淺析放大電路中反饋的判定

摘要在許多實際的物理系統(tǒng)中，都存在各種類型的反饋，盡管反饋理論首先是在電子技術(shù)領(lǐng)域中產(chǎn)生的。事實上，反饋概念與理論獲得了日益廣泛的應(yīng)用，超越了工程領(lǐng)域。本文主要討論電子電路中的反饋現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞放大電路 反饋 判定

中圖分類號:TN7文獻標識碼:A

在許多實際的物理系統(tǒng)中，都存在各種類型的反饋，盡管反饋理論首先是在電子技術(shù)領(lǐng)域中產(chǎn)生的。事實上，反饋概念與理論獲得了日益廣泛的應(yīng)用，超越了工程領(lǐng)域，如生物反饋即是一個例子。而我們今天主要討論電子電路中的反饋現(xiàn)象。所謂反饋就是將放大電路輸出回路信號的一部分或全部，通過反饋網(wǎng)絡(luò)回送到輸入回路從而影響(增強或削弱)凈輸入信號的過程。使凈輸入信號增強的為正反饋，使凈輸入信號削弱的為負反饋。

1 反饋類型的判定

對反饋可以從不同的角度進行分類。按反饋的極性可分為正反饋和負反饋;按反饋信號與輸出信號的關(guān)系可以分為電壓反饋和電流反饋;按反饋信號信號與輸入信號的關(guān)系可分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋;按反饋信號的成分又可分為直流反饋和交流反饋。

判斷電路反饋類型的步驟:首先要先找出在輸入輸出回路之間起聯(lián)系作用的反饋元件或反饋網(wǎng)絡(luò);看反饋對輸入信號的影響，判定是正反饋還是負反饋。 然后根據(jù)反饋環(huán)內(nèi)電流允許流通的類型可判定是交流反饋還是直流反饋。根據(jù)反饋信號的輸出方式，判定是電壓還是電流反饋;再根據(jù)反饋的接入方式判定是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋。

在不同的電路具有不同的反饋類型，一般振蕩電路里會有正反饋使用，使凈輸入信號增強;使凈輸入信號削弱的為負反饋。可以改善放大電路的各項性能指標。那么怎樣判斷電路是正反饋還是負反饋?原理是如果反饋的電壓(或電流)使放大管的輸入電壓(或電流)減小，則為負反饋;若反饋的電壓(或電流)是放大管的輸入電壓(或電流)增大，則稱為正反饋。實現(xiàn)這一反饋的電路和元件稱為反饋電路和反饋元件(反饋網(wǎng)絡(luò))。

反饋有無的判斷:具體方法是:看有無電路或元件把輸出端直接或間接地和輸入端相連，從而，很容易找出反饋網(wǎng)絡(luò)，判斷電路是否使用反饋。

反饋極性的判斷:在判斷電路使用反饋的基礎(chǔ)上，還要明白反饋的極性的判定。

下面以圖例說明反饋極性的判斷。

以圖1為例進行說明，首先假設(shè)運放的同相輸入端其輸入信號的瞬時極性為正，用表示，則輸出端的輸出信號也為正，使反饋信號由輸出端流向接地端，在R2上產(chǎn)生反饋電壓uf。顯然，反饋電壓uf在輸入回路與輸入電壓ui的共同作用下使得凈輸入電壓uid=ui-uf，放大器的凈輸入信號比輸入信號小，即uid

電壓、電流反饋的判斷:懂得判定反饋的極性之后，學(xué)會判定反饋的類型，才能更加有效的學(xué)習(xí)和掌握電路。根據(jù)反饋信號的取出方式，判定是電壓還是電流反饋;反饋信號是輸出電壓的一部分或是全部，即為電壓反饋型電路，但是如果反饋信號取自電流即為電流反饋。其實，我們可以根據(jù)電壓反饋可以穩(wěn)定電壓，電流反饋能夠穩(wěn)定電流的特性，得出判定是電流反饋還是電壓反饋的2種方法:①即反饋元件直接與輸出端相連的是電壓反饋。以圖1為例，反饋元件R2是與輸出u0端直接相連，所以這個電路是電壓式反饋電路。②是通過將輸出端短路，即將電阻RL兩端短路，令輸出u0=0即將輸出端直接對地短路。在將輸出端短路的情況下，如果反饋信號仍然存在，則為電流反饋電路。但是，很顯然，這里是沒有反饋信號存在，所以這個電路是電壓反饋類型。

串聯(lián)并聯(lián)反饋的判定:方法1:根據(jù)反饋的接入方式判定是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋;反饋信號uf與輸入信號ui在輸入回路串接，若反饋網(wǎng)絡(luò)直接與輸入端相連，以電壓形式疊加，即輸入信號和反饋信號加在放大電路不同輸入端的為串聯(lián)反饋。反饋信號if與輸入信號ii在輸入回路并接，以電流形式疊加，輸入信號和反饋信號加在放大電路的同一輸入端的為并聯(lián)反饋。以圖2來加以說明。

根據(jù)以上分析可知，圖2中反饋元件RF和輸入元件R1直接相連，故此電路為并聯(lián)反饋;而輸入信號和反饋信號加在放大電路的不同輸入端的為串聯(lián)反饋。

交直流反饋的判定:按照反饋信號的成分來劃分，放大電路中存在著直流分量和交流分量，反饋信號也是如此。若反饋信號僅有交流成分，則僅對輸入回路中的交流成分有影響，即為交流反饋;若反饋信號僅有直流成分，則僅對輸入回路中的直流有影響，即為直流反饋。將圖1稍加改進，在圖1中的R2和反相輸入端之間加一個電容C1起到隔直流，通交流的作用，沒有直流成分在電路中產(chǎn)生作用，只有交流成分對回路產(chǎn)生影響，所以改進后的圖1(加入電容后)電路是交流反饋電路。

2 四種基本負反饋類型的判定

在上述各種類型反饋電路中，我們將主要學(xué)習(xí)其中的負反饋電路。這樣，我們將輸出端采樣與輸入端疊加兩方面考慮，實際的負反饋放大器可以分為如下4種基本類型——電流并聯(lián)、電流串聯(lián)、電壓并聯(lián)和電壓串聯(lián)。為了對這四種基本負反饋的性能有更深的了解，下面將以具體反饋電路為例，對以上類型進行具體判定。

2.1 電流并聯(lián)負反饋

①設(shè)輸入信號ui(ii)瞬時極性為正，則輸出信號u0的瞬時極性為負，流經(jīng)RF的電流(反饋信號)if的方向與圖示參考方向相同，即if瞬時極性為正，凈輸入信號id與沒有反饋時相比減小了，即反饋信號削弱了輸入信號的作用，故為負反饋。

②將輸出端交流短路(如下圖黑粗線部分所示)，盡管u0=0，但輸出電流i0仍隨輸入信號而改變，在R上仍有反饋電壓uf產(chǎn)生，故可判定不是電壓反饋，而是電流反饋。

③輸入信號ii加在集成運算放大器的反相輸入端和地之間，而反饋信號if也加在集成運算放大器的反相輸入端和地之間，在同一點，故為并聯(lián)反饋。(如圖3所示)

2.2 電流串聯(lián)負反饋

①設(shè)輸入信號ui瞬時極性為正，則輸出信號u0的瞬時極性為正，經(jīng)Rf返送回反相輸入端，反饋信號uf的瞬時極性為正，凈輸入信號ud與沒有反饋時相比減小了，即反饋信號削弱了輸入信號的作用，故為負反饋。

②將輸出端交流短路，盡管u0=0 ，但輸出電流i0仍隨輸入信號而改變，在R上仍有反饋電壓uf產(chǎn)生，故可判定不是電壓反饋，而是電流反饋。

③輸入信號ui加在集成運算放大器的同相輸入端和地之間，而反饋信號uf加在集成運算放大器的反相輸入端和地之間，不在同一點，故為串聯(lián)反饋。(如圖4所示)

2.3 電壓并聯(lián)負反饋

①設(shè)輸入信號ui(ii)瞬時極性為正，則輸出信號u0的瞬時極性為負，流經(jīng)Rf的電流(反饋信號)if的方向與圖示參考方向相同，即if瞬時極性為正，凈輸入信號id與沒有反饋時相比減小了，即反饋信號削弱了輸入信號的作用，故為負反饋。

②將輸出端交流短路，Rf直接接地，反饋電流if=0，即反饋信號消失，故為電壓反饋。

③輸入信號ii加在集成運算放大器的反相輸入端和地之間，而反饋信號if也加在集成運算放大器的反相輸入端和地之間，在同一點，故為并聯(lián)反饋。(如圖5所示)

2.4 電壓串聯(lián)負反饋

①設(shè)輸入信號瞬時極性為正，則輸出信號u0的瞬時極性為正，經(jīng)Rf返送回反相輸入端，反饋信號uf的瞬時極性為正，凈輸入信號ud與沒有反饋時相比減小了，即反饋信號削弱了輸入信號的作用，故為負反饋。

②將輸出端交流短路，Rf直接接地，反饋電壓uf=0，即反饋信號消失，故為電壓反饋。

③輸入信號ui加在集成運算放大器的同相輸入端和地之間，而反饋信號uf加在集成運算放大器的反相輸入端和地之間，不在同一點，故為串聯(lián)反饋。(如圖6所示)

3 結(jié)束語

由于在反饋放大器中，不同類型的反饋具有不同的規(guī)律性，對電路性能的影響也各不相同。只有首先學(xué)習(xí)反饋的分類，掌握反饋的具體判定方式，才能在實際工作中正確利用或處理反饋。而我們在討論中著重討論負反饋是因為可以穩(wěn)定相應(yīng)的輸出變量，還可改變輸入、輸出電阻。引入反饋還會使放大倍數(shù)穩(wěn)定，展寬通頻帶，減小非線性失真。