對反饋放大電路類型判定方法的研究

摘 要：反饋放大電路由基本放大電路和反饋網絡組成，反饋橋梁是反饋網絡的一部分或全部。反饋放大電路類型的判定方法是：反饋橋梁的一端連接在輸出電壓的“上端”(或“下端”)就形成電壓(或電流)反饋，反饋橋梁的另一端連接輸入信號的“前端”(或“后端”)就形成并聯(或串聯)反饋，再利用瞬時極性法確定使凈輸入量減小(或增大)的反饋為負反饋(或正反饋)。此方法能快速地判定出反饋放大電路的類型。

關鍵詞：反饋橋梁； 反饋類型； 判斷方法； 電流電壓反饋； 串聯并聯反饋； 正負反饋

中圖分類號：TN72134 文獻標識碼：A 文章編號：1004373X(2012)09017303

反饋放大電路是電子電路技術的重要內容。在放大電路中引入不同類型的反饋，可以實現改善電路性能或建立振蕩的功能，其中正確選擇反饋類型是關鍵。本人與課程組成員一起，總結出了一種判定反饋放大電路類型的方法，它是根據電路的結構從較宏觀的角度來判定反饋放大電路類型的。我們在教學中使用該方法多年，對反饋放大電路類型的判定簡單、準確。

1 反饋放大電路的基本概念

在電子電路中，所謂反饋，就是將放大電路的輸出量(電壓或電流)的一部分或全部，通過某種電路(稱為反饋網絡)送回到輸入回路，與外部所加輸入信號共同形成放大電路的輸入信號(電壓或電流)，以影響輸出量(電壓或電流)的過程。反饋體現了輸出信號對輸入信號的反作用［1］。

反饋有正、負之分。正反饋能提高增益，但會使放大電路的工作穩定度、失真度、頻率特性等性能變壞；負反饋雖然降低了放大電路的增益，但卻使放大電路許多方面的性能得到改善，利用負反饋技術還可以構成各種運算電路。所以在實際放大電路中均引人負反饋，而正反饋主要用在振蕩電路中［2］。

反饋還有直流反饋和交流反饋之分，直流負反饋改善放大電路的直流性能，常用以穩定靜態工作點；交流負反饋改善放大電路的動態性能。在很多電路中，常常是交、直流反饋兼而有之［1］。

2 反饋放大電路結構模型

為判定反饋放大電路的類型，建立了如圖1所示的反饋電路結構模型。

模型說明：反饋放大電路由基本放大電路和反饋網絡組成，基本放大電路的兩個輸入端分別定義為“輸入信號的前端”(簡稱為“前端”)和“輸入信號的后端”(簡稱為“后端”)；“前端”與“后端”的電位差就是送到基本放大電路的凈輸入電壓uid；放大電路的輸出端分為“輸出電壓的上端”(簡稱為“上端”)和“輸出電壓的下端”(簡稱為“下端”)［3］；圖中的小長方形表示反饋橋梁，它是反饋網絡的一部分或全部。反饋橋梁也有兩個端子，它的右端若與輸出電壓的“上端”相連接，就構成了電壓反饋，若與輸出電壓的“下端”相連接就構成了電流反饋(注意：形成電流反饋時，下端不能直接接地，應該接一個電阻，否則就無反饋了)；圖中反饋橋梁的左端與輸入回路連接，連接方式有串聯和并聯兩種，如果與輸入信號的“后端”相連接，反饋信號則以電壓的形式與凈輸入電壓uid相加減，構成串聯反饋，若與輸入信號的“前端”相連接，反饋信號則以電流的形式與輸入電流ii分流(相加減)后，以凈輸入電流iid送入基本放大電路，就構成了并聯反饋。因此反饋的基本類型有四種，即電壓串聯反饋、電壓并聯反饋、電流串聯反饋和電流并聯反饋。

(1) 找反饋橋梁，確定反饋網絡。反饋橋梁是直接連接輸出和輸入的最短路徑，它跟輸出和輸入的其他公共部分一起統稱為反饋網絡。反饋橋梁可以從輸入端開始采取“順藤摸瓜”的辦法向輸出端尋找。

(2) 判斷反饋的基本形式。反饋橋梁在輸出端連接輸出電壓的“上端”(或“下端”)，就形成電壓反饋(或電流反饋)；反饋橋梁在輸入端連接輸入信號的“前端”(或“后端”)就為并聯反饋(或串聯反饋)。

(3) 判定反饋極性。用瞬時極性法判定是正反饋還是負反饋。具體方法是：先假設輸入電壓信號ui在某一瞬時的極性為正(相對于參考地而言)，并用標記，然后順著信號的傳輸方向，逐步推出輸出信號和反饋信號的瞬時極性(并用或標記)，最后判定反饋信號是增強還是削弱了凈輸入信號，如果是削弱，則為負反饋，如果是增強，則是正反饋。

(4) 判定交、直流反饋。信號取樣后經過反饋網絡送往輸入端只有直流的是直流反饋，只有交流的為交流反饋。交、直流反饋的判斷較容易，下面舉例說明判斷反饋的類型時，交、直流反饋不作討論。

4 應用舉例

在以下的討論中，為簡便起見，對于多級放大電路，只討論級間反饋。

要求判定圖2的反饋類型［2］。此反饋放大電路中基本放大電路的核心元件是集成運放，該電路集成運放的反相端和同相端分別是輸入信號的“前端”和“后端”，負載RL的兩端分別是輸出電壓的“上端”和“下端”。根據步驟(1)，反饋橋梁是R2所在支路， 反饋網絡由R2，R3所在支路構成。由步驟(2)，反饋橋梁的一端與輸出電壓的“下端”相連形成電流反饋，另一端連接輸入信號的“前端”與輸入信號ii分流形成并聯反饋，反饋的基本類型是電流并聯反饋；由步驟(3)，設ui的瞬時極性為，此刻反饋橋梁的在輸入端的極性為，在輸出端的極性為，反饋電流if是從信號前端的節點流出，使凈輸入量iid減小，故為負反饋。因此反饋類型是電流并聯負反饋。

反饋網絡為Rf和R4所在支路，反饋橋梁Rf所在支路在輸出端連接輸出電壓的“上端”形成電壓反饋，在輸入端連接輸入信號的“前端”，與輸入信號分流形成并聯反饋，故反饋的基本類型是電壓并聯反饋；利用瞬時極性法，設輸入信號“前端”(即集成運放的同相輸入端P點)為，則集成運放的輸出為，復合管的射極即輸出電壓的“上端”D點也為，雖然反饋橋梁的兩端P、D都為正，但在輸入端P點的電位有一個微小的升高，經過放大之后，在輸出端D點的電位則會有一個很大的提升，這樣反饋橋梁在輸出端的電位就高于輸入端的電位，于是反饋電流if就流入節點P，使凈輸入量iid增大，形成正反饋?？偟姆答侇愋褪请妷翰⒙撜答?。

此電路圖如果斷開A，P兩點之間的連線，并使A、N相連接，則反饋橋梁仍然是Rf所在支路，反饋網絡由Rf及R2所在電路構成。反饋橋梁的一端接輸出電壓的“上端”，另一端接輸入信號的“后端”形成電壓串聯反饋，再利用瞬時極性法，很容易判斷出電路的反饋類型為電壓串聯負反饋。

反饋橋梁是集成運放A3及其外圍元件組成的電路，它與R8，R7，R3，R4等構成反饋網絡。反饋橋梁在輸出端的連接點D，采樣輸出電壓，取出uo的一部分(R4上的電壓)，形成電壓反饋。注意：若反饋橋梁在輸出端不能明顯地看出連接的是輸出電壓的“上端”還是“下端”時，可以令“上端”接地，使輸出電壓為零，如果反饋信號消失就是電壓反饋，否則是電流反饋，此處若使集成運放的輸出端接地，則uo為零，D點電壓也為零，反饋信號就不存在，故為電壓反饋；反饋橋梁在輸入端連接點P點即輸入信號的“下端”形成串聯反饋；設ui的瞬時極性為，從圖中可以看出，經過一系列的電位移動及變化，此時送到輸入回路的反饋電壓uf(R8上的電壓)的極性為，使凈輸入信號uid減少(存在等式ui=uid+uf，當ui有微小的升高，uf就有較大的升高，從而使uid減小)，形成負反饋。因此該電路的反饋類型為電壓串聯負反饋。

明顯地看出，反饋橋梁Cf，Rf所在支路在輸出端連接的E2點，不是輸出電壓的“上端”，不是進行電壓采樣，故不是電壓反饋。而采樣的不是電壓，就是電流，所以此處接的是電流反饋。此處也可以令負載RL短路，使uo為零，發現反饋依然存在，由此判斷為電流反饋；反饋橋梁在輸入端接信號的“下端”E1點，反饋電流在Re1上轉化為電壓形式uf與凈輸入電壓uid(注意uid=ube1)相加減，形成串聯反饋；設輸入信號端的瞬時極性為，經過一系列電位移動及變化，使E1點的反饋極性為，使凈輸入量uid增大，形成正反饋。所以電路的級間反饋的類型為電流串聯正反饋。如果這時滿足電路正常工作條件，加上輸入信號，用示波器觀察輸出信號波形，就會出現波形向上(或向下)翻滾而無法讀數的現象，再次說明放大電路若接成了正反饋，就會使放大電路的性能變壞。

若要構成負反饋，可以使反饋橋梁的端點改接。例如：保持B點與E2點的連接不變，斷開A點與E1點的連線而使A點與B1點相連接，就構成了電流并聯負反饋。再如：保持A點與E1點的連接不變，斷開B點與E2點的連線使B點與D點相連接，就構成了電壓串聯負反饋。

參 考 文 獻

［1］ 徐安靜.模擬電子技術［M］.北京：清華大學出版社，2008.

［2］ 胡宴如.模擬電子技術［M］.2版.北京：高等教育出版社，2009.

［3］ 鄧寬林.反饋電路的判別方法［J］.十堰職業技術學院學報，2003，16(2)：7879.

［4］ 陳大欽.電子技術基礎:模擬部分教師手冊［M］.4版.北京：高等教育出版社，2003.

［5］ 童詩白.模擬電子技術基礎［M］.3版.北京：高等教育出版社，2003.

［6］ 康華光.電子技術基礎：模擬部分［M］.4版.北京：高等教育出版社，2002.

［7］ 胡宴如.模擬電子技術學習指導［M］.北京：高等教育出版社，2009.

［8］ 王小海.電子技術基礎實驗教程［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［9］ 胡宴如.模擬電子技術基礎［M］.北京：高等教育出版社，2004.

［10］ 馬積勛.模擬電子技術重點難點及典型題精解［M］.西安：西安交通大學出版社，2008.

作者簡介： 盧厚元 男，1962年出生，湖北武漢人，副教授。主要研究方向為電子技術的應用及教學。

2012年5月1日第35卷第9期

結 語

反饋類型的判定是分析和設計反饋放大電路的前提，在判定反饋放大電路的類型時，如果結合建立的反饋放大電路的結構模型，明確基本放大電路，找準反饋網絡和反饋橋梁，按步驟正確運用判斷方法，就能正確地判斷反饋類型。盡管關于反饋放大電路類型的判斷方法早就有人做過具有成果性的研究，而本文描述的判定反饋放大電路類型的方法著眼于電路的宏觀結構，使用更直觀，判定更簡捷、準確，提高了電路分析和設計的效率。