不同反馈展宽不同增益的带宽!电流负反馈不宜带容性负载。 频带展宽D倍的关系只有在基本放大器有一个转折频率时适用! 425负反德展宽频带240 1)定性 (2)定量 201gA +AQ中 设开环增益: 20lgAa≈20l A 1+if/fH F=const 闭环增益:,- AM/(1+if/fu) 1+AF 1+AyF/l+if/fu) 1+if/fh 令,4m7+4,→Mm=(+4)=m 扩展了D倍 1 第四童42负反对放大电路特性的影响 42.6引入负反馈的一般原则 (1)稳定直流特性直流负反馈 稳定交流特性--交流〃 (2)稳定输出电压电压负反馈 稳定输出电流--电流 (3)提高输入电阻串联负反馈 降低输入阻抗-并联 (4)提高输出电阻--电流负反馈 降低输出阻抗--电压〃 2
1 1 清华大学电子工程系李冬梅 0 f f H f HF . 20lgA . 20lgAf . 20lgAM F AMf 1 20lg 20lg . ≈ A M F A M F . . . 20lg1+ ≈ 20lg 4.2.5 负反馈展宽频带 （1）定性 （2）定量 设开环增益： 闭环增益： 令： 第四章- 4.2 负反馈对放大电路特性的影响 H M 1 jf / f A A + = F = const & HF MF M H M H f 1 jf / f A 1 A F /( 1 jf / f ) A /( 1 jf / f ) 1 AF A A + = + + + = + = 1 A F A A M M MF + = ( ) Hf M H Df H f = 1 + A F f = 扩展了 扩展了DD倍倍 •不同反馈展宽不同增益的带宽！电流负反馈不宜带容性负载。 •频带展宽D倍的关系只有在基本放大器有一个转折频率时适用！ •不同反馈展宽不同增益的带宽！电流负反馈不宜带容性负载。 •频带展宽D倍的关系只有在基本放大器有一个转折频率时适用！ 2 清华大学电子工程系李冬梅 4.2.6 引入负反馈的一般原则 第四章- 4.2 负反馈对放大电路特性的影响 （1）稳定直流特性-----直流负反馈 稳定交流特性 -----交流 〃 （2）稳定输出电压-----电压负反馈 稳定输出电流-----电流 〃 （3）提高输入电阻-----串联负反馈 降低输入阻抗 -----并联 〃 （4）提高输出电阻 -----电流负反馈 降低 输出阻抗 -----电压 〃
四章 43负反馈放大电路的分析方法 431深度负反馈条件下的近似计算 定量计算; 近似计算 定性分析 A 条件:1+AF>1深度负反馈 1+AF F 2.用x0,x,x近似计算(“虚短 X,=(1+AF)XD>1 X≈D 简单! x=xi-xid X RrR不能 直接求! 第四章43负反放大电路的分析方法 43.2分析举例 例1:求源电压增益Ar 满足深度负反馈条件 R, R 反馈网络:R3、R6 URs 类型:电流并联负反馈 法1: A≈1=-R2+R Rr=R∥R,≈R R +)4n A="=-R Rs+ r6 +R1 RsRs+R, 法2: R Io r +re R 2
2 3 清华大学电子工程系李冬梅 4.3 负反馈放大电路的分析方法 定量计算； 定性分析 4.3.1 深度负反馈条件下的近似计算 条件： 条件：11＋＋AF >>1 AF >>1 深度负反馈 深度负反馈 简单！ Rif Rof不能 直接求！ 简单！ Rif Rof不能 直接求！ ““虚短虚短”” D >>1 第四章 1．用 近似计算 F 1 Af ≈ F 1 1 AF A Af ≈ + = 2．用 ， 近似计算 Xid ≈ 0 Xi X f ≈ f i id i id X X X X ( 1 AF )X = − = + i f id X X X 0 ≈ ≈ 4 清华大学电子工程系李冬梅 VCC R1 R2 R3 R4 T1 T2 V0 － ＋ i f R5 R6 RS ＋ － VS Ii IO 4.3.2 分析举例 例1：求源电压增益Avsf , 满足深度负反馈条件 (+) (-) (-) (-) (-) 反馈网络： R3 、 R6 类型: 电流并联负反馈 法1: 法2: 第四章- 4.3 负反馈放大电路的分析方法 3 6 6 O f i R R R I I F + − = ≈ 6 1 3 6 R R R F A i if + ≈ = − O 3 6 6 i f I R R R I I + − ≈ = 6 3 6 i O if R R R I I A + = = − Rif → 0 of 4 4 ' Rof = R // R ≈ R ( ) 1 4 6 3 6 1 4 1 4 R R R R R R R R R A I R R I R v v A S S if i S O s o vsf + + = + = − + − = =
第四章-43负反馈放大申路的分析方法 432分析举例(续) R 满足深度负反馈条件+ 反馈网络:R3、Rs RiRA 类型:电压串联负反馈 _R3 vo r3+r, R R R+ R 1_R ..+R. R R 5 算四章 44负反馈放大电路的稳定性和相位补偿 44.1负反馈放大电路的自激条件及稳定性判别 44.1.1自激振荡的原因及条件 1原因 ①负反馈的判断一一中频区,稳态 X与X同相,|X||X ③正反馈达到一定值一一自激
3 5 清华大学电子工程系李冬梅 4.3.2 分析举例（续） 例2：求Avf , 满足深度负反馈条件 反馈网络: R3、R5 类型： (+) (+) (+) (-) 电压串联负反馈 R1 R2 R3 R5 T1 T2 R6 R4 ＋ － V0 VCC ＋ － VI 图7 Vf + - 第四章- 4.3 负反馈放大电路的分析方法 3 5 3 R R R v v F O f v + = = Avf ' Avf 3 3 5 v ' vf R R R F 1 A + ≈ = 3 3 5 1 2 ' 2 1 2 2 R R R R R R A R R R Avf vf + + = + = 6 清华大学电子工程系李冬梅 4.4.1 负反馈放大电路的自激条件及稳定性判别 4.4.1.1 自激振荡的原因及条件 1.原因 ① 负反馈的判断――中频区，稳态 Xi 与Xf 同相，│Xid││Xi │ ③正反馈达到一定值――自激 A&F& 附加相移 第四章
四章44-41自激条件及獠定性判别 2.自激条件 X 1+AF D=1+AF=0 (1)AF=-l F=1 幅度平衡条件 △φ4+△φp=±(2n+1)x180 相位平衡条件 (3)F纯阻性,△φp=0° AF=I 达到稳态(平衡) △q4=±l80 起振过程 AF>1使以>1x增幅振荡 限幅 等幅振荡 9A=土80° 第四章4,4-44,1自激条件及稳定性判别 4412稳定工作条件及判别方法 1.不自激条件在任何频率下,不满足自激条件) =l时△<180或q=180时F< 2判别方法(波特图法)?0g|AF 201gIA f,单位环路增益频 20l 率(即|AF|=1时 J,自激振荡频率 (附加相移士180°) 3稳定性要求 90 (1)增益裕度Gm 2相位裕度φm[环路增益
4 7 清华大学电子工程系李冬梅 第四章- 4. 4 –4.4.1 自激条件及稳定性判别 2. 自激条件 D = 1+ AF = 0 • • Af →∞ (1) AF = −1 & & (2) AF = 1 & & o ∆ϕ A + ∆ϕ F = ±( 2n + 1 )× 180 幅度平衡条件 相位平衡条件 (3) F& 纯阻性, o ∆ϕ F = 0 AF = 1 & & o ∆ϕ A = ±180 z 达到稳态(平衡) z 起振过程: AF > 1 & & o ∆ϕ A = ±180 使 |Xf | > | Xid |, 增幅振荡 等幅振荡 限幅 1 AF A X X A i O f & & & & & & + = = 8 清华大学电子工程系李冬梅 4.4.1.2 稳定工作条件及判别方法 1. 不自激条件(在任何频率下，不满足自激条件) AF = 1 & & o 180 时 ∆ϕ A < 或: o ∆ϕ A = 180 AF < 1 时 & & 2. 判别方法（波特图法） fC：单位环路增益频 率 (即∣AF∣＝1时) fC：单位环路增益频 率 (即∣AF∣＝1时) f0：自激振荡频率 (附加相移±180 o ） f0：自激振荡频率 (附加相移±180 o ） 3.稳定性要求 (1) 增益裕度Gm fC fO · · 20lg∣AF∣ f Gm -90 -180 ∆ϕ fC fO · 20lg∣A∣ f -90 -180 ∆ϕ M F 1 20 lg & ϕm ϕm (2) 相位裕度 ϕm 环路增益 第四章- 4. 4 –4.4.1 自激条件及稳定性判别
第四章44负反放大电路的稳定性及相位补偿 442负反馈放大电路的稳定性分析 条件:①中频负反馈特性②F纯阻性,与频率无关 1.一阶函数的负反馈放大器(一个转折频率) lg aF I A AF=- AMF 0.1110 1+ if/fp △pt 最大相移-90° 不可能出现-180° 阶函数的放大器不会出 现自激现象,是稳定的! 90 第四童44-442负反放大电路的稳定性分析 2.二阶函数的负反馈放大器 (两个转折频率) 201g A F (1+i/fn)(1+i/Jn2) ∫=f2时.4=-135° =45° fpi f 2 n当1与A的交点在20dBH倍频段△q 时, F个,1/减小,当F1时,4g= 180 当不考虑gn时,稳定; 考虑gn>45时,当加大,不稳 定 I80 5
5 9 清华大学电子工程系李冬梅 4.4.2 负反馈放大电路的稳定性分析 最大相移 -90° 不可能出现 -180 ° -45 -90 ∆ϕ 20 40 · · 20lg∣AF∣ f 0.1 10 1 p M 1 jf / f A A + = & p M 1 jf / f A F AF + & = & ∴一阶函数的放大器不会出 现自激现象, 是稳定的 ! ∴一阶函数的放大器不会出 现自激现象, 是稳定的 ! 第四章- 4. 4 负反馈放大电路的稳定性及相位补偿 条件：①中频负反馈特性 ②F纯阻性，与频率无关 1．一阶函数的负反馈放大器（一个转折频率） 10 清华大学电子工程系李冬梅 2．二阶函数的负反馈放大器 （两个转折频率） (1 / )(1 / ) p 1 p 2 M jf f jf f A A + + = & 20 40 · 20lg∣A∣ f 60 -45 -90 ∆ ϕ -135 -180 fp1 fp2 1 1 F M 1 M 2 2 1 F p 2 f = f 时: ϕm=45° ∆ϕ = -135° 当1/F与A的交点在-20dB/十倍频段 时, ϕm >45° F↑，1/F减小，当F Æ1 时， ∆ϕ ＝ 180° 当不考虑 ϕm 时，稳定； 考虑 ϕm > 45゜ 时，当F加大，不稳 定！ 第四章- 4. 4-4.4.2 负反馈放大电路的稳定性分析
四章44-442负反放大申路的稳定性分析 2.三阶函数的负反馈放大器 olgA I (三个转折频率 (1+i/fp1)1+i1Jn)(1+i/fp3) 设p10f,fp2=10 1/F1:交点M, d@<135 稳定 △ F2:交点N, A=180°gn=0·自激! 135F--- 1/F3H:交点L, 4=135° 45 满足相位裕度的最大反馈系数Fm!-270 第四童44-442负反放大电路的稳定性分析 结论(不严格) 若单位环路增益频率落在基本放大器对数幅频 特性(开环增益)以-20dB十倍频速度下降 的频段内,是稳定的。 为保证闭环增益稳定,20g1/|F|反馈线不与 开环增益幅频特性-40dB/十倍频下降线相 交 三阶以上反馈放大器,当反馈深度稍大时,易 自激 6
6 11 清华大学电子工程系李冬梅 2．三阶函数的负反馈放大器 （三个转折频率） (1 / )(1 / )(1 / ) p1 p 2 p 3 M jf f jf f jf f A A + + + = & 1 1 F M L F M 1 1/F1: 交点M, ∆ϕ 45゜ 稳定！ f0 -45 -90 ∆ ϕ -135 -180 -270 -225 N F2 1 20 40 · 20lg∣A∣ f 60 fp1 fp2 fp3 设 fp3= 10 fp2， fp2 = 10fp1 1/F2: 交点N, ∆ϕ ＝180° ϕm ＝0゜ 自激！ 1/FM: 交点L, ∆ϕ ＝135° ϕm ＝45゜ 满足相位裕度的最大反馈系数Fm！ 第四章- 4. 4-4.4.2 负反馈放大电路的稳定性分析 12 清华大学电子工程系李冬梅 z 若单位环路增益频率落在基本放大器对数幅频 特性（开环增益）以－20dB/十倍频速度下降 的频段内，是稳定的。 z 为保证闭环增益稳定，20lg1/∣F∣反馈线不与 开环增益幅频特性－40dB/十倍频下降线相 交。 z 三阶以上反馈放大器，当反馈深度稍大时，易 自激。 第四章- 4. 4-4.4.2 负反馈放大电路的稳定性分析 结论(不严格)：
第四章44负反放大电路的稳定性及相位补偿 443相位补偿 意义:深度负反馈时不自激 方法:加RC网络,修改增益幅频特性,使其满足稳定 裕度要求。 44.31滯后补偿 简单电容补偿 Rol c 算四童44-443-44.31滞后补偻 补偿前 ,2C,(Rn,∥R,)p2xC1Rn∥R,1=2xC,(Rn,∥R olg |A l 设f10,f=10n 补偿后 2z(Ra1∥R2)(C+C1) J 幅频特性:要求qn≥45 则反馈线交在f2上 完全补偿:f 14
7 13 清华大学电子工程系李冬梅 4.4.3 相位补偿 A1 R A2 A3 o1 R Ro2 Ro3 i2 Ri3 Co1 Ci2 C C1 C2 C3 vi vo RL 第四章- 4. 4 负反馈放大电路的稳定性及相位补偿 z 意义：深度负反馈时不自激。 z 方法：加RC网络，修改增益幅频特性，使其满足稳定 裕度要求。 4.4.3.1 滞后补偿 1．简单电容补偿 14 清华大学电子工程系李冬梅 补偿前: 2 C ( R // R ) 1 f 1 O 1 i 2 p 1 π = A1 R A2 A3 o1 R Ro2 Ro3 i2 Ri3 Co1 Ci2 C C1 C2 C3 vi vo RL 2 C ( R // R ) 1 f 2 O 2 i 3 p 2 π = 2 C ( R // R ) 1 f 3 O 3 L p 3 π = 设 fp3= 10 fp2， fp2 = 10fp1 20 40 · 20lg∣A∣ f 60 fp1 fp2 fp3 补偿后: ( ) O 1 i 2 1 ' 1 2 ( R // R ) C C 1 f + = π 幅频特性: 要求ϕm ≥ 45゜ 则反馈线交在fp2上! F 1 ' 1 f '' 1 f 完全补偿: '' 1 f 第四章- 4. 4 –4.4.3-4.4.3.1 滞后补偿
