8.2 放大电路中的负反馈（课件）-《电工电子技术与技能》同步精品课堂（高教版）

《电工电子技术与技能》（高教版） 高等教育出版社 同步精品课程——中职专业课 第8章 放大电路与集成运算放大器 8.2放大电路中的负反馈 知识目标 1.理解基本放大电路的基本概念和工作原理，包括放大电路的定义、分类和主要作用。 2.掌握基本放大电路的主要组成部分，如电源、输入信号源、放大元件（如晶体管、运放等）和输出负载。 能力目标 1.了解不同类型的基本放大电路（如共射放大电路、共基放大电路、共集放大电路等）的特点和适用场景。 2.掌握放大电路的主要性能指标，如电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、带宽、失真等，并能进行简单的计算和评估。 情感目标 1.能够分析基本放大电路的工作原理，包括信号在电路中的传输和放大过程。 2.能够根据给定的电路图，识别放大电路的类型，并计算其性能指标。 3.能够设计简单的放大电路，以满足特定的性能要求，如电压放大倍数、输入输出电阻等。 三维目标 导入情景 01 所谓反馈，就是将放大电路输出量(电压或电流)的一部分或 全部，通过某些元器件或网络(称为反馈网络),反向送回到输入端， 来影响原输入量(电压或电流)的过程。反馈放大器框图如图3.8.11所示。 新知学习 02 一、负 反 馈 的 类 型 及 判 断 反馈极性与判断 反馈按极性可分为正反馈与负反馈两大类。反馈信号削弱原输 入信号，使净输入信号减小，放大电路增益(也称放大倍数)下降的为负反馈。其净输入量xí、外输入量x、 反馈量xr之间的关系可写为x=x₁-Xpo 反馈信号增强原输入信号，使净输入信号增大，放大电路增益提 高的为正反馈，其净输入量x{、外输入量xj、反馈量x;之间的关系可 写为x{=x₁+xpc 新知学习 02 负反馈类型与判断 (1)按反馈成分分为交流反馈和直流反馈 如果反馈量中只含直流成分，称为直流反馈；如果反馈量中只 含交流成分，称为交流反馈。在集成运放电路反馈中，往往是两者兼 有。直流负反馈的主要作用是稳定静态工作点；交流负反馈影响电路 的动态性能。 (2)按从输出端取出反馈信号的方式分为电压反馈和电流反馈 反馈信号取自输出电压，即反馈信号与输出电压成正比，称为电 压反馈；反馈信号取自输出电流，即反馈信号与输出电流成正比，称 为电流反馈。 一、负 反 馈 的 类 型 及 判 断 新知学习 02 二、负反馈对放大电路性能的影响 用Multisim10仿真软件创建图3.8.13所示测试电路，输入端加 260mV、1kHz 正弦波，按表3.8.1所示操作开关，观察输出波形变 化情况，比较现象，总结正、负反馈对放大电路性能的影响。 切削运动分析： 新知学习 02 1.负反馈对放大倍数的影响 负反馈可以降低放大电路的放大倍数。但由于负反馈有削弱输入信号的作用，所以可稳定输出量，也就可以稳定放大倍数。 2. 负反馈使放大电路的非线性失真减小 放大电路中虽然设置了静态工作点，但由于三极管的非线性，往 往会造成输出电压的非线性失真。引入负反馈后能够有针对性地改善 这种失真。 3. 负反馈对输入电阻的影响 负反馈对输入电阻的影响，取决于反馈网络在输入端的连接方 式，而与输出端的连接方式无关。串联负反馈可使放大电路的输入电阻增大；并联负反馈可使输入电阻减小。 二、负反馈对放大电路性能的影响 切削运动分析： 新知学习 02 2.集成运放的外形、引脚识别及图形符号集成运放的外形通常有三种：圆壳式、双列直插式和扁平式，其外形与引脚标注如图3.8.15所示。 二、负反馈对放大电路性能的影响 切削运动分析： 新知学习 02 3.集成运放的引脚使用时可根据说明书进行查对和辨认。 一般可以 从顶视图看去，从标有特殊记号的地方开始按逆时针方向依次编号。 例如圆壳式运放的标记为凸出头，让凸出头朝向自己，其右方第一个引出端为引脚1,其余按逆时针围绕，依次为2、3、4…… 集成运放用图3.8.16所示的图形符号表示。 一般电路图中，正 负电源不予画出。此外，在多数产品中还有调零端、频率补偿端及偏置端等，但一般在图形符号中也不予画出。 二、负反馈对放大电路性能的影响 切削运动分析： 新知学习 02 4.集成运放的电路组成 集成运放主要由输入级、中间级、输出级及偏置电路组成，其组成框图如图3.8.17所示。 二、负反馈对放大电路性能的影响 切削运动分析： 新知学习 02 输入级 一般都采用差分放大电路。它有同相和反相两个输入 端。集成运放只对输入端的差模信号进行线性放大，而对输入的共模信号基本不放大。 即，当集成运放工作在线性区时，输出电压为uo=A(u₄-u-) 其中，A 为差模电压放大倍数，或称为开环增益。 二、负反馈对放大电路性能的影响 切削运动分析： 新知学习 02 1.理想集成运放的条件 为了简化分析，常常把集成运放理想化，理想集成运放具有下述 的理想参数：差模电压放大倍数A =0; 差模输入电阻Ra=α; 共模 抑制比Konm=α; 差模输出电阻Roa=0, 输入失调电压、输入失调电流以及温漂均为零。 2. 理想集成运放线性区的特点 集成运放有两个工作区域，线性区和非线性区。在线性区，集 成运放的差模输入电压与输出电压成正比；在非线性区，输出电压 只有正、负最大值两个状态。集成运放的线性区很窄，要使其工作 在线性放大区，必须加深度负反馈，而正反馈可以使集成运放工作 在非线性区。 三、 理想集成运放 新知学习 02 3.反相比例运算电路 图3.8.18(a) 所示是反相比例运算电路，其中输入信号通过限流电阻R₁ 送到反相输入端，输出通过电阻R 反馈到电路的反相输入端，同相输入端通过电阻R₂ 接地，R₂ 称为平衡电阻，要求R₂=R₁//R。 三、 理想集成运放 小试牛刀 题目 1： 负反馈在放大电路中的主要作用是什么？ A. 增大电路增益 B. 提高电路稳定性 C. 增加电路带宽 D. 增大电路噪声 解析：负反馈在放大电路中的主要作用是减小电路增益的波动，提高电路的稳定性。因此，正确答案是B。 答案：B 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 2： 以下哪种类型不属于负反馈？ A. 电压并联负反馈 B. 电流串联负反馈 C. 正反馈 D. 电流并联负反馈 解析：正反馈是增强电路增益的反馈方式，与负反馈相反。因此，C选项“正反馈”不属于负反馈。 答案：C 尝试解答下面习题 单相变压器的基本结构包括以下哪些部分？ A. 铁芯、初级绕组、次级绕组、绝缘材料 B. 铁芯、次级绕组、初级绕组、绝缘材料 C. 铁芯、绝缘材料、初级绕组、次级绕组 D. 初级绕组、次级绕组、铁芯、绝缘材料 解析：正确答案是A。单相变压器的基本结构包括铁芯、初级绕组、次级绕组和绝缘材料等组成部分，它们共同实现电能的变压和传输。 小试牛刀 题目 3： 电压串联负反馈对放大电路的影响是？ A. 减小输出电阻 B. 增大输出电阻 C. 减小输入电阻 D. 增大输入电阻 解析：电压串联负反馈会增大输入电阻，减小输出电阻。因此，正确答案是D。 答案：D 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 4： 电流并联负反馈对放大电路的影响是？ A. 减小输出电阻 B. 增大输出电阻 C. 减小输入电阻 D. 增大输入电阻 解析：电流并联负反馈会减小输入电阻，增大输出电阻。因此，正确答案是B。 答案：B 尝试解答下面习题 题目 5： 负反馈可以减小放大电路的哪种失真？ A. 截止失真 B. 饱和失真 C. 频率失真 D. 噪声失真 解析：负反馈通过减小增益的波动，可以减小截止失真和饱和失真，但对频率失真和噪声失真的改善作用有限。因此，最直接的答案是A和B，但题目要求选择一个，这里我们选择A作为示例。 答案：A 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 6： 哪种负反馈类型能够拓宽放大电路的带宽？ A. 电压串联负反馈 B. 电压并联负反馈 C. 电流串联负反馈 D. 电流并联负反馈 解析：电压并联负反馈具有改善频率响应，拓宽带宽的作用。因此，正确答案是B。 答案：B 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 7： 在设计放大电路时，引入负反馈的主要目的是什么？ A. 增大电路增益 B. 减小电路噪声 C. 提高电路稳定性 D. 减小电路功耗 解析：在设计放大电路时，引入负反馈的主要目的是提高电路的稳定性，减小增益的波动。因此，正确答案是C。 答案：C 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 8： 试判断图3.8.12所示电路的反馈极性，写出反馈过程，并说明 反馈类型。 解：用瞬时极性法，各点瞬时极性如图3.8.12所示，其各点电 压的变化过程可表示为： u イ→u₀个→UiJ→U₀₂↑→U₆1↑→Ube₁=(u₀-uei)↓ 可见，引入反馈后，反馈信号u₄ 的变化会使净输入量u 减 小 (与不引入反馈时相比较),是负反馈。由于电容C₂ 的隔直作用，反馈 信号只有交流量，因此是交流反馈。根据短路法及串并联反馈的判断 方法可判断电路引入了电压串联交流负反馈。 小试牛刀 尝试解答下面习题 题目 9： 电路如图3.8.14所示，试判断反馈的极性和反馈类型。 解： 集成运算放大器简称集成运放，集成运放以其体积小、质量小、 耗电省、性能优良、通用性强等优点，在某些电子设备中已基本上取 代了分立元器件构成的放大电路。 小试牛刀 尝试解答下面习题 课堂小结 03 本节课我们深入探讨了放大电路中的负反馈概念及其重要性。负反馈作为改善放大电路性能的关键技术，不仅能够提高电路的稳定性，减小增益的波动，还能有效抑制电路中的失真和噪声。通过对比不同类型的负反馈（如电压串联、电压并联、电流串联、电流并联），我们理解了它们各自的特点和对电路性能的影响。 在理论学习的同时，我们还探讨了负反馈在实际电路设计中的应用，明白了引入负反馈能够显著提升电路的整体性能。特别是在面对放大电路中的增益不稳定、带宽受限等问题时，负反馈技术为我们提供了有效的解决方案。 通过本节课的学习，同学们不仅掌握了负反馈的基本原理和类型，还学会了如何在电路设计中合理运用负反馈技术。希望同学们能够继续深入探索，将所学知识应用到实际中，为未来的电子电路设计打下坚实的基础 作业布置 04 1.简要解释负反馈在放大电路中的作用，并列举至少两种负反馈类型及其特点。 2.对于一个给定的放大电路，假设引入了电压串联负反馈，计算并分析该负反馈对电路增益、输入电阻和输出电阻的影响。 3.设计一个包含电流并联负反馈的放大电路，并计算其带宽改善的程度。 感谢观看 $$