放大电路负反馈分析与判断方法

陈和平，曾 鑫，冉 建

（1.川西钻探公司机电工程公司，四川遂宁 629000；2.川庆钻探工程有限公司设备处，四川成都 610051）

0 引言

放大电路受电源电压波动，温度、负载变化和外界干扰信号的影响，使放大电路无法正常工作，引入负反馈是一种有效的解决办法和手段。钻井现场整流器、逆变器、斩波器的控制电路板，PLC 开关电源，压力、温度、流量传感器等电气元件均引入负反馈放大电路。为了准确判断放大电路故障原因，快速维修解决现场电子设备问题，便于分析电子电路原理图，维修电工应熟练掌握基本放大电路的反馈方式和原理。负反馈电路在钻井电控电子设备应用十分广泛，因此重点探讨放大电路负反馈，为现场维修提供一种新的思路和帮助。

1 有无反馈的判断

判断放大电路有无反馈，关键是看电路的输入和输出之间是否有无电路联系，若有则有反馈，否则为无反馈。

1.1 分立元件放大电路反馈的判断

图1 为固定偏置共射极放大电路，放大元件T 的发射极直接与地短接，输入与输出之间没有交直流反馈通路，也没有反馈元件，所以没有反馈。图2 中，Re电阻将输入输出联系起来，Re电阻两端的电压ue受输出电压uo的影响，反馈电压ue又影响输入电压ui，所以该电路存在反馈。两个电路相似，不同只在细微之处，分析判断容易出错。

图1 固定偏置共射极放大电路

图2 带反馈的共射极放大电路

1.2 集成放大电路反馈的判断

图3、图4 两个集成放大电路极易混淆。图3 为同相输入放大电路，R2是接地的，与输入回路其实没有联系，所以该电路并无反馈。图4 中R2与R1共同作用，将输出电压uo进行分压后引入输入回路ui，R1是反馈电阻，所以该电路存在反馈。

图3 同相输入放大电路

图4 带反馈的放大电路

判断放大电路有无反馈的2 个环节是：①有无反馈通路；②有无反馈元件，居其一则电路存在反馈。对存在疑问的反馈放大电路，可以断开其与输入的联系，如果对净输入没有任何影响，该电路无反馈；如果断开后，电路的净输入增加或减少，则该电路存在反馈。

2 直流和交流反馈判断

直流和交流反馈判断指判断反馈信号是交流、直流，或是交直流都有。

2.1 直流反馈的判断

反馈回来的信号是直流，则为直流反馈（图5）。电容C3与电阻Re并联，将直流信号阻断，将交流信号短路，反馈电阻Re两端的反馈电压为直流，为放大器提供一个稳定的静态工作点，所以该电路只有直流反馈信号。

图5 直流反馈

2.2 交流反馈的判断

反馈回来的信号是交流，则为交流反馈（图6）。反馈支路C2将直流信号隔断，仅有交流信号通过，所以该电路仅存在交流反馈信号。

图6 交流反馈

2.3 交直流反馈都有的判断

图2、图4 中，反馈电阻Re和R1均存在交直流信号，所以交直流反馈同时存在。

判断反馈信号主要看反馈电路是否存在电容，同时看电容是否接地。对存在反馈的放大电路来说，若存在电容，电容未接地，电路只有交流反馈；若电容接地，则只有直流反馈；若无电容，电路交直流反馈都有。

3 正反馈和负反馈的判断

反馈量仅决定于输出的物理量。反馈信号使净输入增加，称为正反馈；反馈信号使净输入减少，称为负反馈。正反馈一般在震荡电路中用于波形的转换，负反馈一般用于放大电路中减小电路放大倍数，提高放大电路的稳定性。反馈回去的信号可以是电压或电流，无论是何种形式的反馈信号引回到输入端，总是与给定输入相加或相减，从而影响净输入。

3.1 正反馈的判断

根据瞬时极性法（图7），放大器为反相输入，ui输入为“+”，放大器输出为“-”，若断开反馈电路，并将输入端接地，此时输入信号uid将减小，同时输入减小，这种反馈电压使净输入电压增强，所以是正反馈。又如图8，节点b 的电流为输入电流Ii与反馈电流If之和，使净输入Iib增强，所以该电路也是正反馈。

图7 正反馈电路（集成运放）

图8 正反馈电路（三极管）

3.2 负反馈的判断

图9 中，放大器为同相输入，同样利用瞬时极性法，输入为“+”，输出为“+”，反馈uf为“+”，使输入信号削弱，所以为负反馈。图10中，输入为“+”，输出为“-”，同样使净输入减少，所以为负反馈。

图9 负反馈电路（集成运放）

图10 负反馈电路（三极管）

判断方法主要在于反馈信号引回至输入，是使净输入增加还是减少，如果使净输入增加则为正反馈，反之，净输入减少则为负反馈。同时可以采用“断开反馈电路”的方法判断，即断开后放大电路净输入量增加，则为负反馈；如果净输入量减少，则为正反馈。

4 电压反馈和电流反馈的判断

电压和电流反馈是指反馈取自输出端的是电压还是电流，其本质是反馈端口的输入与放大电路的输出连接方式。判断方法：将输出端负载短路，如信号存在则为电流反馈；电路输入端口没有反馈或反馈消失，则为电压反馈。将输出端负载断开，如果信号存在，则为电压反馈；如果没有反馈或反馈消失，则为电流反馈。

4.1 电压反馈的判断

反馈输入与放大电路输出是并联的，反馈信号取自放大电路输出的电压信号，将输出端负载RL两端短路，反馈输入信号消失，反馈输入与放大器输出负载是并联连接的，所以电路为电压反馈（图11）。

图11 电压反馈

4.2 电流反馈的判断

反馈回路串联在放大电路的输出回路中，若将输出端负载RL短路，反馈信号依然存在，反馈输入与放大器输出负载是串联连接的，反馈信号取自输出端的电流，所以该电路为电流反馈（图12）。

图12 电流反馈

判断反馈电路的分析方法可以采用输出端“短路法”与“开路法”。将输出端短路，无反馈信号为电压反馈，有反馈信号则为电流反馈。将输出端开路，无反馈信号为电流反馈，有反馈信号则为电压反馈。

5 串联反馈与并联反馈的判断

如果反馈与输入端是并联联结，反馈信号是以电流的形式与输入相叠加，这种联结方式称为并联反馈。如果反馈与输入端串联，反馈信号以电压的形式与输入相叠加，这种联结方式称为串联反馈。

5.1 串联反馈判断

将RL短路，反馈信号仍然存在，所以反馈信号取自输出端的电流信号，引回至输入端与信号源是以串联形式输入，且极性相同，使净输入减小，所以电路是串联负反馈（图13）。

图13 串联负反馈

5.2 并联反馈判断

反馈信号取自输出端的电压，反馈引回输入并同时加在放大器同一个输入端，且极性相反，使净输入电流减小，所以该电路为电压并联负反馈（图14）。

图14 并联负反馈

6 局部反馈和级间反馈的判断

一个多级放大电路，一般存在局部反馈和全局反馈，即本级反馈稳定自身工作点，同时存在级间反馈以影响整个放大电路的增益和稳定。图15为分立元件3 级放大电路，3级均有自身反馈网络，反馈元件分别是Re1、Re2、Re3，为各级提供稳定的静态工作点。Rf为电路的全局级间反馈电阻，将输出的电流信号引回至输入，在放大电路输入端以串联的形式与输入信号相叠加，极性与输入相同，为负反馈，所以该电路级间反馈为电流串联负反馈电路。

图15 3 级放大电路

7 放大电路四种组态的判断

图16a）中，反馈从输出取电压信号，通过输入端与输入信号以电流形式相叠加，在输入端，因为反馈信号与输入信号同时加在输入端的同一个端口，电压相同，净输入电流减小。其本质是将输出的电压转换为电流，所以该图为电压并联负反馈。同理，图16b）中，反馈取自输入端的电压，在输入端以电压的形式分别加在输入的两个端口，输入端净输入电压减小，所以该图为电压串联负反馈。图16c）中反馈信号取自输出端的电流，所以为电流并联负反馈。图16d）中电流串联负反馈。

图16 4 种放大电路

8 放大电路负反馈综合判断

判断反馈性质和反馈连接方式应根据具体实际电路进行分析，判断方法与前述方法相同。

8.1 分立元件放大电路反馈判断

图17 中，反馈网络Rf取自放大器输出引脚⑧的电压信号，引回至差分放大器的反相端③并同输入端相串联，反馈信号交直流都有，反馈输出在输入端是以电压形式相减，该电路为电压串联负反馈电路。

图17 差分放大电路串联负反馈

图18 中，反馈电阻Rf接在输出引脚⑧，取自输出的电流。反馈引入至差分放大器的同相输入②，与放大器接在同一个输入端，且极性相反，所以该电路为电流并联负反馈放大电路。

图18 差分放大电路串联负反馈

8.2 集成放大电路的反馈判断

图19 由集成放大电路组成的两级放大电路，A1和A2均由反相端输入。局部反馈：A1放大器局部负反馈为Rf1与A1的反相输入端相连，反馈信号为电压，与A1输入端串联且与输入极性相同，所以该电路为电压串联负反馈。级间反馈：反馈电阻Rf2接在A2的输出端，然后引至A1的同极性输入端，为并联反馈，反馈信号仍然为电压。根据瞬时极性法，为负反馈，所以该电路为电压并联负反馈电路。

图19 集成放大电路并联负反馈

9 结语

分析判断放大电路反馈的方法：①先找出电路中的反馈网络（反馈电阻）；②看反馈网络是否有电容存在，根据电容隔直通交的特性，判断反馈电路的交直流信号；③利用输出负载短路法或开路法判别，反馈取自输出电压则为电压反馈，取自输出电流则为电流反馈；④利用瞬时极性法判别，反馈量使净输入增加则为正反馈，使净输入减少则为负反馈；⑤判断反馈组态，反馈量与输入量以电压形式相叠加则为串联反馈，若反馈量与输入量以电流形式相叠加则为并联反馈。