第 17 章 电子电路中的反馈

1. 第17章 电子电路中的反馈

2. 本章内容 17.1 反馈的基本概念 17.2 放大电路中的负反馈 17.3 振荡电路中的正反馈

3. 本章要求 1.了解反馈的概念。 2.掌握反馈的判别方法、负反馈对放大电路 的影响。 2.了解正弦波振荡电路自激振荡的条件。 3.了解LC振荡电路和RC振荡电路的工作原理。

4. 基本放大 电路 Ao + – 反馈 电路 F §17.1反馈的基本概念 一、反馈的概念 1、反馈： 将放大电路输出信号(电压或电流)的一部 分或全部通过某种电路回送到输入端。 2、反馈放大电路的方框图 输出信号 净输入信号 比较器 输入信号 反馈信号

5. 基本放大 电路 Ao + – 反馈 电路 F §17.1反馈的基本概念 一、反馈的概念 ⑴开环放大倍数AO ⑵闭环放大倍数Af ⑶反馈系数 ⑷比较环节

6. 引入正反馈的目的：使电路振荡，产生波形 引入负反馈的目的：改善放大电路的性能 §17.1反馈的基本概念 二、负反馈与正反馈 1、负反馈与正反馈 正反馈：反馈信号增强净输入信号， 使放大倍数 提高。 负反馈：反馈削弱净输入信号，使放大倍数降低。 在放大电路中，若出现正反馈将使放大器产生自激振荡，使放大器不能正常工作。

7. 引入直流负反馈的目的：稳定静态工作点 引入交流负反馈的目的：改善放大电路的性能 §17.1反馈的基本概念 二、负反馈与正反馈 2、直流反馈和交流反馈 直流反馈：反馈只对直流分量起作用，反馈电路 只能传递直流信号。 交流反馈：反馈只对交流分量起作用，反馈电路 只能传递交流信号。

8. 串联反馈的作用：增大输入电阻 并联反馈的作用：减小放大电路的输入电阻 §17.2放大电路中的负反馈 一、反馈的分类 1、串联反馈和并联反馈 串联反馈：反馈信号与输入信号串联，即反馈信 号与输入信号以电压形式作比较。 并联反馈：反馈信号与输入信号并联，即反馈信 号与输入信号以电流形式作比较。

9. §17.2放大电路中的负反馈 一、反馈的分类 2、电压反馈和电流反馈 电压反馈：反馈信号取自输出电压。 电流反馈：反馈信号取自输出电流。 电压负反馈 具有稳定输出 电压、减小输 出电阻的作用。 电流负反馈 具有稳定输出 电流、增大输 出电阻的作用。

10. §17.2放大电路中的负反馈 一、反馈的分类 正反馈 振荡器—产生信号 稳定静态工作点 直流反馈 反馈 电压串联负反馈 负反馈 电压并联负反馈 交流反馈 电流串联负反馈 电流并联负反馈

11. §17.2放大电路中的负反馈 二、反馈的判别 反馈的判别步骤 ⑴找出反馈网络（一般是电阻、电容）。 ⑵判别是交流反馈还是直流反馈？ ⑶判别是否负反馈？ ⑷是负反馈！判断是何种类型的负反馈？

12. +UCC RB1 RC C2 RF连接输入输出之间。 RE为输入、输出共有 所以RE是反馈元件。 + C1 + + RF + RS RL uo RB2 ui RE R1 +   – eS – – – + + + uo + R2 ui – – §17.2放大电路中的负反馈 二、反馈的判别 1、找出反馈网络 ⑴连接在输入与输出之间的元件。 ⑵为输入回路与输出回路所共有的元件。 例1：

13. +UCC RB1 RC C2 RF是交、直流反馈。 + C1 + + RF + RS RL uo RB2 ui RE R1 +   – eS – – – + + + uo + R2 ui – – §17.2放大电路中的负反馈 二、反馈的判别 2、交、直流反馈的判别 如有旁路电容 , RE 中仅有直流信号通 过，这时RE引入的 则是直流反馈。 交、直流信号均可通过 RE，所以RE引入的是交、直流反馈。

14. +UCC RB1 RC C2 + C1 + + + RS RL uo RB2 ui RE + + uf– ube – eS + – – – §17.2放大电路中的负反馈 二、反馈的判别 3、反馈类型—串并联的判别 串并联反馈判别: 令ui=0(对地短路) 若反馈信号不能再影响放大器输入,则是并联反馈; 若不清楚则是串联反馈。 ui=0对地短路 反馈信号uf仍存在,对ube仍有影响—RE是串联反馈。

15. +UCC RB1 RC C2 + C1 + + + RS RL uo RB2 ui RE + – eS + uf – – – §17.2放大电路中的负反馈 二、反馈的判别 4、反馈类型—电压、电流判别 电压电流反馈的判别: 令RL=0(输出对地短路) 若反馈信号取不到(uf=0),则是电压反馈; 若不清楚则是电流反馈。 输出端对地短路 反馈信号uf≠0 RE是电流反馈。

16. +UCC RB1 RC C2 + C1 + + + RS RL uo RB2 ui RE + – eS + uf – – – §17.2放大电路中的负反馈 二、反馈的判别 5、正、负反馈的判别—瞬时极性法 设ui瞬时增加→uo变化→ uf变化→净输入的变化：若净输入增大则为正反馈， 若净输入减小则为负反馈。 设基极瞬时极性为正， 集电极与基极相反、发射极(接有RE)与基极相同的原则，标出相关各点的瞬时极性。 －    负反馈 ube=Vb-Ve

17. +UCC RC C2 RF + C1 + + + uo RL RS ui + eS – – – §17.2放大电路中的负反馈 例2： 二、反馈的判别 ①判别反馈元件 RF连接在输入 与输出之间， 所以RF是反馈 元件。 ②判别交、直流反馈 交、直流信号均可通过 RF，所以RF引入的 是交、直流反馈。

18. +UCC RC C2 RF + C1 + + + uo RL RS ui + eS – – – §17.2放大电路中的负反馈 例2： 二、反馈的判别 ③判断反馈类型 令ui=0(对地短路) 反馈信号不能送入放大器-并联反馈。 ④判断反馈类型—电压、电流反馈 令RL=0(输出对地短路) 反馈信号取不到是--电压反馈

19. +UCC RC C2 RF + C1 + + + uo RL RS ui + eS – – – §17.2放大电路中的负反馈 例2： 二、反馈的判别 ⑤判断正、负反馈 － －  Vb VC VRF左 VRF右 负反馈

20. 基本放大 电路 Ao + – 反馈 电路 F §17.2放大电路中的负反馈 三、负反馈对放大电路性能的改善

21. §17.2放大电路中的负反馈 三、负反馈对放大电路性能的改善 1.提高放大倍数的稳定性 引入负反馈使放大倍数的稳定性提高。 放大倍数下降至1/(1+|AF|)倍， 其稳定性提高1+|AF|倍。 若|AF| >>1，称为深度负反馈，此时： 在深度负反馈的情况下，闭环放大倍数仅与反馈电路的参数有关。

22. §17.2放大电路中的负反馈 三、负反馈对放大电路性能的改善 1.提高放大倍数的稳定性 例：|A|=300，|F|=0.01。

23. uo ui ui A ud uo A  uf F §17.2放大电路中的负反馈 2.改善波形失真 三、负反馈对放大电路性能的改善 小 大 正弦波 加反馈后 略小 略大 略大 接近正弦波 略小 负反馈是利用失真的波形来改善波形的失真，因此只能减小失真，而不能完全消除失真。

24. |Au| BW f O BWf §17.2放大电路中的负反馈 3.展宽通频带 三、负反馈对放大电路性能的改善 引入负反馈使电路的通频带宽度增加 无负反馈 有负反馈

25. ib ube + + + uf – ui – – §17.2放大电路中的负反馈 4.对输入电阻的影响 三、负反馈对放大电路性能的改善 使电路的输入电阻提高 ⑴串联负反馈 无负反馈时： 有负反馈时： 在同样的ib下，ui= ube + uf> ube，所以rif 提高。

26. ib ii + ube if – §17.2放大电路中的负反馈 三、负反馈对放大电路性能的改善 4.对输入电阻的影响 ⑵并联负反馈 使电路的输入电阻降低 无负反馈时： 有负反馈时： 在同样的ube下，ii= ib + if > ib，所以 rif降低。

27. §17.2放大电路中的负反馈 三、负反馈对放大电路性能的改善 5.对输出电阻的影响 ⑴电压负反馈使电路的输出电阻降低 电压负反馈具有稳定输出电压的作用， 即有恒压输出特性，故输出电阻降低。 ⑵电流负反馈使电路的输出电阻提高 电流负反馈具有稳定输出电流的作用， 即有恒流输出特性，故输出电阻提高。

28. u §17.3 振荡电路中的正反馈 一、自激振荡 1.自激振荡现象 放大电路在无输入信号的情况下，就能输出一定频率和幅值的交流信号的现象。

29. §17.3 振荡电路中的正反馈 一、自激振荡 2.自激振荡的条件 自激振荡的条件 ⑴幅度条件： n 是整数 ⑵相位条件： 相位条件：意味着振荡电路必须是正反馈。 幅度条件：表明反馈放大器要产生自激振荡，还 必须有足够的反馈量。

30. §17.3 振荡电路中的正反馈 一、自激振荡 3.起振及稳幅振荡的过程 起振时要求AuF>1，使输出电压的幅度不断增大，逐渐使Uo增大到稳定要求值B。 稳定振荡时 Uo= B，要求AuF=1，使输出电压的幅度得以稳定。 从AuF>1 到AuF=1，就是自激振荡建立的过程。 起始信号的产生：在电源接通时，会在电路中激起一个微小的含有一系列频率的非正弦扰动信号。

31. §17.3 振荡电路中的正反馈 一、自激振荡 4.正弦波振荡电路的组成 ⑴放大电路:放大信号 ⑵反馈网络:必须是正反馈，反馈信号即是放大电 路的输入信号。 ⑶选频网络:保证输出为单一频率的正弦波即使电路 只在某一特定频率下满足自激振荡条件。 ⑷稳幅环节:使电路能从AuF >1 ，过渡到AuF =1，从而达到稳幅振荡。

32. RF R ∞ – C + + C R + + R1 uf uO – – §17.3 振荡电路中的正反馈 二、RC 振荡电路 1. 电路结构 RC选频网络 正反馈网络 选出单一频率的信号 同相比例电路 用正反馈信号uf 作为输入信号 放大信号

33. + R C + R C – – 分析可知：当  = o时， 最大，且 u2 与 u1 同相 ，即网络具有选频特性，fo决定于RC 。 §17.3 振荡电路中的正反馈 二、RC 振荡电路 2.RC串并联选频网络的选频特性 传输系数： 式中：

34. 1 3 幅频特性 （f） 相频特性 u2 与 u1 波形 fo f fo u1 u2 §17.3 振荡电路中的正反馈 2.RC串并联选频网络的选频特性

35. §17.3 振荡电路中的正反馈 二、RC 振荡电路 3.工作原理 输出电压uo 经正反馈（兼选频）网络分压后，取uf作为同相比例电路的输入信号 ui。 ⑴起振过程

36. §17.3 振荡电路中的正反馈 二、RC 振荡电路 3.工作原理 ⑵稳定振荡 ⑶振荡频率 振荡频率由相位平衡条件(=0)决定。 在 f0处 f=0 ，所以振荡频率 f0= 12RC。 改变R、C 可改变振荡频率(一般在200KHz以下)。

37. RF R3 R2 R1 S ∞ – C + + + uO R3 R2 R1 – R C S §17.3 振荡电路中的正反馈 二、RC 振荡电路 3.工作原理 ⑶振荡频率 振荡频率的调整 --改变开关位置 改变选频网络的R实现频率粗调。 改变C 的大小可实现频率细调。

38. §17.3 振荡电路中的正反馈 二、RC 振荡电路 3.工作原理 ⑷起振及稳定振荡的条件 起振条件AuF> 1 ，因为 | F |=1/ 3，则 稳定振荡条件AuF= 1 ，| F |= 1/ 3，则 一般应选取 RF略大2R1。

39. ID D2 RF1 D1 RF2 R ∞ – + C + uO + UD – R C R1 §17.3 振荡电路中的正反馈 二、RC 振荡电路 稳幅环节 ⑷起振及稳定振荡的条件 带稳幅环节的电路 利用D的非线性自动稳幅。 振荡幅度较大 时正向电阻小 振荡幅度较小 时正向电阻大

40. D2 RF1 D1 RF2 R ∞ – + C + uO + – R C R1 §17.3 振荡电路中的正反馈 二、RC 振荡电路 ⑷起振及稳定振荡的条件 带稳幅环节的电路 在起振之初，由于 uo 幅值很小，尚不足以使二极管导通，正向二极管近于开路此时RF =RF1 +RF2>2 R1。 随着振幅的增大，D导通，其正向电阻逐渐减小，直到RF=2 R1，振荡稳定。

41. §17.3 振荡电路中的正反馈 三、LC 振荡电路 LC 振荡电路的选频电路由电感和电容构成，可以产生高频振荡(几百千赫以上，能达及十兆)。 LC振荡电路有变压器反馈式LC振荡电路和三点式LC振荡电路

42. +UCC RL L C RB1 + C1 uf – RB2 RE CE §17.3 振荡电路中的正反馈 三、LC 振荡电路 1、变压器反馈式LC振荡电路 ⑴电路结构 选频电路 正反馈  － ⑵振荡频率  － 即LC并联电路的谐振频率  反馈网络 放大电路

43. +UCC RB1 RC C2 C1 CE RB2 C L RE §17.3 振荡电路中的正反馈 三、LC 振荡电路 例1：判断下图电路能否产生自激振荡。 －  正反馈   － － 注意：用瞬时极性法判断反馈的极性时，耦合电容、 旁路电容两端的极性相同，属于选频网络的电 容，其两端的极性相反。

44. +UCC RB1 RC C2 C1 CE RB2 RE L1 C L2 §17.3 振荡电路中的正反馈 三、LC 振荡电路 2、三点式LC振荡电路 ⑴电感三点式振荡电路 选频电路 正反馈 －  放大电路  振荡频率 － － 通常改变C 来调节振荡频率 反馈网络  振荡频率一般在几十MHz以下。 反馈电压取自L2

45. +UCC RB1 RC C2 C1 CE RB2 RE C1 L C2 §17.3 振荡电路中的正反馈 三、LC 振荡电路 2、三点式LC振荡电路 ⑵电容三点式振荡电路 选频电路 正反馈 －  放大电路  振荡频率 － － 反馈网络  振荡频率可达100MHz以上。 反馈电压取自C2

46. §17.3 振荡电路中的正反馈 三、LC 振荡电路 例：半导体接近开关 3、LC振荡电路应用举例

47. 移动的金属体 L1 L3 L2 感应头 §17.3 振荡电路中的正反馈 三、LC 振荡电路 3、LC振荡电路应用举例 ①半导体接近开关简介 半导体接近开关是一种无触点开关，具有反映速度快、定位准确、寿命长等优点。 半导体接近开关在行程控制、定位控制、自动计数以及各种报警电路中得到广泛应用。 ②感应头 接近开关的核心部分：L1、 L2及 L3绕在右图所示的的磁芯上（又称感应头）

48. +12V L3 D1 R6 D2 R1 KA C2 L2 R7 R4 L1 T2 T1 T3 R5 R2 R3 R8 C2 C3 C1 §17.3 振荡电路中的正反馈 三、LC 振荡电路 3、LC振荡电路应用举例 ③半导体接近开关电路原理图 LC振荡器 开关电路 输出器

49. +12V L3 D1 R6 D2 R1 KA C2 L2 R7 R4 L1 T2 T1 T3 R5 R2 R3 R8 C2 C3 C1 §17.3 振荡电路中的正反馈 三、LC 振荡电路 ④工作原理 ●当无某金属体接近感应头时，维持振荡，使L3 上输出交流电压。使T2饱和导通，T3截止，继 电器KA断电，常开触点断开、常闭触点闭合。

50. +12V L3 D1 R6 D2 R1 KA C2 L2 R7 R4 L1 T2 T1 T3 R5 R2 R3 R8 C2 C3 C1 §17.3 振荡电路中的正反馈 三、LC 振荡电路 ④工作原理 ●当有金属体接近感应头时，金属体内感应出涡 流，涡流的消磁作用破坏了线圈之间的磁耦合， 使L1上的反馈电压显著降低，破坏了自激振荡 的幅值条件，振荡停止。使L3上电压下降到0。