1、肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平5.1 放大电路中的反馈放大电路中的反馈 反馈反馈 电路中的反馈形式电路中的反馈形式 类型类型 四种阻态的判断方法四种阻态的判断方法 5.1.1 基本概念基本概念 5.1.2 四种类型的反馈阻态四种类型的反馈阻态 5.1.3 5.1.3 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平5.1.1 基本概念基本概念1.反馈反馈 将电子系统输出回路的电量（电压或电流），送回到输将电子系统输出回路的电量（电压或电流），送回到输入回路的过程。入回路的过程。在放大电
2、路中采用负反馈可以改善电路的工在放大电路中采用负反馈可以改善电路的工作性能。作性能。hfeibicvceIbvbehrevcehiehoe内部反馈内部反馈外部反馈外部反馈肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平5.1.1 基本概念基本概念1.反馈反馈vIvO+-RLvIvO+-RLR2R1反馈通路反馈通路信号反向传输的渠道信号反向传输的渠道开环开环 无反馈通路无反馈通路闭环闭环 有反馈通路有反馈通路反馈通路反馈通路（反馈网络）（反馈网络）信号的正向传输信号的正向传输肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平5.1.1 基本概念基本概念2.电路中的反
3、馈形式电路中的反馈形式（1）正反馈与负反馈）正反馈与负反馈正反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变大了。正反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变大了。负反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变小了。负反馈：输入量不变时，引入反馈后输出量变小了。另一角度另一角度正反馈：引入反馈后，使净输入量变大了。正反馈：引入反馈后，使净输入量变大了。负反馈：引入反馈后，使净输入量变小了。负反馈：引入反馈后，使净输入量变小了。判别方法：判别方法：瞬时极性法瞬时极性法。即在电路中，从输入端开始，沿着。即在电路中，从输入端开始，沿着 信号流向，标出某一时刻有关节点电压变化的斜率信号流向，标出某一时刻有关节点电压变化的
4、斜率 （正斜率或负斜率，用（正斜率或负斜率，用“+”、“-”号表示）。号表示）。肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平例例:vIvO-+RLR2R1(+)(+)(-)(-)(-)净输入量净输入量vIvO-+RLR2R1(+)(+)(-)(-)净输入量净输入量负反馈负反馈正反馈正反馈vO-+R4R5R3-+vIR1R2反馈通路反馈通路反馈通路反馈通路级间反馈通路级间反馈通路(+)(+)(+)(+)(-)(-)净输入量净输入量级间负反馈级间负反馈反馈通路反馈通路本级反馈通路本级反馈通路肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平5.1.1 基本概念基本
5、概念2.电路中的反馈形式电路中的反馈形式（2）交流反馈与直流反馈）交流反馈与直流反馈 根据反馈到输入端的信号是交流，还是直流，或同时存在，来进行判别。根据反馈到输入端的信号是交流，还是直流，或同时存在，来进行判别。直流反馈用于稳定静态工作点；交流反馈用于改善放大电路的动态性能。直流反馈用于稳定静态工作点；交流反馈用于改善放大电路的动态性能。取决于反馈通路。取决于反馈通路。例：例：vIvO-+C2C1R1R2(+)(+)(+)(+)交、直流负反馈交、直流负反馈(+)交流正反馈交流正反馈肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平5.1.2 四种类型的反馈组态四种类型的反馈组态
6、1.类型类型由此可组成四种组态：由此可组成四种组态：输入端：反馈信号在输入端的联接分为输入端：反馈信号在输入端的联接分为串联串联和和并联并联两种方式。两种方式。输出端：反馈信号在输出端分为取输出端：反馈信号在输出端分为取电压电压和取和取电流电流两种方式。两种方式。电压串联电压串联电压并联电压并联电流串联电流串联电流并联电流并联2.四种组态的判断方法四种组态的判断方法iX并联：反馈量并联：反馈量和和fX输入量输入量接于同一输入端。接于同一输入端。接于不同的输入端。接于不同的输入端。iX串联：反馈量串联：反馈量和和fX输入量输入量fXiXfXiXfXiXfXiX电流：将电流：将负载负载短路，反馈量
7、仍然存在。短路，反馈量仍然存在。电压：将电压：将负载负载短路，反馈量为零。短路，反馈量为零。肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平5.1.2 四种类型的反馈阻态四种类型的反馈阻态解：先用瞬时极性法判断电路的反馈极性。设输人端瞬时极性为(+)，经 T1倒相后T1集电极瞬时极性为(-),再经 T2倒相使 T2集电极瞬时极性为(+)，此(+)极性经 Rf 反馈到 T1发射极，使 T1管的净输人信号 Ube 减小，电路引入的是负反馈。从输出端看，反馈信号和输出信号接在同一电极上，是电压反馈，或者将输出端短路 Uo=0，由于反馈电压取自输出电压的一部分，为电阻 Re1上的电压，
8、因此反馈电压也为零，反馈信号不存在，因此为电压反馈。从输入端看，反馈信号与输入信号接在 T1 的不同端上，因此是串联反馈。所以此电路的反馈组态为电压串联负反馈。例 1：判断下图 所示放大电路的反馈组态。肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平5.1.2 四种类型的反馈阻态四种类型的反馈阻态例2：判断下图所示放大电路的反馈组态。解：先用瞬时极性法判断电路的反馈极性。设输入端瞬时极性为(+)，由此得 T1 集电极瞬时极性为(-),T2发射极瞬时极性为(-),此(-)极性经 R，反馈到 Tl 输入端基极，使净输人信号减小，电路引入的是负反馈。从输出端看，反馈信号和输出信号接在
9、 T2 的同一电极上，是电压反馈。从输入端看，反馈信号与输入信号接在 T1的同一电极上，因此是并联反馈。所以此电路的反馈组态为电压并联负反馈。肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平5.1.2 四种类型的反馈阻态四种类型的反馈阻态解：先用瞬时极性法判断电路的反馈极性。设输入端瞬时极性为(+)，则 T1集电极瞬时极性为(-),T1 发射极瞬时极性为(+)，交流反馈的反馈元件是Re1，使 T管的净输人信号 Ube 减小，电路引入的是负反馈。从输出端看，反馈信号和输出信号接在不同的电极上，是电流反馈。从输入端看，反馈信号与输入信号接在不同电极上，因此是串联反馈。所以此电路的反
10、馈组态为电流串联负反馈。例 3：判断下图 所示放大电路的反馈组态。肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平5.1.2 四种类型的反馈阻态四种类型的反馈阻态例 4：判断下图 所示放大电路的反馈组态。解：先用瞬时极性法判断电路的反馈极性。设输人端瞬时极性为(+)，由此得 T1集电极瞬时极性为(-),T2 发射极瞬时极性为(-)，此(-)极性经 Rf反馈到 T1输入端基极，使净输入信号减小，电路引入的是负反馈。从输出端看，反馈信号和输出信号接在不同电极上，是电流反馈。从输入端看，反馈信号与输入信号接在同一电极上，因此是并联反馈。所以此电路的反馈组态为电流并联负反馈。肇庆学院肇
11、庆学院 计算机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平负反馈放大电路的方框图负反馈放大电路的方框图信号源信号源输出信号输出信号反馈放大电路反馈放大电路的输入信号的输入信号反馈信号反馈信号基本放大电路的输入基本放大电路的输入信号（净输入信号）信号（净输入信号）Xo基本放大基本放大A电路电路Xid反馈网络反馈网络FXf+XiXs变换网络变换网络K5.1.3 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平1.表达式推导表达式推导为开环增益为开环增益XsXfFXoAK+XiXididoXXA ofXXF 反馈系数反馈系数io
12、FXXA 闭环增益闭环增益因为因为 idXiXfX 所以所以ioFXXA fidoXXX FXAXXooo/已知已知FAAA 1F即即闭环增益的一般闭环增益的一般表达式表达式又因为又因为siXKX 所以所以soFSXXAKXX/io FAK 是对信号源的增益是对信号源的增益FSA5.1.3 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平1.表达式推导表达式推导XsXfFXoAK+XiXidX 信号信号 在四种反馈组态中的具体形式在四种反馈组态中的具体形式电压串联电压串联电压并联电压并联电流串联电流串联电流并联电流并联
13、idXiXfXoXidViVfVoVidIiIfIoIoVidViVfVoIidIiIfI5.1.3 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平2.反馈深度的讨论反馈深度的讨论一般负反馈一般负反馈称为称为反馈深度反馈深度FA 1FAAA 1F时，时，11 )1(FA，FAA 时，时，11 )2(FA深度负反馈深度负反馈正反馈正反馈时，时，11 )3(FA，FAA 自激振荡自激振荡时，时，01 )4(FA，F A5.1.3 负反馈放大电路增益的一般表达式负反馈放大电路增益的一般表达式肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算
14、机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平5.1.4 负反馈对放大电路性能的改善（略）负反馈对放大电路性能的改善（略）提高增益的稳定性提高增益的稳定性 减少非线性失真减少非线性失真 扩展频带扩展频带 对输入电阻和输出电阻的影响对输入电阻和输出电阻的影响肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平5.2 集成运算放大器集成运算放大器肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平5.2.1 集成运算放大器简介集成运算放大器简介1.集成电路运算放大器的内部组成单元集成电路运算放大器的内部组成单元集成运算放大器的内部结构框图集成运算放大器的内部结构框图肇庆学院肇庆学院 计算
15、机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平5.2.1 集成运算放大器简介集成运算放大器简介.集成电路运算放大器的内部组成单元集成电路运算放大器的内部组成单元运算放大器的代表符号运算放大器的代表符号（a）国家标准规定的符号）国家标准规定的符号 （b）国内外常用符号）国内外常用符号肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平.运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型图图2.1.3 运算放大器的电路模型运算放大器的电路模型通常：通常：开环电压增益开环电压增益 Avo的的105（很高）（很高）输入电阻输入电阻 ri 106（很大）（很大）输出电阻输出电阻 ro 100（很小）（很小
16、）vOAvo(vPvN)（V vO V）注意输入输出的相位关系（同相端注意输入输出的相位关系（同相端+，反相端），反相端）肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平理想运放的性能指标理想运放的性能指标 开环差模增益（放大倍数）开环差模增益（放大倍数）Aod=；差模输入电阻差模输入电阻Rid=；输出电阻输出电阻Rod=0；共模抑制比共模抑制比KCMR=；上限截止频率上限截止频率fH=。其余均为零。其余均为零。.理想运算放大器的两个工作区理想运算放大器的两个工作区非线性区和线性区符号和传输特性符号和传输特性线性区：线性区：u+-u-肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算机学院 主讲
17、人：邵平主讲人：邵平理想运放在线性工作区有两个特点：理想运放在线性工作区有两个特点：（1）虚短：集成运放两个输入端之间的电压差接近于零即）虚短：集成运放两个输入端之间的电压差接近于零即 U+U-，但不是短路。，但不是短路。（由传输特性（由传输特性u+-u-）（2）虚断：流入集成运放两个输入端的电流可视为零（即）虚断：流入集成运放两个输入端的电流可视为零（即 集成运放两输入端不取电流），集成运放两输入端不取电流），I+0，I-0，但不，但不 是断路。（由于输入电阻很大是断路。（由于输入电阻很大Rid=）线性工作区：电路引入线性工作区：电路引入负反馈负反馈 非线性工作区：运放非线性工作区：运放开环
18、开环或电路中引入或电路中引入正反馈正反馈.理想运算放大器的两个工作区理想运算放大器的两个工作区肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平集成运放引入负反馈集成运集成运放工作在线性区放工作在线性区的电路特征：的电路特征：电路引入了负反馈电路引入了负反馈.理想运算放大器的两个工作区理想运算放大器的两个工作区肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平理想运放的理想运放的非线性工作区非线性工作区：集成运放处于开环或正反馈时，工作在非线性工作区。集成运放处于开环或正反馈时，工作在非线性工作区。Ouo uP-uN 特点：特点：（1）输出电压只有两种情况：）输出电
19、压只有两种情况：UOM;（2）净输入电流为零，）净输入电流为零，iP=iN=0。集成运放工作在非线性区集成运放工作在非线性区 时的电压传输特性时的电压传输特性.理想运算放大器的两个工作区理想运算放大器的两个工作区肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平1、比例运算电路比例运算电路如右图，如右图，Rf引入深度负反馈引入深度负反馈,电压并联负反馈电压并联负反馈 反相比例运算电路反相比例运算电路 电路的构成电路的构成函数关系函数关系IfOfOIFRfOFIRNPNPuRRuRuRuiiRuiRuiuuuu即虚地,)(0,0,5.2.2 基本运算电路基本运算电路反相比例运算电路
20、反相比例运算电路uIuO iR iF iN Rf R R iP PN肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平时，为反相器。1当关。与集成运放内部参数无,fffARRA要求要求Rn=Rp 其中其中Rn=R/Rf ,Rp=R 反相比例运算电路反相比例运算电路uIuO iR iF iN Rf R R iP PN是为保证电路的对称性肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平电路的构成电路的构成函数关系函数关系输入输出同相位，电压串联负反输入输出同相位，电压串联负反馈馈Rf RR uI uouf iRiFuP uN AIfOOfIIPNFRNPuRRuuRR
21、Ruuuuiiii)1(,0虚短：虚断：R的作用的作用:同相比例运算电路同相比例运算电路起限流作用外情况下意且在使得差放输入对称,nfpRR/RRR同相比例运算电路同相比例运算电路肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平电压跟随器电压跟随器uO=uN=uP=uI,Auf=uO/uI1uO=uIRF uO 电压跟随器电压跟随器uIRAuPuN肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平例例电路如图所示，已知电路如图所示，已知uO=-55 uI，其余参数如图中，其余参数如图中所标注，试求出所标注，试求出R5的值。的值。A1-+A2-+R1 R2 R3 R
22、5 R4 uI uO 10k100k100k解：解：A1构成同相比例运算电路，构成同相比例运算电路，A2构成反相比例运算电路。因此构成反相比例运算电路。因此kRuukRuRRuuukkuRRuIIOOIIIO500551110011)101001()1(55145121得出uO1 肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平 反相求和运算电路反相求和运算电路 u=(+)ui2 o ui1 ui3 Rf Rf Rf R1 R2 R3 i1 if f f.加减运算电路加减运算电路 u uI1 求和运算电路求和运算电路 P=R1/R2/R3/Rf1 O 3 uI3 uI2 i2
23、i3 2 虚地点虚地点利用利用结点电流法结点电流法求解运算关系，对结点求解运算关系，对结点N进行分析，可得：进行分析，可得：N如果R1=R2=R3=Rf，结果如何？肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平1 u o 同相求和运算电路同相求和运算电路3 uI1 uI2uI3 f 2 i1i2i3R i图图 同相求和运算电路同相求和运算电路 PN利用结点电流法求解运算关系，对结点利用结点电流法求解运算关系，对结点P进行分析，可得：进行分析，可得：肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平）(时，当）(即：/令）()1(于是得/其中),(即：)1111(
24、即：，即又)1()1(332211332211332211321332211321332211332211321RuRuRuRuRRRuRuRuRRRuRRRRuRuRuRRRuRRRRRRuRuRuRuRRRRuRuRuRuRuRuuRuuRuuiiiiuRRuRRuIIIfOnpIIIfnpOfnIIIpfOpIIIpppIIIppIpIpIpfIfO当调整某一路电阻时，必当调整某一路电阻时，必须相应的改变须相应的改变R的值，以的值，以保证保证Rn=Rp.肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平差分比例运算电路 u oRf R R Rf uI2 uI1 差动比例运算
25、是减法运算差动比例运算是减法运算电路的一种形式电路的一种形式)(叠加原理：)(1()1(得到,0单独作用时，令当,得到,0单独作用时，令当12212121IIfoooIffffooIIIfoIIuuRRuuuuRRRRRuRRuuuuuRRuuu函数关系函数关系:图图差分比例运算电路差分比例运算电路肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平 双运放加减运算电路双运放加减运算电路 电路的构成电路的构成A1-+A2-+R1 Rf1 R3 Rf2 RuO uO1 R2 R RuI1 uI2 uI3 函数关系函数关系)()()(),(33221121332211123312221
26、111RuRuRuRuRRRuRuRuRRRuRuRuRuRuRuRuIIIfOfIIIffOIOfOIIfO，则若两级都是：反相求和电路肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平 积分运算电路积分运算电路 3.积分和微分运算电路积分和微分运算电路 积分电路的构成积分电路的构成u I C uO iRiC图图 积分运算电路积分运算电路 A反相比例运算电路的Rf换成电容C，构成基本积分电路。uc 肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平u I C uO 由虚断和虚短：由虚断和虚短：iRiCuC 函数关系函数关系)(11,121121tudtuRCuRu
27、iiudtiCuuiiOttIOICRtCttCCOCR图图 积分运算电路积分运算电路 A肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平uI(V)uo(V)t t 例如：将积分电路的输出电压例如：将积分电路的输出电压作为电子开关的输入电压，那作为电子开关的输入电压，那么积分电路可起延迟作用。么积分电路可起延迟作用。的时间。迟了加入到电子开关动作延即从，得，则的时间为时所对应上升到时动作，设为如果输出端的电子开关时，跳到由，当，且，例如1ms3V-11005.010366V6V1005.0103013V-00)0(05.010k 640640msTTTudtdtuRCuVuuF
28、CROTTIOIO0-3+6T 积分电路的用途举例积分电路的用途举例肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平 微分运算电路微分运算电路 基本微分电路的组成基本微分电路的组成 和函数关系和函数关系uO 积分的逆运算，积分的逆运算，R和和C的位置互换。的位置互换。dtduRCRiRiuICROu I C iR iC A图 基本微分运算电路肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平电路图例 C1=C2=C 试求出uO与uI的运算关系式。由由N点点:i1=ic1RudtdudtduNNoCC1udtduCdtduCdtuudCRuONONN)(肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平由节点由节点P:i2=ic2得：得：)(11121tuodtuRCuodtuRCuoRudtduCRudtduCRudtduCRuuttIIIoPPIPPI可见：可见：这是同相积分运算！这是同相积分运算！1u肇庆学院肇庆学院 计算机学院计算机学院 主讲人：邵平主讲人：邵平作业 5-2（a）、（b）
