1、6.46.4 負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性一、自激振蕩產(chǎn)生的原因及條件一、自激振蕩產(chǎn)生的原因及條件二、負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性的分析二、負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性的分析三、負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性的判斷三、負(fù)反饋放大電路穩(wěn)定性的判斷四、消除自激振蕩的方法四、消除自激振蕩的方法一、自激振蕩產(chǎn)生的原因及條件1. 現(xiàn)象：輸入信號(hào)為：輸入信號(hào)為0 0時(shí)，輸出有一定幅值、一時(shí)，輸出有一定幅值、一定頻率的信號(hào)，稱電路產(chǎn)生了自激振蕩。定頻率的信號(hào)，稱電路產(chǎn)生了自激振蕩。負(fù)反饋放大電路自激振蕩的頻率在低頻段或高頻段。負(fù)反饋放大電路自激振蕩的頻率在低頻段或高頻段。低頻低頻干擾干擾或產(chǎn)或產(chǎn)生了生了輕微輕微低頻低頻振蕩振蕩高頻高頻干擾

2、干擾或產(chǎn)或產(chǎn)生了生了輕微輕微高頻高頻振蕩振蕩實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)波形波形oifo XXXX 在電擾動(dòng)下，如合閘通電，必含有頻率為在電擾動(dòng)下，如合閘通電，必含有頻率為f0的信號(hào)，對(duì)于的信號(hào)，對(duì)于f = f0 的信號(hào)，產(chǎn)生正反饋過(guò)程的信號(hào)，產(chǎn)生正反饋過(guò)程 輸出量逐漸增大，直至達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，電路產(chǎn)生了自激輸出量逐漸增大，直至達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，電路產(chǎn)生了自激振蕩。振蕩。2. 原因fiiXXX 在低頻段或高頻段，若存在在低頻段或高頻段，若存在一個(gè)頻率一個(gè)頻率f0，且當(dāng)且當(dāng) f f0 時(shí)時(shí)附加附加相移為相移為，則則ooi 0XXX維持時(shí)，ooXFAX1FA3. 自激振蕩的條件1FA)( ) 12(1FA為整數(shù)nnFA 由

3、于電路通電后輸出量有一個(gè)從小到大直至穩(wěn)幅的由于電路通電后輸出量有一個(gè)從小到大直至穩(wěn)幅的過(guò)程，起振條件為過(guò)程，起振條件為幅值平衡條件幅值平衡條件相位平衡條件相位平衡條件什么樣的放大電路引入負(fù)反饋后容易產(chǎn)生自激振蕩？ 三級(jí)或三級(jí)以上放大電路引入負(fù)反饋后有可能三級(jí)或三級(jí)以上放大電路引入負(fù)反饋后有可能產(chǎn)生高頻振蕩；同理，耦合電容、旁路電容等為三產(chǎn)生高頻振蕩；同理，耦合電容、旁路電容等為三個(gè)或三個(gè)以上的放大電路，引入負(fù)反饋后有可能產(chǎn)個(gè)或三個(gè)以上的放大電路，引入負(fù)反饋后有可能產(chǎn)生低頻振蕩。生低頻振蕩。 放大電路的級(jí)數(shù)越多，耦合電容、旁路電放大電路的級(jí)數(shù)越多，耦合電容、旁路電容越多，引入的負(fù)反饋越深，產(chǎn)生自

4、激振蕩容越多，引入的負(fù)反饋越深，產(chǎn)生自激振蕩的可能性越大。的可能性越大。 環(huán)路放大倍數(shù)環(huán)路放大倍數(shù)AF越大，越容易滿足起振條件，閉越大，越容易滿足起振條件，閉環(huán)后越容易產(chǎn)生自激振蕩。環(huán)后越容易產(chǎn)生自激振蕩。8.18.1 正弦波振蕩電路一、正弦波振蕩的條件和電路的組成一、正弦波振蕩的條件和電路的組成二、二、RC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路三、三、LC正弦波振蕩電路正弦波振蕩電路四、石英晶體正弦波振蕩電路四、石英晶體正弦波振蕩電路一、正弦波振蕩的條件和電路的組成1. 正弦波振蕩的條件 無(wú)外加信號(hào)，輸出一定頻率一定幅值的信號(hào)。無(wú)外加信號(hào)，輸出一定頻率一定幅值的信號(hào)。 與負(fù)反饋放大電路振蕩的不同之處：

5、在正弦波振蕩電路與負(fù)反饋放大電路振蕩的不同之處：在正弦波振蕩電路中引入的是正反饋，且振蕩頻率可控。中引入的是正反饋，且振蕩頻率可控。在電擾動(dòng)下，對(duì)于某一特定頻率在電擾動(dòng)下，對(duì)于某一特定頻率f0的信號(hào)形成正反饋：的信號(hào)形成正反饋：oioXXX 由于半導(dǎo)體器件的非線性特性及供電電源的限制，最由于半導(dǎo)體器件的非線性特性及供電電源的限制，最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，穩(wěn)定在一定的幅值。終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，穩(wěn)定在一定的幅值。1. 正弦波振蕩的條件211FAnFAFA 一旦產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩，則一旦產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩，則電路的輸出量自維持，即電路的輸出量自維持，即ooXFAX幅值平衡條件幅值平衡條件相位平衡條件相位平衡條件1FA

6、起振條件：起振條件： 要產(chǎn)生正弦波振蕩，必須有滿足相位條件的要產(chǎn)生正弦波振蕩，必須有滿足相位條件的f0，且在，且在合閘通電時(shí)對(duì)于合閘通電時(shí)對(duì)于f= f0信號(hào)有從小到大直至穩(wěn)幅的過(guò)程，信號(hào)有從小到大直至穩(wěn)幅的過(guò)程，即滿足起振條件。即滿足起振條件。2. 起振與穩(wěn)幅：輸出電壓從幅值很小、含有豐富頻率，到輸出電壓從幅值很小、含有豐富頻率，到僅有一種頻率且幅值由小逐漸增大直至穩(wěn)幅。僅有一種頻率且幅值由小逐漸增大直至穩(wěn)幅。很多種頻率很多種頻率頻率逐漸變頻率逐漸變?yōu)閱我粸閱我徽穹絹?lái)越大振幅越來(lái)越大趨于穩(wěn)幅趨于穩(wěn)幅3. 基本組成部分1) 放大電路：放大作用放大電路：放大作用2) 正反饋網(wǎng)絡(luò)：滿足相位條件正反

7、饋網(wǎng)絡(luò)：滿足相位條件3) 選頻網(wǎng)絡(luò)：確定選頻網(wǎng)絡(luò)：確定f0，保證電路產(chǎn)生正弦波振蕩，保證電路產(chǎn)生正弦波振蕩4) 非線性環(huán)節(jié)（穩(wěn)幅環(huán)節(jié)）：穩(wěn)幅非線性環(huán)節(jié)（穩(wěn)幅環(huán)節(jié)）：穩(wěn)幅1) 是否存在主要組成部分；是否存在主要組成部分；2) 放大電路能否正常工作，即是否有合適的放大電路能否正常工作，即是否有合適的Q點(diǎn)，信號(hào)是否點(diǎn)，信號(hào)是否可能正常傳遞，沒(méi)有被短路或斷路可能正常傳遞，沒(méi)有被短路或斷路；3) 是否滿足相位條件，即是否存在是否滿足相位條件，即是否存在 f0，是否可能振蕩，是否可能振蕩 ；4) 是否滿足幅值條件，即是否一定振蕩。是否滿足幅值條件，即是否一定振蕩。常合二為一常合二為一4、分析方法相位條件的

8、判斷方法：瞬時(shí)極性法瞬時(shí)極性法斷開(kāi)反饋，在斷開(kāi)處給放大電路加斷開(kāi)反饋，在斷開(kāi)處給放大電路加 ff0的信號(hào)的信號(hào)Ui，且規(guī)，且規(guī)定其極性，然后根據(jù)定其極性，然后根據(jù) Ui的極性的極性 Uo的極性的極性 Uf的極性的極性若若Uf與與Ui極性相同，則電路可能產(chǎn)生自激振蕩；否則電路不極性相同，則電路可能產(chǎn)生自激振蕩；否則電路不可能產(chǎn)生自激振蕩?？赡墚a(chǎn)生自激振蕩。 在多數(shù)正弦波振蕩電路在多數(shù)正弦波振蕩電路中，輸出量、凈輸入量和中，輸出量、凈輸入量和反饋量均為電壓量。反饋量均為電壓量。 iU極性？極性？5. 分類常用選頻網(wǎng)絡(luò)所用元件分類。常用選頻網(wǎng)絡(luò)所用元件分類。1) RC正弦波振蕩電路：正弦波振蕩電路：

9、1兆赫兆赫以下以下2) LC正弦波振蕩電路：幾百正弦波振蕩電路：幾百千赫千赫幾百幾百兆赫兆赫3) 石英晶體正弦波振蕩電路：振蕩頻率穩(wěn)定石英晶體正弦波振蕩電路：振蕩頻率穩(wěn)定二、RC 正弦波振蕩電路1. RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)低頻段低頻段高頻段高頻段900 0Ff，Uf900 Ff，UfUo.Uf.I.Uo.Uf.I. 在頻率從在頻率從0中必有一個(gè)頻率中必有一個(gè)頻率f0，F(xiàn)0。CRCRCRUUF j1 j1 j1of ) 1 ( j31RCRCFRC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)當(dāng)當(dāng) f=f0時(shí)，不但時(shí)，不但=0，且，且 最大，為最大，為1/3。F)( j31 21000ffffFRCf，則令3.3. RC

10、 橋式正弦波振蕩電路（文氏橋振蕩器）用同相比例運(yùn)算電路作放大電路。用同相比例運(yùn)算電路作放大電路。 因同相比例運(yùn)算電路有非常好的因同相比例運(yùn)算電路有非常好的線性度，故線性度，故 R 或或 Rf 用熱敏電阻，或用熱敏電阻，或加二極管作為非線性環(huán)節(jié)。加二極管作為非線性環(huán)節(jié)。文氏橋振蕩文氏橋振蕩器的特點(diǎn)？器的特點(diǎn)？1f2RR 以以RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)為選頻網(wǎng)絡(luò)和正反饋網(wǎng)絡(luò)、并引入電串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)為選頻網(wǎng)絡(luò)和正反饋網(wǎng)絡(luò)、并引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成橋路，一對(duì)頂點(diǎn)作為輸出電壓串聯(lián)負(fù)反饋，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成橋路，一對(duì)頂點(diǎn)作為輸出電壓，一對(duì)頂點(diǎn)作為放大電路的凈輸入電壓，就構(gòu)成文氏橋壓，一對(duì)頂點(diǎn)作為放大電路的凈輸入電壓，

11、就構(gòu)成文氏橋振蕩器。振蕩器。頻率可調(diào)的文氏橋振蕩器 改變電容以粗調(diào)，改變電改變電容以粗調(diào)，改變電位器滑動(dòng)端以微調(diào)。位器滑動(dòng)端以微調(diào)。 加穩(wěn)壓管可以限制輸出電加穩(wěn)壓管可以限制輸出電壓的峰壓的峰-峰值。峰值。同軸同軸電位器電位器 10.1 小功率整流濾波電路小功率整流濾波電路 10.2 串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路 10.0 引言引言引言引言直流穩(wěn)壓電源的作用直流穩(wěn)壓電源的作用 將交流電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，為放大電路提供直流工將交流電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，為放大電路提供直流工作電源。作電源。組成組成各部分功能各部分功能變壓器：變壓器：整流：整流：濾波：濾波：穩(wěn)壓：穩(wěn)壓：end降壓降壓濾除

12、脈動(dòng)濾除脈動(dòng)交流變脈動(dòng)直流交流變脈動(dòng)直流進(jìn)一步消除紋波，提高電壓的穩(wěn)定性和帶載能力進(jìn)一步消除紋波，提高電壓的穩(wěn)定性和帶載能力 電源變壓器 v1 220V v2 50Hz 整流電路 vR 濾波電路 vF 穩(wěn)壓電路 VO t 交流電網(wǎng)電壓 v1 t v2 t vR t vF t VO 10.1 小功率整流濾波電路小功率整流濾波電路10.1.1 單相橋式整流電路單相橋式整流電路10.1.2 濾波濾波電路電路1. 工作原理工作原理10.1.1 單相橋式整流電路單相橋式整流電路利用二極管的單向?qū)щ娦岳枚O管的單向?qū)щ娦?電網(wǎng) 電壓 v1 Tr a b v2 D1 D2 D4 D3 iD1、3 iD2、

13、4 vL R1 220V 50Hz iL 1. 工作原理工作原理10.1.1 單相橋式整流電路單相橋式整流電路利用二極管的單向?qū)щ娦岳枚O管的單向?qū)щ娦?v1 Tr v2 RL D1D4 220V 50Hz + - 電網(wǎng) 電壓 v1 Tr a b v2 D1 D2 D4 D3 vL R1 220V 50Hz iL v2 O 2 3 4 t 2V2 O iL t vL O t iD1 iD3 iD2 iD4 iD1 iD3 iD2 iD4 D1 D3 D2 D4 D1 D3 D2 D4 導(dǎo)通 導(dǎo)通 導(dǎo)通 導(dǎo)通 2V2 0.9V2 VL0.9V2 10.1.1 單相橋式整流電路單相橋式整流電路3

14、. 紋波系數(shù)紋波系數(shù)ttVV dsin2120L 2. VL和和ILLLLRVI 483. 0L2L22r VVVK222V 29 . 0 V L29 . 0RV 4. 平均整流電流平均整流電流D3D1II D4D2II L2L45. 021RVI 5. 最大反向電壓最大反向電壓2RM 2VV vL O D1 D3 D2 D4 D1 D3 D2 D4 t 導(dǎo)通 導(dǎo)通 導(dǎo)通 導(dǎo)通 2V2 0.9V2 VL0.9V2 幾種濾波電路幾種濾波電路10.1.2 濾波濾波電路電路（a）電容濾波電路）電容濾波電路（b）電感電容濾波電路（倒）電感電容濾波電路（倒L型）型）（c） 型濾波電路型濾波電路 t 2

15、3 4 O v2，vL，vC 10.1.2 濾波濾波電路電路電容濾波電路電容濾波電路 D1 D2 D3 D4 RL vL + a b v2 Tr v1 S1 C + S2 D1 D2 D3 D4 RL vL + a b v2 Tr v1 S1 C + S2 D1 D2 D3 D4 RL vL + a b v2 Tr v1 S1 C + S2 t 2 3 4 O v2，vL，vC tVv sin222 t 2 3 4 O v2，vL，vC tVv sin222 t 2 3 4 O v2，vL，vC RL未接入未接入 tVv sin222 2C2Vv a t 2 3 4 O v2，vL，vC RL

16、未接入未接入 RL接入后接入后 tVv sin222 2C2Vv b c C 放電放電 C 充電充電 vC = vL d e a t 2 3 4 導(dǎo)電導(dǎo)電 D4 D2 t iD iL iD O O LLLRvi v2，vL，vC RL未接入未接入 RL接入后接入后 tVv sin222 2C2Vv b c C 放電放電 C 充電充電 vC = vL d e 導(dǎo)電導(dǎo)電 D3 D1 導(dǎo)電導(dǎo)電 D4 D2 導(dǎo)電導(dǎo)電 D3 D1 10.1.2 濾波濾波電路電路電容濾波的特點(diǎn)電容濾波的特點(diǎn)A. 二極管的導(dǎo)電角二極管的導(dǎo)電角 ，流過(guò)二極管的瞬時(shí)電流流過(guò)二極管的瞬時(shí)電流很大。很大。B. 負(fù)載直流平均電壓負(fù)載

17、直流平均電壓 VL 升高升高 d = RLC 越大，越大， VL 越高越高C. 直流電壓直流電壓 VL 隨負(fù)載電流隨負(fù)載電流增加而減少增加而減少當(dāng)當(dāng) d （3 5） 時(shí)，時(shí)，2TVL = ( 1.1 1.2 )V2 v2, vL, vC RL未接入 RL接入后 2V2 vC2V2 a C 放電 C 充電 vCvL b O D1 D3 導(dǎo) 電 D2 D4 導(dǎo) 電 D1 D3 導(dǎo) 電 D2 D4 導(dǎo) 電 2 3 4 t t1 t2 2T iL iD O iD iLLLRv c d e t 10.1.2 濾波濾波電路電路VL 隨負(fù)載電流的變化隨負(fù)載電流的變化end D1 D2 D3 D4 RL vL

18、 + a b v2 Tr v1 S1 C + S2 D1 D2 D3 D4 RL vL + a b v2 Tr v1 S1 C + S2 VL 純電阻負(fù)載 0.9V2 O IL C 型濾波 2V2 10.2 串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路10.2.1 穩(wěn)壓電源質(zhì)量指標(biāo)穩(wěn)壓電源質(zhì)量指標(biāo)10.2.2 串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路工作原理串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路工作原理10.2.3 三端集成穩(wěn)壓器三端集成穩(wěn)壓器10.2.4 三端集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用三端集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用輸出電壓輸出電壓10.2.1 穩(wěn)壓電源質(zhì)量指標(biāo)穩(wěn)壓電源質(zhì)量指標(biāo)) , , (OIOTIVfV 輸出電壓變化量輸出電壓變化量TSIRVKVT OoIV

19、O 輸入調(diào)整因數(shù)輸入調(diào)整因數(shù)00IOVO TIVVK電壓調(diào)整率電壓調(diào)整率00IOOVO %100/ TIVVVS穩(wěn)壓系數(shù)穩(wěn)壓系數(shù)00IIOOO / TIVVVV 輸出電阻輸出電阻00OOoI TVIVR溫度系數(shù)溫度系數(shù)00OI TVTTVS1. 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)10.2.2 串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的工作原理串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的工作原理 DZ R + R1 R2 RL VREF VF VB b e c T 比較放大比較放大 調(diào)整調(diào)整 基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓 取樣取樣 VO + VI A 10.2.2 串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的工作原理串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的工作原理2. 工作原理工作原理輸入電壓波動(dòng)輸入電壓波動(dòng)負(fù)載電流變化

20、負(fù)載電流變化輸出電輸出電壓變化壓變化 OV)(REFF不不變變VV BV OV電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋所以輸出電壓所以輸出電壓)1(21REFORRVV 滿足深度負(fù)反饋，根據(jù)滿足深度負(fù)反饋，根據(jù)虛短虛短和和虛斷虛斷有有 DZ R + R1 R2 RL VREF VF VB b e c T 比較放大比較放大 調(diào)整調(diào)整 基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓 取樣取樣 VO + VI A (+)(+)(+)(+)212OFRRRVV REFFVV 1P2OminZ12P()RRRVVRR1P2OmaxZ12()RRRVVR A v1 v2 D3 D1 D4 D2 VI A C DZ2 2000F R1 T1 T3

21、T2 E B R2 C D DZ1 R3 300 RP 300 R4 300 C 1000F VO 220V 50Hz R0 RL 例例（類似習(xí)題（類似習(xí)題10.2.3） （1）設(shè)變壓器副邊電壓的有效值）設(shè)變壓器副邊電壓的有效值V220 V，求，求VI？說(shuō)明電路中？說(shuō)明電路中T1、R1、DZ2的作用；的作用；（2）當(dāng)）當(dāng)VZ16 V，VBE0.7 V，電位器，電位器RP箭頭在中間位置，不接負(fù)載箭頭在中間位置，不接負(fù)載電阻電阻RL時(shí)，試計(jì)算時(shí)，試計(jì)算A、B、C、D、E點(diǎn)的電位和點(diǎn)的電位和VCE3的值；的值；（3）計(jì)算輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍。）計(jì)算輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍。（4）當(dāng)）當(dāng)VO12 V、RL15

22、0，R2510時(shí)，計(jì)算調(diào)整管時(shí)，計(jì)算調(diào)整管T3的功耗的功耗PC3。 A v1 v2 D3 D1 D4 D2 VI A C DZ2 2000F R1 T1 T3 T2 E B R2 C D DZ1 R3 300 RP 300 R4 300 C 1000F VO 220V 50Hz R0 RL 例例（1）設(shè)變壓器副邊電壓的有效值）設(shè)變壓器副邊電壓的有效值V220 V，求，求VI？說(shuō)明電路中？說(shuō)明電路中T1、R1、DZ2的作用；的作用； A v1 v2 D3 D1 D4 D2 VI A C DZ2 2000F R1 T1 T3 T2 E B R2 C D DZ1 R3 300 RP 300 R4 3

23、00 C 1000F VO 220V 50Hz R0 RL 例例解：解：VI（1.11.2）V2取取 VI1.2V2則則 VI1.2V21.22024V T1、R1和和DZ2為啟動(dòng)電路為啟動(dòng)電路 ,T1導(dǎo)通，導(dǎo)通，E點(diǎn)電位確立，點(diǎn)電位確立，T2,T3導(dǎo)通導(dǎo)通（2）當(dāng)）當(dāng)VZ16 V，VBE0.7 V，電位器，電位器RP箭頭在中間位置，不接負(fù)載箭頭在中間位置，不接負(fù)載電阻電阻RL時(shí)，試計(jì)算時(shí)，試計(jì)算A、B、C、D、E點(diǎn)的電位和點(diǎn)的電位和VCE3的值；的值； A v1 v2 D3 D1 D4 D2 VI A C DZ2 2000F R1 T1 T3 T2 E B R2 C D DZ1 R3 300

24、 RP 300 R4 300 C 1000F VO 220V 50Hz R0 RL 例例解：解：VAVI 24 V)21(P44P31ZRRRRRV VEVO2VBE12 V1.4 V13.4VVCE3VAVO24 V12 V12 VVCVDVZ16 V12 VVBVO)1(21REFRRV R2R1VREF（3）計(jì)算輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍。）計(jì)算輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍。 A v1 v2 D3 D1 D4 D2 VI A C DZ2 2000F R1 T1 T3 T2 E B R2 C D DZ1 R3 300 RP 300 R4 300 C 1000F VO 220V 50Hz R0 RL 例例解：解：R2R1VREFVO)1(21REFRRV )21(P44P31ZRRRRRV )(P44P31ZOminRRRRRVV = 9V)(44P31ZOmaxRRRRVV = 18V（4）當(dāng)）當(dāng)VO12 V、RL150，R2510時(shí)，計(jì)算調(diào)整管時(shí)，計(jì)算調(diào)整管T3的功耗的功耗PC3。 A v1 v2 D3 D1 D4 D2 VI A C DZ2 2000F R1 T1 T3 T2 E B R2 C D DZ1 R3 300 RP 300 R4 300 C 1000F VO 220V 50Hz R0 RL 例例解：解：mA80A08. 0150V12LOL RVI