反饋類型判斷方法的剖析

蔣先偉， 范程華， 魯世斌， 陳明生

（合肥師范學院物理與電子工程系，安徽 合肥 230061）

反饋類型判斷方法的剖析

蔣先偉， 范程華， 魯世斌， 陳明生

（合肥師范學院物理與電子工程系，安徽 合肥 230061）

反饋類型的判斷一直是電子技術教學過程中的重點和難點之一。文中在分析了反饋的概念和分類之后，結合具體實例加以剖析，總結出了一條簡單、快速、準確的判斷規(guī)則。教學實踐證明能有效的提高學生的學習效率。

負反饋；放大電路；判斷方法；瞬時極性

1 引言

自1928年H．Blark提出反饋放大器以來，反饋理論已從電子學領域擴展應用到工業(yè)、經(jīng)濟的各個領域中。利用負反饋的自動調節(jié)作用可以顯著的改善放大電路的性能，而正反饋在放大電路中應用很少，主要應用在振蕩電路中［1］。放大電路中“反饋類型的判斷”這一內容往往是學生學習時的一個難點。大部分教材中通常根據(jù)各種反饋類型的定義進行判斷，這種定義法雖然物理概念清晰，但可操作性較差，學生往往不易接受。因此，如何使學生在掌握了各種反饋類型的物理概念之后，正確地掌握反饋類型的判斷方法，是放大電路教學中一個值得探討的問題。同時，反饋電路的組態(tài)較多，電路類型變化形式復雜，需要有很扎實的電路基礎知識加以綜合來分析判斷。

掌握反饋的基本概念和判別方法是判斷負反饋放大電路組態(tài)的基礎，判斷放大電路反饋組態(tài)是定量分析放大電路性能參數(shù)的基礎，在此基礎上才能掌握每一種組態(tài)的輸入電阻和輸出電阻的不同，是進行電路改造與設計的基礎，因此需要對負反饋進行深入的研究。

2 反饋組態(tài)類型的判斷

2．1 反饋的概念及分類

所謂反饋是指將放大電路輸出端的信號（電壓或電流）的一部分或全部按一定路徑回送到輸入端的過程。反饋的類型很多，根據(jù)反饋信號的極性與原輸入信號的極性不同，可分為正反饋和負反饋；根據(jù)反饋信號的取樣對象不同，可分為電壓反饋和電流反饋；根據(jù)反饋電路在放大電路輸入端的連接方式不同，可分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋［2］。若要使學生既能掌握反饋類型的判斷方法又能正確地判斷出反饋放大電路的反饋類型，必須向學生介紹清楚以上反饋的概念及分類。

2．2 判斷電路中有無反饋元件

對于放大電路中負反饋類型的判別，首先應確定電路中是否存在反饋，這是學生遇到的一個難點。觀察分析電路中是否有把輸出和輸入回路連接起來的網(wǎng)絡，且該網(wǎng)絡中必須沒接信號參考地的點或者接直流電源的點，一般反饋電路是由電阻、電容或電感等元件構成，對于晶體三極管構成的放大電路是一種特殊情況，雖然沒有直接從輸出端引回輸入端的連線，但是發(fā)射極電阻是輸入回路和輸出回路的公共支路，它可以把輸出電壓或電流的變化信號送回輸入端，具有反饋作用。

圖（1）所示電路中，電阻Rf將輸出信號反饋送入到反相輸入端，導致凈輸入量in＝i1－if，所以該電路中引入了反饋。而圖（2）所示電路中，雖然有電阻R跨接在集成運放的輸出端和同相輸入端之間，但是同相輸入端接地，導致輸出信號不會作用于輸入回路中，因此該電路中沒有引入反饋信號［3］。

圖1

圖2

2．3 正、負反饋的判斷方法

為討論方便，將放大電路分為兩大類型，一類是由晶體管（場效應管）構成的放大電路；一類是由集成運算放大器構成的放大電路。對于第一類放大電路，要明確放大電路三種組態(tài)的特點，即共發(fā)射極、共集電極、共基極（共源、共漏、共柵）放大電路各自的輸出與輸入之間的相位關系；其中，共射極電路是基極輸入、集電極輸出，輸出與輸入是反相的關系；共集電極電路是基極輸入、發(fā)射極輸出，輸出與輸入同相關系；共基極電路是發(fā)射極輸入、集電極輸出，輸出與輸入同相關系。在判斷放大電路組態(tài)時有不少學生容易把共發(fā)射極和共集電極電路混淆，應該由交流通路來判斷放大電路的組態(tài)，因此必須強化這些基礎知識。對于第二類集成運放，需要掌握從同相端輸入的信號與輸出同相；從反相端輸入的信號與輸出反相。只有在判斷出該反饋網(wǎng)絡是負反饋放大電路之后，才能判斷其反饋類型。因此我們先對放大電路進行正、負反饋的判斷。判斷正、負反饋通常采用“瞬時電壓極性法［1］”。具體方法為：假定放大電路中的輸入信號在某一瞬時的極性為正“⊕”（相對于共同端而言）（正半周或增加時為正，用“⊕”表示），然后順著信號的傳輸方向，確定基本放大電路有關點對地的瞬時極性，再由輸出端通過反饋網(wǎng)絡確定反饋支路中各點對地電位的瞬時極性以及反饋信號在輸入端的極性，最后通過比較反饋信號與原輸入信號的瞬時極性來判斷凈輸入信號是增強還是減弱，如果是增強則為正反饋，若是減弱則為負反饋。通過對多種類型放大電路的分析，可以總結出以下規(guī)則：（1）反饋信號和輸入信號接于輸入回路同一點時，瞬時極性相同的為正反饋，瞬時極性相反的為負反饋。（2）反饋信號和輸入信號不接于輸入回路的同一點時，瞬時極性相同的為負反饋，瞬時極性相反的是正反饋。

2．4 電壓反饋和電流反饋的判斷方法

放大電路是電壓反饋還是電流反饋應該從反饋網(wǎng)絡所在的輸出端加以判斷，與輸入端的連接方式無關。一般的方法有：（1）把放大電路的信號輸出端對地短路后，即輸出信號電壓為零。此時，如果反饋信號（電壓或電流）也為零，即反饋信號消失，則是電壓反饋；如果反饋信號（電壓或電流）不為零，即反饋信號不消失，則是電流反饋。（2）通過定義，即在輸出端，若反饋網(wǎng)絡與基本放大電路、負載并聯(lián)連接，反饋信號取樣于輸出電壓，則為電壓反饋；若反饋網(wǎng)絡與基本放大電路、負載串聯(lián)連接，反饋信號取樣于輸出電流，則為電流反饋。這兩種方法在判斷時比較繁瑣，尤其對于初學者，經(jīng)?；煜龑е掳l(fā)生錯誤。對于電壓和電流反饋的判斷，可以采用下面這條簡單快速的判斷規(guī)則：（3）根據(jù)反饋信號與輸出信號的連接方式來判斷，若反饋信號取自輸出端或輸出端的分壓端為電壓反饋，若反饋信號取自非輸出端則為電流反饋。

2．5 串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋的判斷方法

放大電路是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋應該從反饋網(wǎng)絡所在的輸入端加以判斷，與輸出端的連接方式無關。一般的方法有：（1）在輸入端，若反饋網(wǎng)絡與基本放大電路串聯(lián)連接，實現(xiàn)輸入電壓和反饋電壓的疊加，則為串聯(lián)反饋；若反饋網(wǎng)絡與基本放大電路并聯(lián)連接，實現(xiàn)輸入電流和反饋電流的疊加，則為并聯(lián)反饋。串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋的判斷，也有一條簡單快速的判斷規(guī)則：（2）根據(jù)反饋信號與輸入信號的連接方式來判斷，若反饋信號與輸入信號接在不同的節(jié)點為串聯(lián)反饋，在同一個節(jié)點則為并聯(lián)反饋。

3 負反饋的實例

實際的反饋放大電路，其反饋通路可能不止一條，因此先討論本級反饋與級間反饋的區(qū)別。若反饋信號取自本級的輸出，回送到本級的輸入回路，則稱為本級反饋；若反饋信號取自后級的輸出，回送到前級的輸入回路，則稱為級間反饋。反饋類型的判斷通常指的是級間反饋。

如圖3所示，該電路是一個兩級放大電路，每一級均為共射極接法。下面根據(jù)反饋類型的判斷方法來確定它的反饋類型。

（1）反饋元件（網(wǎng)絡）

從圖中可以看出，該電路中包含本級反饋和級間反饋。其中，第二級晶體管V2中，發(fā)射極電阻RE是第二級輸出回路與第二級輸入回路的公共電阻，因而是本級反饋元件；Rf是級間反饋電阻，將第二級的輸出信號取回送入到第一級的輸入端。這里主要討論級間反饋。

（2）確定正、負反饋

用瞬時極性法確定并標出電路中各關鍵點電位的瞬時極性，如圖3所示。這里注意該電路是共射極電路，輸出與輸入信號之間是反相的關系。由于輸入端為⊕，輸出端為?，所以反饋電流由正指向負。則可判斷該電路是負反饋。

（3）確定電壓反饋、電流反饋

采用規(guī)則法來判斷，輸出信號取自集電極，而反饋信號取自發(fā)射極，反饋信號不是取自輸出端或輸出端的分壓端，因而是電流反饋。采用這種方法比定義法判斷簡單快速的多。

（4）確定串聯(lián)反饋、并聯(lián)反饋

采用規(guī)則法來判斷，輸入信號接在晶體管V1的基極，反饋信號也送回到晶體管V1的基極，兩個信號接在同一點，同時實現(xiàn)的是電流的疊加，因而是并聯(lián)反饋。

綜合以上分析討論，在該電路中反饋元件Rf引入的反饋類型是電流并聯(lián)負反饋。

圖3 負反饋放大電路

4 結束語

電路中引入負反饋后，可以穩(wěn)定電壓放大倍數(shù)，改變輸入電阻、輸出電阻，擴展頻帶，減小非線性失真等。掌握負反饋的這些特性，在設計電路中有著非常關鍵的作用。例如，如何提高放大電路帶負載的能力呢？我們知道輸出電阻的大小影響著電路帶負載的能力，因此設計關鍵取決于輸出端的反饋類型，可以采用電壓負反饋的形式。在課堂講解中，針對負反饋組態(tài)的判斷這個重點、難點問題，通過具體實例結合概念來分析，并加以總結，把一些典型電路以及容易混淆的電路分成類，使學生很明白的區(qū)分出每種反饋電路的特點。同時，理論與實驗相結合，提高電子類學生的分析問題能力和動手操作能力。

［1］ 謝嘉奎．電子電路線性部分（第四版）［M］．北京：高等教育出版社，2002：273-276．

［2］ 胡宴如．模擬電子技術（第3版）［M］．北京：高等教育出版社，2008：132-133．

［3］ 熊旭軍，李忠等．放大電路反饋類型的判斷方法［J］．甘肅科技，2007，6（23）：113-114．

An Analysis on Judgment Method of Feedback Types

JIANG Xian-wei， FAN Cheng-hua， LU Shi-bin， CHEN Ming-sheng（Department of Physics and Electronic Engineering，Hefei Normal University，Hefei 230601，China）

The judgment of feedback type has been one of the difficulty and key points in the process of electronic technology teaching．Having analyzed the concept and classification of feedback，this paper summarizes a quick，simple and accurate judgment method with concrete examples，which has been proved by teaching practice can effectively improve students’learning efficiency．

negative feedback；amplifier；judgment method；instantaneous polarity

TN 721＋．2

A

1674-2273（2011）06-0023-03

2011－02－10

2011年高校省級優(yōu)秀青年人才基金一般項目（2011SQRL130）

蔣先偉（1983－），女，安徽五河人，合肥師范學院物理與電子工程系教師，研究方向：電路與系統(tǒng)。