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放大电路中反馈的基本概念与类型判断方法(教案)

反馈在电路中的应用十分广泛，特别是在精度、稳定性等方面要求较高的场合，往往通过引入含有负反馈的放大电路，以达到提高输出信号稳定度、改善电路工作性能（例如，提高放大倍数的稳定性、改善波形失真、增加频带宽度、改变放大电路的输入电阻和输出电阻等）的目的。
反馈是指将电路输出信号（电压或电流）的一部分或全部，通过一定形式的反馈网络送回到输入回路，使得净输入信号发生变化从而影响输出信号的过程。
引入反馈的放大电路称为反馈放大电路，它由基本放大电路A和反馈网络F构成，如图所示。

图1 反馈放大电路的组成框图
反馈放大电路中，是反馈放大电路的原输入信号，为输出信号，是反馈信号，是基本放大电路的净输入信号。基本放大电路A实现信号的正向传输，反馈网络F则将部分或全部输出信号反向传输到输入端。

判断一个放大电路中是否存在反馈的方法是：观察放大电路中有无反馈通路，即观察放大电路输出回路与输入回路之间是否有电路元件起桥梁作用。若有，则存在反馈通路，即电路为反馈放大电路；反之，则无反馈通路，即电路为开环放大电路。
根据反馈信号与原输入信号的合成类型（相加或相减，反馈极性），可将反馈电路分为正反馈与反馈；根据反馈信号中所含成分的不同，可将反馈电路分为直流反馈与交流反馈；根据反馈信号与原输入信号在放大电路输入端合成方式的不同，可将反馈电路分为串联反馈与并联反馈；根据输出信号反馈端采样方式的不同，可将反馈电路分为电压反馈与电流反馈。为了正确分析反馈对电路性能的影响，首先必须知道如何来区别和判断反馈的类型。

1.直流反馈与交流反馈的判断
仅在放大电路直流通路中存在的反馈称为直流反馈。直流反馈影响放大电路的直流性能，如直流负反馈能稳定静态工作点。
仅在放大电路交流通路中存在的反馈称为交流反馈。交流反馈影响放大电路的交流性能，如增益、输入电阻、输出电阻及带宽等。
在放大电路交直流通路中均存在的反馈，称为交直流反馈。
例：

图2 直流反馈放大电路
根据电容C对直流信号可视为开路、交流信号可视为短路的特性（“隔直通交”），分为画出其直流通路（图2-1）和交流通路（图2-2）可知：仅在该电路的直流通路中存在反馈，因而该电路为直流反馈放大电路。

图2-1 图2的直流通路 图2-2 图2的交流通路
例：

图3 交流反馈放大电路
根据电容C对直流信号可视为开路、交流信号可视为短路的特性（“隔直通交”），分为画出其直流通路和交流通路可知：仅在该电路的交流通路中存在反馈，因而该电路为交流反馈放大电路。
例：

图4 交直流反馈放大电路

通常情况下，利用电容的“隔直（流）通交（流）”特性来判断放大电路是直流反馈还是交流反馈。如果反馈通路中的电容一端接地，则该电路为直流反馈放大电路；如果电容串连在反馈通路中，则该电路为交流反馈放大电路；如果反馈通路中只有电阻或只有导线，则该电路为交直流反馈放大电路。
2.正反馈与负反馈的判断
由反馈放大电路的组成框图可知，反馈信号送回到输入回路与原输入信号共同作用后，对净输入信号的影响有两种结果：一种是使净输入信号的变化得到增强，这种反馈称为正反馈；另一种是使净输入信号的变化得以削弱，这种反馈称为负反馈。
判断反馈极性的基本方法是瞬时变化极性法，简称瞬时极性法。具体做法是：首先将反馈支路与输入回路断开，再假定原输入信号在某一瞬时变化的极性为正（相对于公共参考端而言，“GND”），根据各种基本放大电路的输出信号与输入信号之间的相位关系，顺着信号的输出方向，逐级标出放大电路中各有关点电位的瞬时极性，最后判断反馈信号是削弱还是增强了净输入信号的变化量，如果是增强则为正反馈，如果是削弱则为负反馈。
放大电路通常由三极管或运算放大器构成。运用瞬时极性法判定放大电路中各点电位的瞬时极性时，首先必须熟练掌握三极管三种基本电路组态的判定与相应组态输出信号电压与输入信号电压之间的相位关系以及运算放大器输出端信号与输入端信号之间的相位关系。

(a) 共射极 （b）共集电极 （c）共基极
图5 三极管放大电路中各电极之间的相位关系
运算放大器构成的放大电路中，运算放大器输出端信号与同相输入端信号的相位相同；运算放大器输出端信号与反向输入端信号的相位相反。
（运算放大器同相输入端与反向输入端的定义）
判断正反馈与负反馈的直观法：
『定义：将与原输入信号相接的电极或输入端称为输入节点，剩余的电极或输入端称为非输入节点。』
当反馈信号接入输入节点时，若反馈信号与原输入信号的瞬时极性相同，则为正反馈，若反馈信号与原输入信号的瞬时极性相反，则为负反馈；当反馈信号接入非输入节点时，若反馈信号与原输入信号的瞬时极性相同，则为负反馈，若反馈信号与原输入信号的瞬时极性相反，则为正反馈。

(a) 三极管构成的正反馈放大电路

(b) 三极管构成的负反馈放大电路

(c) 运放构成的负反馈放大电路 (d) 运放构成的正反馈放大电路
图6 正负反馈放大电路
3.串联反馈与并联反馈的判断
串联反馈与并联反馈反映的是反馈信号与输入回路之间的关系，即是串联反馈还是并联反馈由反馈网络在放大电路输入端的连接方式判定。
串联反馈与并联反馈的判断方法一：反馈信号为电压信号时电路为串联反馈放大电路；当反馈信号为电流信号时，电路为并联反馈放大电路。
判断串联反馈与并联反馈的直观法：若反馈信号与原输入信号在同一输入节点，则为并联反馈；若反馈信号与原输入信号不在同一输入节点，则为串联反馈。

（a）三极管构成的并联反馈放大电路

（b）运放构成的串联反馈放大电路
图7 串并联反馈放大电路
4.电压反馈与电流反馈的判断
电压反馈与电流反馈反映的是反馈信号与输出回路之间的关系，即电压反馈与电流反馈由反馈网络在放大电路输出端的取样对象决定。
在电压反馈放大电路中，反馈信号取自输出电压，并与之成比例；在电流反馈放大电路中，反馈信号取自输出电流并与之成比例。
判断电压反馈与电流反馈的常用方法（“输出短路法”）：假定输出电压为0，若反馈信号也随之为0，则为电压反馈；若反馈信号不为0，则为电流反馈。
判断电压反馈与电流反馈的直观法：
『定义：将与输出信号相接的电极或运算放大电路中负载电阻的上端称为输出节点，剩余的电极或运算放大电路中负载电阻的下端称为非输出节点。』
若反馈信号由反馈网络直接取自输出节点，则为电压反馈；若反馈信号由反馈网络取自非输出节点，则为电流反馈。
即判断放大电路是电压反馈还是电流反馈时，只需观察反馈网络与输出节点之间的关系。若反馈网络与输出信号节点直接相连，则为电压反馈；否则，则为电流反馈。

（a）电压反馈放大电路

（b）电流反馈放大电路
图8 电压电流反馈放大电路

例：
有反馈元件，为反馈放大电路；
反馈仅存在于交流通路中，为交流反馈；
直观判断法：
标出各节点瞬时极性，反馈信号与原输入信号的瞬时极性相同，反馈信号接入非输入节点，为负反馈；
输入端为电压求和，为串联反馈；
输出端为电压取样，为电压反馈；
综上分析，该电路为交流电压串联负反馈放大电路。

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