1、5.4 负反馈对电路性能的影响n增加增加闭环增益闭环增益的稳定性的稳定性n减小非线性失真减小非线性失真n负反馈对输入电阻的影响负反馈对输入电阻的影响n负反馈对输出电阻的影响负反馈对输出电阻的影响n减抑制噪声、干扰、温漂减抑制噪声、干扰、温漂n扩展频带扩展频带5.4.1 增加闭环增益的稳定性FFAAAAffAFAAf1则：如果仅考虑幅值的稳定性，而不考虑相位关系，令：设A不够稳定，A的变化会引起Af的变化：22)1(1)1()1(AFAFAFAFdAdAfdAAFdAf2)1(1或：即Af的绝对变化量只有A的绝对变化量的：2)1(1AF增加闭环增益的稳定性AdAAFdAAFAAFdAAFAAdA
2、fff+11=)+1(1+1=)+1(11=22dAAFdAf2)1(1对两边同除以 Af即Af的相对变化量只有A的相对变化量的AF115.4.2 减小非线性失真 加入负反馈改善非线性失真，可通过图示电路来加以说明。失真的反馈信号，使净输入产生相反的失真，从而弥补了放大电路本身的非线性失真。5.4.3 负反馈对输入电阻的影响串联反馈型:)1(AFRIVVIVRisfissifAFRIIVIVRifisssif1并联反馈型:5.4.4 负反馈对输出电阻的影响电压反馈型:AFRIVRoooof1电流反馈型:)1(AFRIVRoooof5.4.5抑制噪声、干扰、温漂开环时 Vo=AvVid+Vo2
3、其中Vo2为二次谐波AvFviVidVfV2oVoV仅考虑其谐波成分(Vi=0)，闭环时为 Vo2fvvofovfovofoFAVVAVFVV+1=-=22222所以抑制噪声可见，闭环时谐波输出电压为开环时的vvFA11vvFA11同样道理，闭环时噪声输出电压也为开环时的AvFviVidVfV2oVoV5.4.6 扩展频带HLHBWffff-=已知HmffjAA11开环时闭环时AHfHmHHHffmffFAfmmmffmffmffmfjAjFAAFAjAFjAjFAAA+11=+11+1=+1=+1+1+1=+1=)+1(扩展频带HmHffFAf)1(其中：Amf 闭环中频放大倍数fHf 闭环
4、上限频率即闭环时的上限频率增加到开环时的（1+AmF)倍。HfHmffmffFAfmmhfjAjFAAA+11=+11+1=)+1(扩展频带用同样的方法可以得到:LmLffFAf)1(1FAm11即闭环时的下限频率为开环时的HmLmHmLfHfBWffFAfFAfFAfff)+1()+1(1-)+1(=-=BWmBWffFAf)+1(hmhmmmfhmf=)+1()+1(=fAfFAFAAfA增益带宽积为常数：波特图在波特图上频率的上、下限都拓展了同样的距离20lg|Am|20lg|Amf|fLfLffHfHf5.5.2 深度负反馈放大器的近似计算n比例运算电路n求和运算电路n积分运算电路n对
5、数运算电路n指数运算电路n电流/电压变换电路n电压/电流变换电路11FA 时（深度负反馈）1=)+1(=FFAAFAAAf 引入深度负反馈后，电路增益基本与放大电路的内部参数和负载无关(只要负载不使A下降太多）。01ifsXXXAFAF即 理想运放及运放工作的两个区域n理想运算放大器n 理想运放可以理解为实际运放的理想化模型。就是将集成运放的各项技术指标理想化，得到一个理想的运算放大器。即：n（1）开环差模电压放大倍数Aod=；n（2）差模输入电阻rid=；n（3）输出电阻rod=0；n（4）输入失调电压UIO=0，输入失调电流II O=0；输 入 失 调 电 压 的 温 漂dUI O/dT=
6、0，输入失调电流的温漂dIIO/dT=0；n（5）共模抑制比KCMR=；n（6）输入偏置电流IIB=0；n（7）-3dB带宽fh=；n（8）无干扰、噪声。1运放工作在线性工作区时的特点n 线性工作区是指输出电压uo与输入电压ui成正比时的输入电压范围。nuo=Aodui=Aod(u+-u-)u+u-虚短虚短Aod=n 由于理想运放的输入电阻rid=ric=，而加到运放输入端的电压u+-u-有限，所以运放两个输入端的电流：ni+=i-0n这一特性称为理想运放输入端的“虚断”。1 比例运算电路(1)反相比例电路电压并联负反馈输入端虚短、虚断=+_VVIIfssfoVRRV1-=1.基本电路0RiR
7、i=R1电路中Ri 称为平衡电阻R=R1/RfVs-+RfRVoIfR1IsIiARVsVoRfR1(2)同相比例电路电压串联负反馈输入端虚短、虚断sVVV_ofsVRRRV11RiRi=平衡电阻 R=R1/Rf1.基本电路RsfoVRV)1(12.电压跟随器输入电阻大输出电阻小，能真实地将输入信号传给负载而从信号源取流很小VsVosoVV Vs3-+ARfRVoIfR3I3IdVs2R2I2Vs1I1R12 求和运算电路_0VV0Id虚短、虚断)(332211RVRVRVRVsssfofIIII321（1）.反相求和电路R=R1/R2/R3/Rf（2）同相求和电路iI0ofVRRRVV11_
8、虚短、虚断)(32s1csbsafnpoRVRVRVRRRVfncbapRRRRRRRR/1)(321csbsasfonpRVRVRVRVRR则：如果Vs2Vs1RaVs3VoRfR1RRbRcVs2-+ARVoIfR2I2Vs1R1I1Vs3R3I3Vs4R4I4Rf 差动求和电路Vs3=Vs4=0 时：RR)(22111VVRVssfo)(44332RVRVRVssfoVs1=Vs2=0 且fnpRRRRRRRR/2143pnRR 根据叠加原理得：4411443321RVRVRVRVRVVVssssfooo双运放和差电路Vs2-+A2Rf1R3Vo1If1R2I2Id1Vs1R1I1-+A
9、1Rf2R6VoIf2R4I4Id2Vs3R5I5)(221111RVRVRVssfo)(534122RVRVRVsofo332211412RVRVRVRVRVsssffo例1:设计一加减运算电路设计一加减运算电路，使 Vo=2Vs1+5Vs2-10Vs3解：用双运放实现如果选Rf1=Rf2=100K，且R4=100K则：R1=50K R2=20K R5=10K平衡电阻 R3=R1/R2/Rf1=12.5KR6=R4/R5/Rf2=8.3KVs2-+A1Rf1R3Vo1R2Vs1R1-+A2Rf2R6VoR4Vs3R53 积分电路dttdvCtioc)()(电容两端电压与电电容两端电压与电流的
10、关系：流的关系：dttdvCticc)()(vs-+ACRvoicRisid+vc-121121)(1)(1tottstottcovdttvRCvdttiCtvRvtitissc)()(当当vs=Vs时，时，定义定义t t=RC为时间常数为时间常数)()(1tVtVtvosot积分实验电路积分电路的用途将方波变为三角将方波变为三角波（波（vi：方波，频率方波，频率500Hz，幅度幅度1V）积分电路的用途将三角波变为正弦波（vi：三角波，频率500Hz，幅度1V）积分电路的用途（vi：正弦波，频率500Hz，幅度1V）思考：输入信号与输出信号间的相位关系？积分电路的用途（vi：正弦波，频率200
11、Hz，幅度1V）思考：思考：输入信号输入信号频率频率对输对输出信号幅出信号幅度的影响？度的影响？4 微分运算电路dttiCtvdttdvCticccc)(1)()()(RtvdttdvCtiosc)(-=)(=)(dttdvRCtvso)()(vs-+ACRvoifRidis+vc-微分实验电路10K把三角波变为方波（vi：三角波，频率1KHz，幅度0.2V）输入正弦波（vi：正弦波，频率1KHz，幅度0.2V）思考：思考：输入信号输入信号与输出信与输出信号间的号间的相相位关系位关系？输入正弦波（vi：正弦波，频率500Hz，幅度1V）思考：思考：输入信号输入信号频率频率对输对输出信号幅出信号
12、幅度的影响？度的影响？5 对数运算电路VoVs-+DRIDR1IsIdATDVvsDsseIIRvI/1v1lnRIVvssTomVqKTVT26/室温下VoVs-+TRICR1IsIdA(1)(2)6 指数运算电路vovs-+RRIcIdATTsVvsCeII/TsVvscoeRIRiv/将对数运算电路中将对数运算电路中T与与R位位置对调构成指数运算置对调构成指数运算7 电流-电压变换电路由图可知由图可知fSO=Riv可见输出电压与输入可见输出电压与输入电流成比例。电流成比例。输出端的负载电流：输出端的负载电流：SLfLfSLOO=iRRRRiRvi此时该电路也可视为电流放大电路。若LR固定
13、，则输出电流与输入电流成比例，电流-电压变换电路电流电流电压变换电路：电压变换电路：8.电压-电流变换电路由负载不接地电路图可知：SOOS1=vRiRiv或所以输出电流与输入电压成比例。负载不接地电压-电流变换电路()L43L4OLOO+/+/=RRRRRvRivv)-+(-=L12L433S12O+-RRRRRRRvRRivv得：由 对负载接地电路图电路，对负载接地电路图电路，R1和和R2构成电流并联负反馈；构成电流并联负反馈；R3、R4和和RL构成构成电压串联构成构成电压串联正反馈。正反馈。211O212S-+=RRRvRRRvv电压-电流变换电路讨论：1.当分母为零时，iO，电路自激。2
14、.当R2/R1=R3/R4时,则：说明iO与vS成正比,实现了线性变换。S4O1vRi 电压-电流和电流-电压变换器广泛应用于放大电路和传感器的连接处，是很有用的电子电路。)-+(-=L12L433S12ORRRRRRRvRRi例5 负反馈综合例题如图所示电路：如图所示电路：（1）要）要提高输入电阻，提高输入电阻，减小输出电阻减小输出电阻，反馈应，反馈应如何接入如何接入?确定运放确定运放输输入端的极性入端的极性并计算引入并计算引入深度负反馈后的闭环电深度负反馈后的闭环电压放大倍数压放大倍数Avf。（2）要要减小输入电阻，减小输入电阻，稳定输出电压稳定输出电压，反馈应，反馈应如何接入如何接入?确
15、定运放确定运放输输入端的极性入端的极性并计算引入并计算引入深度负反馈后的闭环电深度负反馈后的闭环电压放大倍数压放大倍数Avf。例5(1)21bfiovfRRvvA+-vivoRb1RfRb2等效电路：例5(2)1bfiovfRRvvA-+vivoRb1RfRb2等效电路：本章总结)1()1(FAAXFAXXXAdoiof闭环闭环增益的一般表达式：增益的一般表达式：1=)+1(=FFAAFAAAf深度负反馈条件下电路闭环增益表达式：深度负反馈条件下电路闭环增益表达式：并联反馈信号源内阻越大越好。并联反馈信号源内阻越大越好。串联反馈信号源内阻越小越好。串联反馈信号源内阻越小越好。本章总结负反馈对电
16、路性能的改善：减小非线性失真Af的相对变化量只有A的相对变化量的：AF11增加闭环增益的稳定性：Af的绝对变化量只有A的绝对变化量的：2)1(1AF扩展频带：HmHffFAf)1(LmLffFAf)1(1BWmBWffFAf)+1(本章总结负反馈对输出电阻的影响：电压反馈型:AFRIVRoooof1电流反馈型:)1(AFRIVRoooof负反馈对输入电阻的影响：串联反馈型:)1(AFRIVVIVRisfissifAFRIIVIVRifisssif1并联反馈型:Vs-+A1R3VoI2R1Is-+A22R2R3R2I1Vo2例例2：如图电路，求Avf，RiRiA1R1R8R2voR3R4vsR7R6R5A2A3v+3vo3v+1Vs-+A1R3VoI2R1Is-+A22R2R3R2I1Vo2例例2：如图电路，求Avf，Ri解：解：Ri2121RRRRIVRssi23RRAvfRRVVssssVRRRRIII122-1121-2-soVRRV23-=3sooVVRRV2=2-=22例3：求电路的电压放大倍数AvfA1R1R8R2voR3R4vsR7R6R5A2A3v+3vo3v+1ovRRRv434335631vRRvo37881ovRRRv887655443RRRRRRRRRvvAsovf
