2022-2023学年高二物理竞赛课件：负反馈放大电路的稳定性

负反馈放大电路的稳定性 一. 产生自激振荡的原因及条件 1. 自激振荡现象 在不加输入信号的情况下，放大电路仍会产生一定频率的信号输出。 负反馈放大电路的稳定性 继续 2 基本放大电路A 反馈网络 F + – × 2. 产生自激振荡的原因 中频时： 高频或低频时，放大器产生的附加相移达到180°时。 为负反馈。 变为正反馈。 此时，若满足 则Xi=0，仍会有输出信号。 继续 3. 自激振荡的条件 幅值条件 相位条件（附加相移） 基本放大电路A 反馈网络 F + – × 自激振荡条件： 分解为幅值条件与相位条件： 由以上分析知： 继续 例：由单管阻容耦合共射放大电路的频率响应 -270o 0.707Aum Aum fL fH BW f f φ O O -90o -180o fL fH 　　 由图，在低、高频段，放大电路分别产生了 0 ~ + 90 和 0 ~ -90 的附加相移。 　　两级放大电路将产生 0 ~  180 附加相移；三级放大电路将产生 0 ~  270 的附加相移。 　　对于多级放大电路，如果某个频率的信号产生的附加相移为 180o，而反馈网络为纯电阻，则： 　　满足自激振荡的相位条件，如果同时满足自激振荡的幅度条件，放大电路将产生自激振荡。 　　因此，单级放大电路不会产生自激振荡；两级放大电路当频率趋于无穷大或趋于零时，虽然满足相位条件，但不满足幅度条件，所以也不会产生自激振荡；但三级放大电路，在深度负反馈条件下，对于某个频率的信号，既满足相位条件，也满足幅度条件，可以产生自激振荡。 问：什么样的放大电路引入负反馈后易产生自激振荡? 综上所述：三级或三级以上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 因此，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，闭环后越容易产生自激振荡。 6. 负反馈放大电路稳定性的判断 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 继续 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 继续 Gm 负反馈放大电路的稳定裕度 　　当环境温度、电路参数及电源电压等在一定范围内变化时，为保证放大电路也能满足稳定条件，要求放大电路要有一定的稳定裕度。 1. 幅度裕度 Gm f / HZ f / HZ fo fo 60 40 20 O O -90° -180°  AF fc fc 　　对于稳定的负反馈放大电路，Gm 为负值。 Gm 值愈负，负反馈放大电路愈稳定。 　　一般要求 Gm ≤ -10 dB 。 2. 相位裕度 m 当 f = fc 时， 负反馈放大电路稳定 　　对于稳定的负反馈放大电路，m 为正值。m 值愈大，负反馈放大电路愈稳定。 一般要求 m ≥ 45 f / Hz f / Hz fo fo 60 40 20 0 0 -90° -180°  AF fc fc m Gm $