2022-2023学年高二物理竞赛教学设计：反馈和负反馈放大电路

反馈和负反馈放大电路 一、教学要求 知 识 点 教 学 要 求 学时 掌握 理解 了解 反馈的概念及类型 　　反馈的基本概念   √   　　负反馈放大电路的一般表达式   √   　　负反馈放大电路的基本类型及判别方法 √     　　　　　负反馈对放大电路性能的影响   √   　　　　　负反馈放大电路的分析及近似计算 √     负反馈放大电路的自激振荡及消除 自激振荡的条件   √   稳定性分析   √   消除自激振荡的方法     √ 二、重点和难点 本章的重点是： 反馈的基本概念、反馈极性和类型的判断、负反馈对放大电路性能的影响和反馈的正确引入、深度负反馈条件下放大电路的分析计算。 本章的难点是： 反馈极性和类型的判断、负反馈放大电路自激振荡及其消除。 三、教学内容 5.1 反馈的基本概念 1. 什么是反馈     在电子电路中，把放大电路的输出量（电压或电流）的一部分或者全部通过一定的网络返送回输入回路，以影响放大电路性能的措施，称为反馈。 2. 交流反馈与直流反馈     在放大电路的交流通路中存在的反馈称为交流反馈，直流通路中存在的反馈称为直流反馈，前者影响放大电路的动态性能，后者主要影响放大电路的静态性能。 3. 正反馈与负反馈     当电路中引入反馈后，反馈信号能削弱输入信号的作用，称为负反馈。负反馈能使输出信号维持稳定。相反，反馈信号加强了输入信号的作用，称为正反馈。正反馈将破坏电路的稳定性。常用瞬时极性法判别正负反馈。 4．负反馈放大电路的方框图及一般表达式     负反馈放大电路是由基本放大电路和反馈网络组成，电路的方框图如图5.1所示。     基本放大电路的放大倍数称为开环放大倍数，反馈网络的传输系数称为反馈系数，负反馈放大电路的放大倍数称为闭环放大倍数，它们的定义如下： ，，     基本放大电路的净输入信号为：     闭环放大倍数的一般表达式为：     如果只讨论中频段的情况，、和都是实数，上式可改写为：     其中：的大小反映了反馈程度的强弱，称为反馈深度。     对于闭环放大倍数的一般表达式，当         （1）时，，电路引入了负反馈。         （2）时，，电路引入了正反馈。         （3）时，，电路无反馈。         （4）时，，电路产生了自激振荡。 5.2 负反馈放大电路的四种基本类型 1. 电压反馈和电流反馈     若反馈信号取自输出电压信号，则称为电压反馈；若反馈信号取自输出电流信号，则称为电流反馈。     通常，采用将负载电阻短路的方法来判别电压反馈和电流反馈。具体方法是：若将负载电阻RL短路，如果反馈作用消失，则为电压反馈；如果反馈作用存在，则为电流反馈。 2．串联反馈和并联反馈     若反馈信号与输入信号在基本放大电路的输入端以电压串联的形式迭加，则称为串联反馈；若反馈信号与输入信号在基本放大电路的输入端以电流并联的形式迭加，则称为并联反馈。     根据电压/电流和串联/并联反馈，可构成电压串联、电压并联、电流串联和电流并联四种基本类型。四种负反馈放大电路的方框图如图5.2所示。     四种负反馈放大电路中、和的具体含义如表5.1所列。 表5.1  负反馈放大电路参数的意义 5.3负反馈对放大电路性能的影响 引入负反馈后，虽使闭环放大倍数下降到开环时的1/(1+AF)倍，却能换取其它性能的改善，其改善程度都与反馈深度1+AF有关。 1．提高放大倍数的稳定性     引入负反馈后，Af的相对变化量，仅为A的相对变换量的1/(1+AF)倍，即： 2．扩展频带宽度     负反馈能扩展放大电路的频带宽度。如果放大电路中只含一个惯性环节时，闭环上下限截止频率与开环上下限截止频率的关系、闭环频带宽度与开环频带宽度的关系以及增益带宽积的关系分别如下： 3．减小非线性失真 4．抑制反馈环内的干扰和噪声 5．改变输入电阻和输出电阻     负反馈对放大电路输入电阻和输出电阻影响的情况如表5.2所列。 表5.2负反馈对输入电阻和输出电阻影响 5.4负反馈放大电路的分析及近似计算 负反馈放大电路的小信号动态分析，常用深度负反馈条件下的近似计算法。     深度负反馈条件是：     相应的闭环放大倍数近似为： 1. 利用近似计算     根据电路的反馈类型，求解不同量纲的计算，具体方法如下：         电压串联         电压并联，         电流串联，         电流并联，     上述关系式中的RS是信号源与基本放大电