反馈类型判断方法的剖析

蒋先伟， 范程华， 鲁世斌， 陈明生

（合肥师范学院物理与电子工程系，安徽 合肥 230061）

反馈类型判断方法的剖析

蒋先伟， 范程华， 鲁世斌， 陈明生

（合肥师范学院物理与电子工程系，安徽 合肥 230061）

反馈类型的判断一直是电子技术教学过程中的重点和难点之一。文中在分析了反馈的概念和分类之后，结合具体实例加以剖析，总结出了一条简单、快速、准确的判断规则。教学实践证明能有效的提高学生的学习效率。

负反馈；放大电路；判断方法；瞬时极性

1 引言

自1928年H．Blark提出反馈放大器以来，反馈理论已从电子学领域扩展应用到工业、经济的各个领域中。利用负反馈的自动调节作用可以显著的改善放大电路的性能，而正反馈在放大电路中应用很少，主要应用在振荡电路中［1］。放大电路中“反馈类型的判断”这一内容往往是学生学习时的一个难点。大部分教材中通常根据各种反馈类型的定义进行判断，这种定义法虽然物理概念清晰，但可操作性较差，学生往往不易接受。因此，如何使学生在掌握了各种反馈类型的物理概念之后，正确地掌握反馈类型的判断方法，是放大电路教学中一个值得探讨的问题。同时，反馈电路的组态较多，电路类型变化形式复杂，需要有很扎实的电路基础知识加以综合来分析判断。

掌握反馈的基本概念和判别方法是判断负反馈放大电路组态的基础，判断放大电路反馈组态是定量分析放大电路性能参数的基础，在此基础上才能掌握每一种组态的输入电阻和输出电阻的不同，是进行电路改造与设计的基础，因此需要对负反馈进行深入的研究。

2 反馈组态类型的判断

2．1 反馈的概念及分类

所谓反馈是指将放大电路输出端的信号（电压或电流）的一部分或全部按一定路径回送到输入端的过程。反馈的类型很多，根据反馈信号的极性与原输入信号的极性不同，可分为正反馈和负反馈；根据反馈信号的取样对象不同，可分为电压反馈和电流反馈；根据反馈电路在放大电路输入端的连接方式不同，可分为串联反馈和并联反馈［2］。若要使学生既能掌握反馈类型的判断方法又能正确地判断出反馈放大电路的反馈类型，必须向学生介绍清楚以上反馈的概念及分类。

2．2 判断电路中有无反馈元件

对于放大电路中负反馈类型的判别，首先应确定电路中是否存在反馈，这是学生遇到的一个难点。观察分析电路中是否有把输出和输入回路连接起来的网络，且该网络中必须没接信号参考地的点或者接直流电源的点，一般反馈电路是由电阻、电容或电感等元件构成，对于晶体三极管构成的放大电路是一种特殊情况，虽然没有直接从输出端引回输入端的连线，但是发射极电阻是输入回路和输出回路的公共支路，它可以把输出电压或电流的变化信号送回输入端，具有反馈作用。

图（1）所示电路中，电阻Rf将输出信号反馈送入到反相输入端，导致净输入量in＝i1－if，所以该电路中引入了反馈。而图（2）所示电路中，虽然有电阻R跨接在集成运放的输出端和同相输入端之间，但是同相输入端接地，导致输出信号不会作用于输入回路中，因此该电路中没有引入反馈信号［3］。

图1

图2

2．3 正、负反馈的判断方法

为讨论方便，将放大电路分为两大类型，一类是由晶体管（场效应管）构成的放大电路；一类是由集成运算放大器构成的放大电路。对于第一类放大电路，要明确放大电路三种组态的特点，即共发射极、共集电极、共基极（共源、共漏、共栅）放大电路各自的输出与输入之间的相位关系；其中，共射极电路是基极输入、集电极输出，输出与输入是反相的关系；共集电极电路是基极输入、发射极输出，输出与输入同相关系；共基极电路是发射极输入、集电极输出，输出与输入同相关系。在判断放大电路组态时有不少学生容易把共发射极和共集电极电路混淆，应该由交流通路来判断放大电路的组态，因此必须强化这些基础知识。对于第二类集成运放，需要掌握从同相端输入的信号与输出同相；从反相端输入的信号与输出反相。只有在判断出该反馈网络是负反馈放大电路之后，才能判断其反馈类型。因此我们先对放大电路进行正、负反馈的判断。判断正、负反馈通常采用“瞬时电压极性法［1］”。具体方法为：假定放大电路中的输入信号在某一瞬时的极性为正“⊕”（相对于共同端而言）（正半周或增加时为正，用“⊕”表示），然后顺着信号的传输方向，确定基本放大电路有关点对地的瞬时极性，再由输出端通过反馈网络确定反馈支路中各点对地电位的瞬时极性以及反馈信号在输入端的极性，最后通过比较反馈信号与原输入信号的瞬时极性来判断净输入信号是增强还是减弱，如果是增强则为正反馈，若是减弱则为负反馈。通过对多种类型放大电路的分析，可以总结出以下规则：（1）反馈信号和输入信号接于输入回路同一点时，瞬时极性相同的为正反馈，瞬时极性相反的为负反馈。（2）反馈信号和输入信号不接于输入回路的同一点时，瞬时极性相同的为负反馈，瞬时极性相反的是正反馈。

2．4 电压反馈和电流反馈的判断方法

放大电路是电压反馈还是电流反馈应该从反馈网络所在的输出端加以判断，与输入端的连接方式无关。一般的方法有：（1）把放大电路的信号输出端对地短路后，即输出信号电压为零。此时，如果反馈信号（电压或电流）也为零，即反馈信号消失，则是电压反馈；如果反馈信号（电压或电流）不为零，即反馈信号不消失，则是电流反馈。（2）通过定义，即在输出端，若反馈网络与基本放大电路、负载并联连接，反馈信号取样于输出电压，则为电压反馈；若反馈网络与基本放大电路、负载串联连接，反馈信号取样于输出电流，则为电流反馈。这两种方法在判断时比较繁琐，尤其对于初学者，经常混淆导致发生错误。对于电压和电流反馈的判断，可以采用下面这条简单快速的判断规则：（3）根据反馈信号与输出信号的连接方式来判断，若反馈信号取自输出端或输出端的分压端为电压反馈，若反馈信号取自非输出端则为电流反馈。

2．5 串联反馈和并联反馈的判断方法

放大电路是串联反馈还是并联反馈应该从反馈网络所在的输入端加以判断，与输出端的连接方式无关。一般的方法有：（1）在输入端，若反馈网络与基本放大电路串联连接，实现输入电压和反馈电压的叠加，则为串联反馈；若反馈网络与基本放大电路并联连接，实现输入电流和反馈电流的叠加，则为并联反馈。串联反馈和并联反馈的判断，也有一条简单快速的判断规则：（2）根据反馈信号与输入信号的连接方式来判断，若反馈信号与输入信号接在不同的节点为串联反馈，在同一个节点则为并联反馈。

3 负反馈的实例

实际的反馈放大电路，其反馈通路可能不止一条，因此先讨论本级反馈与级间反馈的区别。若反馈信号取自本级的输出，回送到本级的输入回路，则称为本级反馈；若反馈信号取自后级的输出，回送到前级的输入回路，则称为级间反馈。反馈类型的判断通常指的是级间反馈。

如图3所示，该电路是一个两级放大电路，每一级均为共射极接法。下面根据反馈类型的判断方法来确定它的反馈类型。

（1）反馈元件（网络）

从图中可以看出，该电路中包含本级反馈和级间反馈。其中，第二级晶体管V2中，发射极电阻RE是第二级输出回路与第二级输入回路的公共电阻，因而是本级反馈元件；Rf是级间反馈电阻，将第二级的输出信号取回送入到第一级的输入端。这里主要讨论级间反馈。

（2）确定正、负反馈

用瞬时极性法确定并标出电路中各关键点电位的瞬时极性，如图3所示。这里注意该电路是共射极电路，输出与输入信号之间是反相的关系。由于输入端为⊕，输出端为⊖，所以反馈电流由正指向负。则可判断该电路是负反馈。

（3）确定电压反馈、电流反馈

采用规则法来判断，输出信号取自集电极，而反馈信号取自发射极，反馈信号不是取自输出端或输出端的分压端，因而是电流反馈。采用这种方法比定义法判断简单快速的多。

（4）确定串联反馈、并联反馈

采用规则法来判断，输入信号接在晶体管V1的基极，反馈信号也送回到晶体管V1的基极，两个信号接在同一点，同时实现的是电流的叠加，因而是并联反馈。

综合以上分析讨论，在该电路中反馈元件Rf引入的反馈类型是电流并联负反馈。

图3 负反馈放大电路

4 结束语

电路中引入负反馈后，可以稳定电压放大倍数，改变输入电阻、输出电阻，扩展频带，减小非线性失真等。掌握负反馈的这些特性，在设计电路中有着非常关键的作用。例如，如何提高放大电路带负载的能力呢？我们知道输出电阻的大小影响着电路带负载的能力，因此设计关键取决于输出端的反馈类型，可以采用电压负反馈的形式。在课堂讲解中，针对负反馈组态的判断这个重点、难点问题，通过具体实例结合概念来分析，并加以总结，把一些典型电路以及容易混淆的电路分成类，使学生很明白的区分出每种反馈电路的特点。同时，理论与实验相结合，提高电子类学生的分析问题能力和动手操作能力。

［1］ 谢嘉奎．电子电路线性部分（第四版）［M］．北京：高等教育出版社，2002：273-276．

［2］ 胡宴如．模拟电子技术（第3版）［M］．北京：高等教育出版社，2008：132-133．

［3］ 熊旭军，李忠等．放大电路反馈类型的判断方法［J］．甘肃科技，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年高校省级优秀青年人才基金一般项目（2011SQRL130）

蒋先伟（1983－），女，安徽五河人，合肥师范学院物理与电子工程系教师，研究方向：电路与系统。