負反饋電路的應用

韓曉英

（忻州職業技術學院，山西 忻州 034000）

負反饋電路的應用

韓曉英

（忻州職業技術學院，山西 忻州 034000）

通過對各類負反饋電路的分析，總結了各種負反饋的判斷和作用，同時，提出了對負反饋電路的新方法，使反饋放大電路的應用更具有實用性，也更加明確了負反饋電路的作用和意義。

反饋；負反饋

0 引言

在模擬電子技術中，負反饋占有相當重要的地位。而對負反饋的判斷和作用傳統的方法是根據反饋的定義和短路法進行判斷，但傳統的方法應用起來容易混淆。

1 反饋和負反饋的概念

1.1 反饋的定義

反饋就是把放大器輸出信號（電壓或電流）的一部分或全部用一定的方式送回到輸入端并與輸入信號（電壓或電流）相疊加，從而改變放大器性能的一種方法。這種電壓和電流從放大器的輸出端回送到輸入端的過程叫做反饋。

1.2 負反饋以及負反饋的類型

如果反饋信號削弱了原有輸入信號，使放大器的放大倍數減小，稱為負反饋。在實際應用中，負反饋的電路形式多種多樣，其特點各異。在輸出端，根據負反饋信號正比于輸出電壓或電流，可分為電壓負反饋和電流負反饋。同樣在輸入端，根據反饋電路與放大器輸入電路的連接方式，又可分為串聯負反饋和并聯負反饋。綜合考慮反饋電路與輸入及輸出回路的連接方式，負反饋的類型可歸納為：電流串聯負反饋、電壓串聯負反饋、電流并聯負反饋和電壓并聯負反饋。

2 反饋極性的判斷

判斷電路引入的反饋是正反饋還是負反饋，采用瞬時極性法。這種方法是：假定將反饋信號與放大器輸入端的連接斷開，然后假想在放大器輸入端加入一瞬時極性電壓，然后經過基本放大器的反饋網絡導出反饋電壓的瞬時極性或反饋電流的瞬時方向，并判斷反饋信號加到輸入端之后，放大器的凈輸入信號是增加還是削弱，若使凈輸入信號增強為正反饋，反之，則為負反饋。

例1：試用瞬時極性法判斷圖1所示電路的反饋極性。

解：在圖1a所示電路中，先斷開反饋支路，給反相輸入端加“”瞬時信號，集成運放放大后輸出端為“”信號，經反饋電阻Rf引回到反相輸入端為“?”，與原反相輸入端加的“⊕”信號相反，使凈輸入信號削弱，為負反饋。

在圖1 b所示電路中，假若給同相輸入端加“⊕”信號，運放輸出端為“⊕”信號，經反饋引回同相輸入端為“⊕”，與原同相輸入端加的“⊕”信號相同，使凈輸入信號加強，為正反饋。

在圖1 c所示電路中，假若給VT1基極加“⊕”信號，則其集電極是“?”，VT2基極是“?”，經過極間反饋元件Rf、Cf，回到VT1的基極信號也是“?”，與原輸入信號相反。使凈輸入信號削弱，是負反饋。

圖1 用瞬時極性法判別反饋極性

3 負反饋類型的判斷

一般的判斷是根據定義和短路法進行判斷，經過多年的教學經驗得出判斷的一般規律。

3.1 電壓反饋和電流反饋

按照反饋網絡中取樣對象是輸出電壓還是輸出電流的不同，可分為電壓反饋和電流反饋。其中電壓反饋的反饋信號取樣于輸出電壓，用以穩定輸出電壓；電流反饋的反饋信號取樣于輸出電流，用以穩定輸出電流。

在分立元件電路中，若輸出信號和反饋信號由同一端引出時是電壓反饋，否則為電流反饋。如圖1所示，電阻Re為反饋支路，它連在發射極，若輸出由集電極取出，即u01，則為電流反饋，若輸出由發射極取出，即u02，則為電壓反饋。

圖2 分立元件電路中電壓反饋和電流反饋

在集成運放組成的電路中，若輸出uo是輸出端對地的電壓，為電壓反饋；若輸出uo是經分壓后的一部分，則為電流反饋。如圖2所示，若輸出為u01，是電流反饋；若輸出為u02，是電壓反饋。

圖3 集成運放電路中的電壓反饋和電流反饋

3.2 串聯反饋和并聯反饋

按反饋信號與輸入信號在放大電路的輸入回路中的連接方式不同，可分為串聯反饋和并聯反饋。當輸入信號和反饋信號分別接在輸入的兩端上為串聯反饋；若接在同一端上為并聯反饋。如圖1中，Re為串聯反饋。

4 負反饋對放大電路性能的改善

負反饋對放大器性能的影響是多方面的，例如，能穩定輸出電壓、輸出電流和改變輸入電阻、輸出電阻。對于交流負反饋，不論是什么類型，都能穩定放大倍數、減小非線性失真、抑制放大器內部的噪聲等。不同類型的負反饋，對放大器性能的影響是不相同的。

4.1 提高放大倍數的穩定性

環境溫度的變化、器件的老化和更換以及負載的變化等多種原因，都能使電路元件參數和放大器件的特性參數發生變化，因而導致放大倍數的改變；引入負反饋后，當輸入信號一定時，電壓負反饋使輸出電壓基本維持恒定，而電流負反饋能使輸出電流基本維持恒定，總的來說，就是維持放大倍數穩定。

式中：A——開環放大倍數；

F——反饋系數。

4.2 減小非線性失真及抑制干擾和噪聲

放大電路中的半導體元件都是非線性元件，雖然在小信號時可以視為線性元件，但是在大信號時，元件固有的非線性將使輸出信號的波形失真，即非線性失真；外界因素（如電源紋波、其他雜散電磁場等）使輸出端出現不規則的干擾信號；還有放大電路中元器件（如三極管、電阻等）的內部載流子不規則的熱運動，也會使放大電路輸出端出現不規則的噪聲輸出，所有這些都可以看成是在放大電路輸出量中產生了新的諧波分量。引入負反饋后，可使非線性失真減少，抑制干擾和噪聲。需要指出的是，負反饋只能在一定程度上減少放大電路產生的非線性失真，但對輸入信號本身的失真是無能為力的。

4.3 擴展頻帶寬帶

既然負反饋對輸入以外的任何原因引起的的輸出波動都有抑制能力，那么，由于放大電路內部的電容對不同頻率信號的電抗效應不同而引起的輸出變動，同樣可以通過負反饋的自動調節，使其變動減小，即使頻率失真變小，從而擴展了放大電路的頻帶寬度。但需要注意的是，負反饋愈深，頻帶寬度愈寬，中頻區放大倍數也下降愈多。

4.4 對輸入電阻和輸出電阻的影響

負反饋對放大電路輸入、輸出電阻的影響與放大電路的反饋類型有關。根據之前分析可知，輸入電阻取決于反饋和輸入的連接方式，其中串聯負反饋使輸入電阻增大，并聯負反饋使輸入電阻減小。輸出電阻取決于取樣對象，其中電壓負反饋可以使輸出電壓穩定，也就是說電流負反饋可以使輸出電阻增大。

4.5 根據放大電路性能改善的不同要求引入適

當形式的反饋

a）為了穩定放大電路的靜態工作點，應引入直流負反饋。

b）為了改善放大電路的各種動態性能，應引入交流負反饋。

c）當負載變化時，為了穩定輸出電壓、降低輸出電阻，應引入電壓負反饋；為了穩定輸出電流、增大輸出電阻，應引入電流負反饋。

d）為了提高放大電路的輸入電阻，應引入串聯負反饋；為了降低放大電路的輸入電阻，應引入并聯負反饋。

Study on the App lication of Negative Feedback Circuit

HAN Xiao-ying
（Xinzhou Vocational&Technical College，Xinzhou，Shanxi 034000，China）

Based on the analysis on various negative feedback circuits，it summarizes the judgement and function of the feedback，and puts forward a new method for analyzing negative feedback circuits，which renders the feedback amplifying circuits more applicable and further clears the function and significance of negative feedback circuits.

feedback；negative feedback

TN721+.2

B

1671-0320-（2011）03-0041-03

2011-03-20，

2011-04-13

韓曉英（1974-），女，山西定襄人，2003年畢業于太原理工大學電氣工程及自動化專業，助理講師，從事電氣工程自動化教學工作。