集成運(yùn)放產(chǎn)生第一個(gè)極點(diǎn)角頻率的節(jié)點(diǎn)上 使 P1降低到 d P1降低到 d 反饋增益線下移 穩(wěn)定工作允許的kf增大 返回 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 d與kf之間的關(guān)系 由圖 十倍頻 整理得 kfv d 反饋電路穩(wěn)定性 但 H kfv 1時(shí) 此時(shí)kfv無(wú)論取何值 電路均可穩(wěn)定工作 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 例1 一集成運(yùn)放AvdI 105 fP1 200Hz fP2 2MHz fP3 20MHz 產(chǎn)生fP1節(jié)點(diǎn)上等效電路R1 200K 接成同相放大器 采用簡(jiǎn)單電容補(bǔ)償 解 1 求未補(bǔ)償前 同相放大器提供的最小增益 根據(jù)題意 可畫出運(yùn)放的幅頻漸近波特圖 未補(bǔ)償前 為保證穩(wěn)定工作 Avfmin 104 即 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 解 2 若要求Avf 10 求所需的補(bǔ)償電容C 則 由 得 由 得 3 若要求Avf 1 求所需的補(bǔ)償電容CS 解 則 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 簡(jiǎn)單電容補(bǔ)償缺點(diǎn) 密勒電容補(bǔ)償 降低 P1 增大 P2 補(bǔ)償方法 將補(bǔ)償電容C 跨接在三極管B極與C極之間 利用密勒倍增效應(yīng) 使 P1降低 P2增大 拉長(zhǎng) P1與 P2之間的間距 這種補(bǔ)償方法又稱極點(diǎn)分離術(shù) 分析略 補(bǔ)償電容C 數(shù)值較大 F量級(jí) 集成較困難 密勒電容補(bǔ)償優(yōu)點(diǎn) 用較小的電容 PF量級(jí) 即可達(dá)到補(bǔ)償目的 返回 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 超前補(bǔ)償技術(shù) 引入幻想零點(diǎn) 補(bǔ)償思路 在 P2附近 引入一個(gè)具有超前相移的零點(diǎn) 以抵消原來(lái)的滯后相移 使得在不降低 P1的前提下 拉長(zhǎng) P1與 P2之間的間距 在反饋電阻Rf上并接補(bǔ)償電容C 補(bǔ)償方法 則 其中 返回 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 相位補(bǔ)償技術(shù)在寬帶放大器中的應(yīng)用 返回 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 7 4集成反饋放大結(jié)構(gòu)的小信號(hào)運(yùn)用分析 工程近似計(jì)算法 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 得 由反饋結(jié)構(gòu) 以及滿足不自激的深度反饋條件下 即凈輸入近似為零 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 條件1 基本放大器電壓型集成運(yùn)放 條件2 反饋結(jié)構(gòu)為不自激的深度反饋 a 轉(zhuǎn)移特性 b 直折線近似特性1 c 直折線近似特性2 回顧 運(yùn)放轉(zhuǎn)移特性的直折線近似 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 推論1 微弱凈輸入激勵(lì)滿足運(yùn)放的小信號(hào)線性運(yùn)用條件 推論2 反饋結(jié)構(gòu)的輸入輸出關(guān)系可以利用反饋網(wǎng)絡(luò)本身的電壓電流制約來(lái)近似求解 即工程近似計(jì)算法 線性應(yīng)用基礎(chǔ)電路模型 Z1或Zf采用非線性器件 如晶體管 則可構(gòu)成對(duì)數(shù) 反對(duì)數(shù) 乘法 除法等運(yùn)算電路 Z1或Zf采用線性器件 R C 則可構(gòu)成加 減 積分 微分等運(yùn)算電路 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 理想運(yùn)放在小信號(hào)線性應(yīng)用時(shí)的特點(diǎn) 因 因 虛短 虛斷 注 通?？梢詫?理想運(yùn)算放大器條件 理解為工程近似計(jì)算的基礎(chǔ) 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 一 理想運(yùn)放在小信號(hào)線性應(yīng)用時(shí)的特點(diǎn) 1 反相放大器 反饋類型 電壓并聯(lián)負(fù)反饋 因 則 因 則 由圖 輸出電壓表達(dá)式 輸入電阻 輸出電阻 因深度電壓負(fù)反饋 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 2 同相放大器 反饋類型及性質(zhì) 電壓串聯(lián)負(fù)反饋 因 則 因 由圖 輸出電壓表達(dá)式 輸入電阻 輸出電阻 因深度電壓負(fù)反饋 因 則 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 3 電壓跟隨器 由于 所以 同相跟隨器性能優(yōu)于射隨器 注 射隨器交流簡(jiǎn)化圖 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 反相加法器 因 則 因 則 即 整理得 說(shuō)明 線性電路除可以采用 虛短 虛斷 概念外 還可采用疊加原理進(jìn)行分析 同相加法器 利用疊加原理 則 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 4 減法器 令vs2 0 則 令vs1 0 利用疊加原理進(jìn)行分析 若R1 R2 R3 Rf 則有 差動(dòng)特性 稱比例減法器或差動(dòng)放大器 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 5 微分 因 則 該電路的傳遞函數(shù)為 6 積分電路 因 則 該電路的傳遞函數(shù)為 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 波形變換 輸入方波 積分輸出三角波 微分輸出尖脈沖 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 對(duì)數(shù)變換器 利用運(yùn)算法得 由于 整理得 缺點(diǎn) vo受溫度影響大 動(dòng)態(tài)范圍小 vs必須大于0 反對(duì)數(shù)變換器 利用運(yùn)算法則得 由于 整理得 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 7 4 2小信號(hào)的頻域分析舉例 有源濾波器 濾波器的功能 對(duì)頻率進(jìn)行選擇 過(guò)濾掉噪聲和干擾信號(hào) 保留下有用信號(hào) 有源濾波器實(shí)際上是一種具有特定頻率響應(yīng)的放大器 理想有源濾波器的頻率響應(yīng) 本節(jié)討論由運(yùn)放及RC元件構(gòu)成的濾波器 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 傳遞函數(shù)中出現(xiàn) 的一次項(xiàng) 故稱為一階濾波器 傳遞函數(shù) 20dB 十倍頻 45 十倍頻 其中 電路特點(diǎn) 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 傳遞函數(shù)中出現(xiàn) 的二次項(xiàng) 故稱為二階濾波器 傳遞函數(shù) 當(dāng)Ao 3時(shí) Q 有源濾波器自激 由于將C1接到輸出端 等于在高頻端給LPF加了一點(diǎn)正反饋 所以在高頻端的放大倍數(shù)有所抬高 甚至可能引起自激 以上兩式表明 當(dāng)21 在f fo處的電壓增益將大于Ao 幅頻特性在f fo處將抬高 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 1 一階有源高通濾波器 傳遞函數(shù) 其中 20dB 十倍頻 45 十倍頻 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 由此繪出頻率響應(yīng)特性曲線 1 通帶增益 2 頻率響應(yīng) 其中 結(jié)論 當(dāng)f f0時(shí) 幅頻特性曲線的斜率為 40dB dec 當(dāng)AO 3時(shí) 電路自激 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 有源帶通濾波器 可由低通和高通串聯(lián)得到 必須滿足 低通特征角頻率 高通特征角頻率 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用 有源帶阻濾波器 可由低通和高通并聯(lián)得到 必須滿足 第7章反饋放大結(jié)構(gòu)與應(yīng)用