2022-2023学年高二物理竞赛课件：负反馈放大电路稳定性的分析

负反馈放大电路稳定性的分析 ①附加相移由放大电路决定; ②振荡只可能产生在高频段。 设反馈网络为电阻网络，放大电路为直接耦合形式。 因没有满足相位条件的频率，故引入负反馈后不可能振荡。 因没有满足幅值条件的频率，故引入负反馈后不可能振荡。 对于产生－180º附加相移的信号频率，有可能满足起振条件，故引入负反馈后可能振荡。 对于单管放大电路: 对于两级放大电路: 对于三级放大电路: 负反馈放大电路稳定性的分析 什么样的放大电路引入负反馈后容易产生自激振荡？ 三级或三级以上的直接耦合放大电路引入负反馈后有可能产生高频振荡；同理，耦合电容、旁路电容等为三个或三个以上的放大电路，引入负反馈后有可能产生低频振荡 放大电路的级数越多，耦合电容、旁路电容越多，引入的负反馈越深，产生自激振荡的可能性越大。 环路放大倍数AF越大，越容易满足起振条件，闭合后越容易产生自激振荡。 负反馈放大电路稳定性的分析 2、输出阻抗 有端接双口网络的分析 输入阻抗与输出阻抗 I1 ZS LTI 1 1 2 2 - + U1 + - U2 N0 + - ZL US I2 Zin Zou 1、输入阻抗 U1=AU2+B(–I2) I1=CU2+D(–I2) Zin= U1 I1 AZL+B CZL+D = （独立电源置零） Zou= U2 I2 DZS+B CZS+A = 有端接双口网络的分析 Z=  5–j5 –j10 –j10 –j15 例 图示电路，问ZL为何值时它可以从电路中获得最大功率， 最大功率等于多少？ I1 LTI - + U1 + - U2 N0 + - ZL I2 • • • • 100ºV U1=(5–j5)I1–j10I2 • U2= –j10I1–j15I2 • • • • • 解法一：直接利用Z参数方程 令 I2=0 • U2OC= –j10 • 5–j5 100º =14.1–45º V 将独立电源置零 = –j10 5–j5 j10 –j15 ZOU= I2 U2 • • =(10 –j5) 已知环路增益的频率特性来判断闭环后电路的稳定性。 使环路增益下降到0dB的频率，记作fc； 使φA＋φF＝(2n＋1)π 的频率，记作f0。 fc f0 fc f0 负反馈放大电路稳定性的判断 fc f0 满足起振条件 电路不稳定 fc f0 电路稳定 f0＜ fc，电路不稳定，会产生自激振荡； f0 ＞ fc，电路稳定，不会产生自激振荡。 负反馈放大电路稳定性的判断 稳定裕度 fc f0 电路稳定 Gm 幅值裕度 φm 相位裕度 Gm≤－10dB，且φm≥45º，负反馈放大电路才具有可靠的稳定性。 小 结 一、反馈的基本概念及对反馈的判断 1. 有无反馈的判断：看放大电路的输出回路与输入回路之间是否存在反馈网络（或反馈通路），若有则存在反馈，电路为闭环的形式；否则就不存在反馈，电路为开环的形式。 2. 交、直流反馈的判断：存在于放大电路交流通路中的反馈为交流反馈。引入交流负反馈是为了改善放大电路的性能；存在于直流通路中的反馈为直流反馈。引入直流负反馈的目的是稳定放大电路的静态工作点。 3.反馈极性的判断：时极性法，即假设输入信号在某瞬时的极性为（+），再根据各类放大电路输出信号与输入信号间的相位关系，逐级标出电路中各有关点电位的瞬时极性或各有关支路电流的瞬时流向，最后看反馈信号是削弱还是增强了净输入信号，若是削弱了净输入信号，则为负反馈；反之则为正反馈。实际放大电路中主要引入负反馈。 小 结 4.电压、电流反馈的判断：用输出短路法，输出电压对地短路若反馈信号不存在了，则是电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。电压负反馈能稳定输出电压，电流负反馈能稳定输出电流。 5. 串联、并联反馈的判断根据反馈信号与输入信号在放大电路输入回路中的求和方式判断。若 与 以电压形式求和，则为串联反馈；若 与 以电流形式求和， 则为并联反馈。为了使负反馈的效果更好，当信号源内阻较小时，宜采用串联反馈；当信号源内阻较大时，宜采用并联反馈。 小 结 二、负反馈放大电路有四种类型： 电压串联负反馈、电压并联负反馈、电流串联负反馈、电流并联负反馈放大电路。 串联负反馈：要用内阻较小的信号源即电压源提供输入信号 并联负反馈：要用内阻较大的信号源即电流源提供输入信号 电压负反馈：稳定输出电压 电流负反馈：稳定输出电流 四种组态负反馈放大电路又常被对应称为压控电压源、流控电压源、压控电流源和流控电流源电路。 小