負(fù)反饋放大電路教學(xué)難點(diǎn)剖析

摘 要：負(fù)反饋放大電路是中職學(xué)校《電子線路》課程的教學(xué)難點(diǎn)之一。現(xiàn)行的中職學(xué)校《電子線路》教材難以滿足使學(xué)生掌握反饋判斷方法的基本要求。為此，作者從提高中職學(xué)生綜合專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)水平出發(fā)，對(duì)如何突破負(fù)反饋放大電路這一教學(xué)難點(diǎn)進(jìn)行了有益的探索。

關(guān)鍵詞：負(fù)反饋 放大電路 反饋元件

一、問(wèn)題的提出

負(fù)反饋放大電路是中等職業(yè)學(xué)校《電子線路》課程中的一個(gè)教學(xué)難點(diǎn)。現(xiàn)行中等職業(yè)學(xué)校《電子線路》教材根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)的要求，只對(duì)負(fù)反饋的基本概念、基本方法和最基本的典型電路進(jìn)行了定性分析。這對(duì)學(xué)生掌握反饋的判斷方法，特別是學(xué)會(huì)一般電路的反績(jī)分析是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。例如如何判斷放大電路是否存在反饋，如何找到反饋元件，如何區(qū)分單級(jí)反饋與多級(jí)反饋，如何區(qū)分直流反饋與交流反饋，如何判斷運(yùn)算放大器的反饋等，都是現(xiàn)行教材和教學(xué)的薄弱環(huán)節(jié)。自從高等教育開(kāi)通了中等職業(yè)學(xué)校畢業(yè)生升學(xué)的“立交橋”后，怎樣提高中職生的綜合專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)水平，是許多學(xué)校正在探討的課題。本人就中等職業(yè)學(xué)校《電子線路》課程中負(fù)反饋放大電路的難點(diǎn)談點(diǎn)教學(xué)體會(huì)，也算是在該領(lǐng)域進(jìn)行探討的一種嘗試。

二、直流通路和交流通路的重要性

直流通路和交流通路是對(duì)電子線路進(jìn)行定量分析時(shí)的一種簡(jiǎn)化等效方法。《電子線路》教材在知識(shí)體系編排時(shí)一般都將該內(nèi)容放在放大器的直流分析和交流分析兩節(jié)中。部分教師在組織教學(xué)時(shí)，注重了這兩種方法在放大電路分析中的應(yīng)用，卻忽視了它們?cè)谄渌娐贩治鲋械膽?yīng)用。實(shí)際上，直流通路和交流通路的等效方法也是進(jìn)行反饋分析的重要基礎(chǔ)。這是因?yàn)橹绷鞣答伿前l(fā)生在直流通路中的反饋，而交流反饋是發(fā)生在交流通路中的反饋。不弄清電路的直流通路和交流通路就弄不清電路有沒(méi)有反饋以及是直流反饋還是交流反饋。值得指出的是，用于分析反饋的直流通路和交流通路，與分析放大器的直流通路和交流通路，在實(shí)際應(yīng)用中的元件取舍并不完全相同。例如，等效直流通路時(shí)，對(duì)放大器只需要把耦合電容和旁路電容開(kāi)路，電感短路就行了，而分析反饋時(shí)，還可開(kāi)路掉所有沒(méi)有流過(guò)偏置電流的元件。又如，等效交流通路時(shí)，對(duì)放大器只需將旁路電容、耦合電容和直流電源(電壓源）看成短路就行了；而分析反饋時(shí)與信號(hào)的基本輸入回路和輸出回路無(wú)關(guān)的元件也可看成開(kāi)路。

圖1是典型的分壓式電流負(fù)反饋偏置電路。它在進(jìn)行放大分析和反饋分析時(shí)的直流通路和交流通路分別如圖2和圖3所示。不難看出，后者比前者要簡(jiǎn)單。

三、反饋元件的判別

判斷電路是否存在反饋元件是判斷反饋有無(wú)的基本方法，準(zhǔn)確地識(shí)別反饋元件也是判斷反饋類型和極性的基本條件。然而，目前一般中職教材都未提供識(shí)別反饋元件的方法，只是直接告知學(xué)生哪個(gè)是反饋元件。這對(duì)教學(xué)來(lái)說(shuō)當(dāng)然是可行的，但對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)達(dá)不到舉一反三的目的，更談不上靈活應(yīng)用。

如果利用電路的直流通路和交流通路，就能夠比較方便地找到反饋元件。例如，圖3(a)中基極和集電極偏置電流Ib和Ie都流過(guò)了電阻Re。因此Re上存在著直流輸出量向輸入量的回送，即直流反饋：圖3(b)中，輸入信號(hào)電流ib和輸出信號(hào)電流ic都流過(guò)電阻Re。因此Re上也存在著交流輸出量向輸入量的回送，即交流反饋。

推廣到一般情況，如果在等效后的直流通路中，輸入回路的直流偏置電流同輸出回路的直流偏置電流流過(guò)了公共元件，則該公共元件就是直流反饋元件，能夠產(chǎn)生直流反饋；如果等效后的交流通路中，輸入信號(hào)電流回路向輸出信號(hào)電流回路之間有公共元件或連接兩回路的元件，則這些元件是交流反饋元件，能夠產(chǎn)生交流反饋。圖2和圖3是輸入和輸出回路存在公共元件的例子，圖4則是兩回路之間存在連接元件Rb的例子。

四、反饋極性和類型的判別

判別電路反饋的極性現(xiàn)在公認(rèn)使用瞬時(shí)極性法。運(yùn)用該法的前提是必須讓學(xué)生找到閉環(huán)，包括基本放大器的正向通道和反饋電路的回授通道。這里最容易讓學(xué)生混淆的是正向通道的確定。因?yàn)閷W(xué)生在學(xué)習(xí)放大器原理時(shí)已經(jīng)形成了一種定式，認(rèn)為從輸入電壓到輸出電壓的通道就是正向通道。實(shí)際上它只是電壓反饋的正向通道而不是電流反饋的正向通道。如果學(xué)生能準(zhǔn)確地辨認(rèn)反饋元件，并且掌握輸入、輸出和公共極的概念，就能容易地找到反饋放大的閉環(huán)。

輸入、輸出和公共極是三極管基本聯(lián)接方式中的重要概念。當(dāng)放大器中的三極管聯(lián)接方式不同時(shí)，輸入、輸出和公共極就不相同，由此形成的電路性質(zhì)也不同。表1給出了不同聯(lián)接方式中放大器輸入、輸出和公共極同三極管實(shí)際電極之間的關(guān)系。

如果反饋元件一端接在放大器的輸出極，那么判斷反饋極性使用的正向通道就同放大器電壓放大的正向通道相同如圖4所示；如果反饋元件接在放大器的公共極，而與輸出極并無(wú)聯(lián)系，如圖3，則分析反饋極性時(shí)的正向通道就要從輸入極找到公共極，而不是輸出極。

由上述分析知道，判別反饋極性也必須立足于先找準(zhǔn)反饋元件。

有的中職教材利用輸入極、公共極和輸出極判斷反饋的類型，教學(xué)實(shí)踐證明這確實(shí)是一種簡(jiǎn)單有效的方法。因?yàn)榧兇獍炊x來(lái)判斷反饋類型，對(duì)大多數(shù)中職生來(lái)說(shuō)仍然是一件困難的事情。上述簡(jiǎn)便方法可以表述如下：

如果反饋元件從輸出極取出反饋量，則是電壓反饋；如果從公共極取出反饋量就是電流反饋。

如果反饋元件將反饋量送到輸入極，則是并聯(lián)反饋；如果將反饋量送到公共極就是串聯(lián)反饋。

不難看出，用簡(jiǎn)便方法判斷反饋類型的基礎(chǔ)仍然是必須先找準(zhǔn)反饋元件。

五、單級(jí)反饋與多級(jí)反饋

由于有教材中的例題，學(xué)生一般對(duì)單級(jí)放大器的反饋容易接受，但對(duì)多級(jí)放大器中的跨級(jí)反饋，以及如何區(qū)分哪些反饋是屬于單級(jí)反饋，哪些是屬于多級(jí)反饋則感到困惑。如果在教學(xué)時(shí)引導(dǎo)學(xué)生把多級(jí)放大器看成是一個(gè)整體，并且把第一級(jí)放大器的輸入回路看成是整體的輸入回路，把最后一級(jí)放大器的輸出回路看成是整體的輸出回路，就可以采用與單級(jí)放大器類似的方法分析多級(jí)反饋。

例如，圖5是一個(gè)兩級(jí)放大器，既有單級(jí)反饋又有跨級(jí)反饋。如果分別畫(huà)出兩個(gè)單級(jí)放大器的交流通路，不難看出第一級(jí)的反饋元件是Rl，第二級(jí)的反饋元件是R6。如果把兩級(jí)放大器的交流通路看成是一個(gè)整體放大器的交流通路，那么可以清楚看出R4一端接在整體放大器的輸入回路，一端接在整體放大器的輸出回路。因此，R4是產(chǎn)生兩級(jí)反饋的反饋元件。

六、直流反饋與交流反饋

一般教材和教學(xué)中都比較重視交流反饋而忽視直流反饋，但在直接耦合放大器的零點(diǎn)漂移分析中，又必須掌握直流反饋的分析方法。特別是集成電路廣泛應(yīng)用之后，利用直流負(fù)反饋穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)是最常見(jiàn)的用法。有的學(xué)生認(rèn)為，直流反饋同交流反饋是類似的，也有的學(xué)生認(rèn)為直流反饋同交流反饋是完全不同的。這兩種觀點(diǎn)實(shí)際上都不正確。

直流反饋同交流反饋有類似的地方，這是因?yàn)樗鼈兌际欠答仯虼朔答仒O性和反饋類型的概念是相同的。另外，直流反饋和交流反饋在同一個(gè)電路中可以互相伴生，也就是說(shuō)既有直流反饋又有交流反饋。

但直流反饋同交流反饋又有不同的特點(diǎn)，前者是發(fā)生在直流偏置電路中，后者則發(fā)生在交流信號(hào)通道中。并非有直流反饋就一定有交流反饋，也并非有交流反饋就一定有直流反饋。

例如，圖4電路中既有直流反饋又有交流反饋，但產(chǎn)生交流反饋的元件是Rb，產(chǎn)生直流反饋的元件是Rc。因?yàn)镽b越小，交流反饋量越大，也就是說(shuō)反饋系數(shù)越高。但改變Rb只能改變直流偏置電流的絕對(duì)大小，對(duì)穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的作用并不明顯。而增大Rc卻能有效地抑制Ic的漂移，所以說(shuō)產(chǎn)生直流反饋的元件是Rc。

又比如圖5電路中的R4，既能產(chǎn)生直流反饋又能產(chǎn)生交流反饋。如果在R4支路中串入隔直耦合電容，那么就只有交流反饋而沒(méi)有了直流反慎。如果在前兩端并聯(lián)一只旁路電容，就只有了直流反饋而沒(méi)有了交流反饋。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，判斷放大電路是否存在反饋的關(guān)鍵是看有沒(méi)有反饋元件。尋找反饋元件的前提是正確做出電路的直流通路和交流通路，并分別找出直流偏流、交流信號(hào)電流輸入回路和輸出回路之間的共用元件或連接元件。區(qū)分單級(jí)反饋與多級(jí)反饋可以采用同樣的方法，就是把多級(jí)放大器看成是一個(gè)整體放大器，利用輸入極、輸出極、公共極概念同反饋的關(guān)系，進(jìn)行反饋類型和極性的分析。區(qū)分直流反饋與交流反饋要分別在直流通路和交流通路中進(jìn)行，反饋量的性質(zhì)決定是直流還是交流反饋，或二者兼而有之。運(yùn)算放大器的反饋分析可以采用與多級(jí)放大器相同的方法，關(guān)鍵在反饋量是送到輸入極還是送到公共極。