助聽器的設計與制作2

1,電子電路調試與應用,項目二：助聽器的設計與制作,模擬電路部分,2,電子電路調試與應用,助聽器電路結構圖（聲音調節(jié)）,3,什么是反饋?,放大電路輸出量的一部分或全部通過某一電路或元件送回到輸入回路，影響輸入，稱為反饋。,反饋將電子系統(tǒng)輸出回路的電量（電壓或電流），以一定的方式送回到輸入回路的過程。,課前導讀,4,反饋例子：,輸入量：ui、ube、ib,輸出量：uo、uce、ic,穩(wěn)定工作點電路：,UB一定,課前導讀,5,課前導讀,在電子系統(tǒng)中，反饋有著廣泛的應用，它是放大電路中重要的概念之一，只要有放大電路出現(xiàn)的地方幾乎都有反饋。在放大電路中采用負反饋，可以改善電路的性能指標；采用正反饋則構成各種振蕩電路，可以產生各種波形信號。,6,2.6.1反饋的基本概念,2.6.3負反饋對放大電路性能的影響,2.6.4深度負反饋電路分析計算,2.6.2反饋類型及判斷,7,1.開環(huán)與閉環(huán)的概念,電路中只有正向傳輸，沒有反向傳輸，稱為開環(huán)狀態(tài)。,2.正向傳輸信號從輸入端到輸出端的傳輸,3.反向傳輸信號從輸出端到輸入端的傳輸,既有正向傳輸，又有反饋稱為閉環(huán)狀態(tài)。,信號的正向傳輸,信號的正向傳輸,反饋傳輸(通路)（反饋網絡）,8,5.反饋電路的三個環(huán)節(jié),放大：,反饋：,疊加：,輸出信號,輸入信號,反饋信號,凈輸入信號,4.帶有反饋的閉環(huán)系統(tǒng)方框圖,9,開環(huán)放大倍數,閉環(huán)放大倍數,反饋系數,10,負反饋放大器的一般關系：,6.負反饋放大電路閉環(huán)增益表達式,11,若：,4.負反饋放大電路閉環(huán)增益表達式,12,負反饋放大器的閉環(huán)放大倍數,當Ao很大時，AoF1：,結論：當Ao很大時，負反饋放大器的閉環(huán)放大倍數與晶體管無關，只與反饋網絡有關。即負反饋可以穩(wěn)定放大倍數。,13,例：,Rf、RE1組成反饋網絡，反饋系數：,14,反饋的類型：,1、正反饋和負反饋,2、電壓反饋和電流反饋,3、并聯(lián)反饋和串聯(lián)反饋,4、直流反饋和交流反饋,5、本級反饋和級間反饋,15,1.正反饋和負反饋,從反饋的輸出量來判斷，凡反饋的結果使輸出量的變化減小的為負反饋，否則為正反饋；,引入反饋后其變化是增大？還是減小？,引入反饋后其變化是增大？還是減?。?或者，凡反饋的結果使凈輸入量減小的為負反饋，否則為正反饋。,16,例：基本放大器，無反饋，凈輸入量ube=ui，電壓放大倍數為：,引入反饋后，凈輸入量ube=ui-uf，電壓放大倍數為：,可見，凈輸入量減小，放大倍數減小，所以是負反饋。,1.正反饋和負反饋,17,2.直流反饋和交流反饋,直流通路中存在的反饋稱為直流反饋，交流通路中存在的反饋稱為交流反饋。,引入交直流負反饋,18,3.本級反饋和級間反饋,只對多級放大電路中某一級起反饋作用的稱為本級反饋，將多級放大電路的輸出量引回到其輸入級的輸入回路的稱為級間反饋。,通過R3引入的是局部反饋,通過R4引入的是級間反饋,本級反饋是改善本級的性能；級間反饋作用是改善放大電路的整體性能。,19,集成運放是一個高增益直接耦合放大電路。,20,集成運放內部結構,21,運算放大器的符號,同相輸入端,反相輸入端,輸出端,國內符號,國際符號,22,4.電壓反饋與電流反饋,電壓反饋：反饋信號是輸出電壓的部分或全部。,電流反饋：反饋信號取自輸出電流。,根據反饋量在放大電路輸出端取樣方式不同，可以分為電壓反饋和電流反饋。,23,5.串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋,根據反饋信號與輸入信號在輸入端的疊加方式不同，可以分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。,24,此時反饋信號與輸入信號是電壓相加減的關系。,串聯(lián)反饋：反饋信號與輸入信號加在放大電路輸入回路的不同電極。有：ud=ui-uf,ud=ube=ui-uf,25,因為反饋信號與輸入信號加的一個電極，無法區(qū)分輸入電壓和反饋電壓，所以根據基爾霍夫電流定理，有,并聯(lián)反饋：反饋信號與輸入信號加在放大電路輸入回路的同一個電極。有：id=ii+if,此時反饋信號與輸入信號是電流相加減的關系。,i,if,ib,26,1.判斷電壓反饋與電流反饋的方法,反饋元件直接與輸出端相連的是電壓反饋；否則是電流反饋。,判斷方法看輸出：,27,(a)電壓反饋；(b)電流反饋,例題:試判斷下列電路中引入的反饋是電壓反饋還是電流反饋。,28,例題:試判斷下列電路中引入的反饋是電壓反饋還是電流反饋。,29,判斷方法看輸入：觀察反饋信號與原輸入信號是否接到同一輸入端,2.判斷串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋的方法,接在同一端，則為并聯(lián)反饋；接在不同端，則為串聯(lián)反饋。,30,(a)并聯(lián)反饋；(b)串聯(lián)反饋,例題:試判斷下列電路中引入的反饋是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋。,31,瞬時極性法就是在放大電路的輸入端，假設一個輸入信號對地的瞬時極性，瞬時電壓增加可用“+”、或“”表示；瞬時電壓下降可用“-”、或“”表示。,按信號正向傳輸方向依次判斷放大電路中相關點的瞬時極性，直至反饋網絡與放大電路相連接的輸出端，或放大電路中間取出反饋信號處。再沿反饋網絡反向傳輸，判斷信號的瞬時極性，直至放大電路的輸入端，確定反饋信號的瞬時極性的正負。注意：需繼續(xù)判斷，如果反饋信號的瞬時極性使凈輸入減小，則為負反饋，反之為正反饋。,3.判斷正反饋與負反饋,判定方法“瞬時極性法”,32,例題:試判斷下列電路中反饋支路的反饋極性。,(b)負反饋,(a)正反饋,33,例題:試判斷下列電路中反饋支路的反饋極性。,(b)負反饋,(a)正反饋,34,例題:試判斷下列電路中反饋支路的反饋極性。,負反饋,負反饋,35,例題:試判斷下列電路中引入的是正反饋還是負反饋。,36,極性判別法：1.首先判斷反饋信號極性；2.判斷串并聯(lián)（反饋信號和輸入信號是否連到同一個輸入端）。,37,交、直流反饋可通過畫出反饋電路的交、直流通路來判斷。反饋回路存在于直流通路中為直流反饋；反饋回路存在于交流通路中為交流反饋；反饋回路即存在于直流通路中，又存在于交流通路里，則為交直流反饋。,4.交、直流反饋的判斷,38,交、直流反饋可通過畫出反饋電路的交、直流通路來判斷。反饋回路存在于直流通路中為直流反饋；反饋回路存在于交流通路中為交流反饋；反饋回路即存在于直流通路中，又存在于交流通路里，則為交直流反饋。,4.交、直流反饋的判斷,39,總結：判斷電壓反饋還是電流反饋,判斷方法：反饋元件接在輸出端上，則為電壓反饋；反饋元件沒有接在輸出端上，則為電流反饋。,40,總結：判斷串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋,反饋信號與輸入信號加在放大電路輸入回路的同一個電極，則為并聯(lián)反饋；反之，加在放大電路輸入回路的兩個電極，則為串聯(lián)反饋。對于三極管來說，反饋信號同時加在基極或發(fā)射極時，為并聯(lián)反饋；如果一個加在基極，一個加在發(fā)射極，則為串聯(lián)反饋。,41,總結：判斷正反饋還是負反饋,判別法：如果反饋信號的瞬時極性使凈輸入減小，則為負反饋；反之為正反饋。分串聯(lián)和并聯(lián)反饋來判斷,極性判別法：首先判斷反饋信號和輸入信號是否作用于同一極性上。是則為并聯(lián)，不是則為串聯(lián)。若是串聯(lián)，則反饋信號和輸入信號極性相反為負反饋。若是并聯(lián)，則反饋信號和輸入信號極性相同為負反饋。,42,習題:判斷正反饋還是負反饋,43,1、判斷圖電路的反饋極性與組態(tài)（5分）,請在圖上標出瞬時極性，該反饋組態(tài)是。,電壓串聯(lián)負反饋,44,負反饋,交流反饋,直流反饋,電壓串聯(lián)負反饋,電壓并聯(lián)負反饋,電流串聯(lián)負反饋,電流并聯(lián)負反饋,作用：穩(wěn)定靜態(tài)工作點,負反饋的分類小結,作用是什么？,45,4.負反饋類型有四種組態(tài):電壓串聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋,46,電流串聯(lián)負反饋,47,電壓串聯(lián)負反饋,48,電流并聯(lián)負反饋,49,電壓并聯(lián)負反饋,50,例1：判斷Rf是否負反饋，若是，判斷反饋的組態(tài)。,uo,uf,ube=ui-uf,uc1,ub2,uc2,uo,此電路是電壓串聯(lián)負反饋，重要特點：穩(wěn)定輸出電壓,51,電壓串聯(lián)負反饋作用：,1.穩(wěn)定輸出電壓,2.減小輸出電阻,3.增大輸入電阻,電壓反饋的作用,串聯(lián)反饋的作用,52,例2：判斷Rf是否負反饋，若是，判斷反饋的組態(tài)。,iB=i-iF,uo,ui,i,iB,iF,iRE2,RE2,Rf,RE1,RC1,RC2,+UCC,iE2,特點：輸出電流恒定,53,電流并聯(lián)負反饋作用：,1.穩(wěn)定輸出電流,2.增大輸出電阻,3.減小輸入電阻,電流反饋的作用,54,負反饋放大器的閉環(huán)放大倍數,當1+AoF1時，稱為深度負反饋,結論：當深度負反饋時，負反饋放大器的閉環(huán)放大倍數與晶體管無關，只與反饋網絡有關。即負反饋可以提高增益的穩(wěn)定性。,1.穩(wěn)定閉環(huán)增益,55,微分的方法分析討論：,對反饋放大電路的一般表達式,求微分，可得：,對上式兩邊同時除以Af，得,上式表明，引入負反饋后，閉環(huán)放大電路增益的相對變化量是開環(huán)放大電路增益相對變化量的（1+AF）分之一。即負反饋電路的反饋越深，放大電路的增益也就越穩(wěn)定。,1.穩(wěn)定閉環(huán)增益,56,例：已知某開環(huán)放大電路的放大倍數A=1000，由于某種原因，其變化率為，若引入負反饋，反饋系數F=0.009，這時電路放大倍數的變化率為多少？,說明引入反饋后，電路的穩(wěn)定性明顯提高。,1.穩(wěn)定閉環(huán)增益,57,加反饋前,加反饋后,改善,2.減少非線性失真,58,3.擴展通頻帶,引入負反饋使電路的通頻帶寬度增加：,59,4.改變輸入、輸出電阻,a.串聯(lián)負反饋使電路的輸入電阻增加：,b.并聯(lián)負反饋使電路的輸入電阻減?。?例如:射極輸出器,理解：串聯(lián)負反饋相當于在輸入回路中串聯(lián)了一個電阻，故輸入電阻增加。,理解：并聯(lián)負反饋相當于在輸入回路中并聯(lián)了一條支路，故輸入電阻減小。,60,c.電壓負反饋使電路的輸出電阻減小,例如:射極輸出器,理解：電壓負反饋目的是阻止uo的變化，穩(wěn)定輸出電壓。,放大電路空載時可等效右圖框中為電壓源：,輸出電阻越小，輸出電壓越穩(wěn)定，反之亦然。,4.改變輸入、輸出電阻,61,理解：電流負反饋目的是阻止io的變化，穩(wěn)定輸出電流。,放大電路空載時可等效為右圖框中電流源：,輸出電阻越大，輸出電流越穩(wěn)定，反之亦然。,d.電流負反饋使電路的輸出電阻增加,4.改變輸入、輸出電阻,62,小結,負反饋是改善放大器性能的重要手段。對放大器的主要影響有：提高增益的穩(wěn)定性，電壓負反饋可穩(wěn)定輸出電壓，電流負反饋可穩(wěn)定輸出電流;改善非線性失真;改變放大器的輸入和輸出阻抗：串聯(lián)負反饋可使輸入阻抗增加，并聯(lián)負反饋可使輸入阻抗減?。浑妷贺摲答伩墒馆敵鲎杩箿p小，電流負反饋可使輸出阻抗增加;展寬放大器的頻帶寬度。,63,電子電路調試與應用,助聽器電路結構圖（電壓串聯(lián)負反饋）,64,本節(jié)重點討論深度負反饋條件下的近似計算,1.估算的依據,深度負反饋：,深度負反饋條件下，閉環(huán)增益只與反饋系數有關。,由,得,-估算電壓增益,65,根據,將,代入上式,得,即：輸入量近似等于反饋量,凈輸入量近似等于零,或,由此可得深度負反饋條件下，基本放大電路“虛短”、“虛斷”的概念,66,深度負反饋條件下：Xid=Xi-Xf0,u+=u-（運放電路）,ue=ub（三極管電路）,(1)串聯(lián)反饋“虛短”uid0,(2)并聯(lián)反饋“虛斷”iid0,ii+=ii-=0（運放電路）,ib=0（三極管電路）,2.“虛短”與“虛斷”的概念,67,實際上，在深度負反饋條件下，放大電路輸入端“虛短”和輸入端“虛斷”是同時出現(xiàn)的。對串聯(lián)負反饋，凈輸入電壓,，當然導致輸入電流,因此分析深度負反饋放大電路時可同時利用“虛短”和“虛斷”的概念。,2.“虛短”與“虛斷”的概念,68,1電壓串聯(lián)負反饋,例估算下圖所示電路的閉環(huán)電壓放大倍數,并說明此反饋的引入對輸入電阻和輸出電阻的影響。,69,2、電壓并聯(lián)負反饋,例利用深度負反饋的近似條件，估算下圖所示集電極基極偏置反相放大電路的閉環(huán)電壓放大倍數。,虛短,虛斷,Ub0,70,3、電流串聯(lián)負反饋,例利用深度負反饋的近似條件估算下圖所示電路的閉環(huán)電壓放大倍數。,71,4、電流并聯(lián)負反饋,例估算下圖所示電路的閉環(huán)電壓放大倍數。,72,Task6,本章小結,1.將放大電路的輸出量（電壓或電流）的部分或全部，通過電路或元件送回到放大電路的輸入端。從而使放大電路的輸入量不僅受到輸入信號的控制，而且受到放大電路輸出量的影響，這種連接方式叫做反饋。反饋信號增強了外加輸入信號的作用，使放大電路的凈輸入信號增加，這種反饋稱為正反饋。正反饋主要用于振蕩電路、信號產生電路，其他電路中則很少用正反饋。反饋信號削弱了外加輸入信號的作用，使放大電路的凈輸入信號減小，這種反饋稱為負反饋。2.負反饋是實際放大電路中必須采用的技術，它可以提高和改善放大器的性能。負反饋電路可以用方框圖表示，其閉環(huán)增益的一般表達式為：,73,Task6,3.判斷正、負反饋的方法是瞬時極性法。要注意將反饋信號和輸入信號在同一點上進行相位比較才有意義，同相為正反饋，反相為負反饋。4.按照不同的分類方法，反饋有正反饋、負反饋；交流反饋、直流反饋。交流反饋中有電壓反饋、電流反饋；串聯(lián)反饋、并聯(lián)反饋。常用的交流負反饋有四種組態(tài)：電壓并聯(lián)負反饋、電壓串聯(lián)負反饋、電流并聯(lián)負反饋、電流串聯(lián)負反饋。5.直流負反饋的作用是穩(wěn)定工作點，交流負反饋的作用是改善放大電路的性能。如減小非線性失真、抑制噪聲干擾、擴展通頻帶改變輸入和輸出電阻等。6.根據電路的要求，在電路中正確地引入負反饋：電壓串聯(lián)負反饋可以穩(wěn)定電路輸出電壓，使輸入電阻增大，輸出電阻減?。浑妷翰⒙?lián)負反饋可以穩(wěn)定電路輸出電壓，使輸入電阻減小，輸出電阻減??；電流串聯(lián)負反饋可以穩(wěn)定電路輸出電流，使輸入電阻增大，輸出電阻增大；,74,Task6,電流并聯(lián)負反饋可以穩(wěn)定電路輸出電流，使輸入電阻減小，輸出電阻增大。7.判斷電壓負反饋和電流負反饋的方法是負載短路法，判斷串聯(lián)負反饋和并聯(lián)負反饋的方法是同點區(qū)分法。8.在電路中引入負反饋的原則：一是放大器的開環(huán)增益要足夠大；二是級間反饋的級數要盡量少于三級，如果反饋過深，電路有可能產生自激振蕩；三是根據電路要求選擇合適的組態(tài)。9.深度負反饋的分析計算。10.反饋深度過大會產生自激震蕩。對產生自激振蕩的電路，可以采用頻率補償技術加以消除，但會使電路的頻帶變窄。,75,習題一：選擇判斷題：1、對于放大電路，所謂開環(huán)是指_。無負載B.無信號源C.無反饋通路D.無電源2、在反饋放大電路中，基本放大電路的輸入信號稱為_信號，它不但決定于_信號，還與反饋信號有關。而反饋網絡的輸出信號稱為_信號，它僅僅由_信號決定。（請按順序選擇）（1）A.輸入B.凈輸入C.反饋D.輸出（2）A.輸入B.凈輸入C.反饋D.輸出（3）A.輸入B.凈輸入C.反饋D.輸出（4）A.輸入B.凈輸入C.反饋D.輸出,C,B,A,C,D,76,3、在放大電路中，為了穩(wěn)定靜態(tài)工作點，可以引入_。A.交流負反饋和直流負反饋B.直流負反饋C.交流負反饋D.