6.1 反馈的基本概念及判断方法-Toy模板网

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一、反馈的基本概念

1、什么是反馈

反馈也称为 “回授”。在电子电路中，将输出量（输出电压或输出电流）的一部分或全部通过一定的电路形式作用到输入回路，用来影响其输入量（放大电路的输入电压或输入电流）的措施称为反馈。
按照反馈放大电路各部分电路的主要功能可将其分为基本放大电路和反馈网络两部分，如图6.1.1所示。前者主要功能是放大信号，后者主要功能是传输反馈信号。基本放大电路的输入信号称为净输入量，它不但决定于输入信号（输入量），还与反馈信号（反馈量）有关。怎么判断反馈通路,# 第6章放大电路中的反馈,硬件工程

2、正反馈与负反馈

根据反馈的效果可以区分反馈的极性，使放大电路净输入量增大的反馈称为正反馈，使放大电路净输入量减小的反馈称为负反馈。由于反馈的结果影响了净输入量，因而必然影响输入量，所以，根据输出量的变化可以区分反馈的极性，反馈的结果使输出量的变化增大的为正反馈，使输出量的变化减小的为负反馈。
如下图所示的典型工作点稳定电路中，温度的变化引起集电极电流 $I_C$ （输出量）变化，这种变化在发射极电阻 $R_e$ 上产生变化的电压，并影响放大管 b - e 间的电压（输入量），导致基极电流 $I_B$ 向相反方向变化，从而使 $I_C$ 向相反方向变化。可见，反馈的结果使 $|\Delta I_C|$ 减小，说明电路中引入的是负反馈。怎么判断反馈通路,# 第6章放大电路中的反馈,硬件工程

3、直流反馈与交流反馈

如果反馈量只含有直流量，则称为直流反馈，如上图的典型静态工作点稳定电路中的 $R_e$ ，其上电压为直流电压，因而电路引入的是直流反馈；如果反馈量只含有交流量，则为交流反馈。或者说，仅在直流通路中存在的反馈称为直流反馈；仅在交流通路中存在的反馈称为交流反馈。在很多放大电路中，常常是交、直流反馈兼而有之。如上图所示的典型工作点稳定电路中去掉旁路电容 $C_e$ ，那么电阻 $R_e$ 上的电压就既有直流量又有交流量，因而电路中既引入了直流反馈又引入了交流反馈。
直流反馈主要用于稳定放大电路的静态工作点，本章重点研究交流负反馈。

二、反馈的判断

1、有无反馈的判断

若放大电路中存在将输出回路与输入回路相连接的通路，并由此影响放大电路的净输入量，则表明电路引入了反馈；否则电路中便没有反馈。
怎么判断反馈通路,# 第6章放大电路中的反馈,硬件工程
反馈的判断：
（1）首先判断有无将输出回路与输入回路相连的通路，没有则没有反馈。如图6.1.2(a)所示电路中，集成运放的输出端与同相输入端、反相输入端均通路，故电路中没有引入负反馈。
（2）若有输出与输入相连接的通路，可以利用叠加定理判断，即将输入端置零，看看输出端有无影响输入端的量。如图6.1.2(b)所示电路中，电阻 $R_2$ 将集成运放的输出端与反相输入端相连接，若将 $u_I$ 置零，可以得到 $u_o$ 在反向输入端有分压信号影响净输入量，故该电路中引入了反馈。图( $c$ )所示电路中，虽然 $R$ 跨接在集成运放的输出端与同相输入端之间，但是因为同相输入端接地， $R$ 在同相输入端的电压永远为零，和输出端无关，此时 $R$ 只不过是集成运放的负载，而不会使 $u_o$ 作用于输入回路，所以电路中没有引入反馈。

2、反馈极性的判断

瞬时极性法是判断电路中反馈极性的基本方法。具体做法是：规定电路输入信号在某一时刻对地的极性，并以此为依据，逐级判断电路中各相关点电流的流向和电位的极性，从而得到输出信号的极性；根据输出信号的极性判断出反馈信号的极性；若反馈信号使基本放大电路的净输入信号增大，这说明引入了正反馈；若反馈信号使基本放大电路的净输入信号减小，这说明引入了负反馈。
在图6.3.1(a)所示电路中，设输入电压 $u_I$ 的瞬时极性对地为正，即集成运放同相输入端电位 $u_P$ 对地为正，因而输出电压 $u_O$ 对地也为正； $u_O$ 在 $R_2$ 和 $R_1$ 回路产生电流，方向如图中虚线所示，并且该电流在 $R_1$ 上产生极性为上 “+” 下 “-” 的反馈电压 $u_F$ ，使反向输入端电位对地为正；由此导致集成运放的净输入电压 $u_D$ （ $u_P-u_N$ ）的数值减小，说明电路引入了负反馈。
怎么判断反馈通路,# 第6章放大电路中的反馈,硬件工程应当特别指出，反馈量是仅仅决定于输出量的物理量，而与输入量无关。例如，在图6.1.3(a)所示电路中，反馈电压 $u_F$ 不表示 $R_1$ 上的实际电压，而只表示输出电压 $u_O$ 作用的结果。因此，在分析反馈极性时，可将输出量视为作用于反馈网络的独立源。
在图(a)所示电路中，当集成运放的同相输入端和反向输入端互换时，就得到图(b)所示电路。若设 $u_I$ 瞬时极性对地为正，则输出电压 $u_O$ 极性对地为负； $u_O$ 作用于 $R_1$ 和 $R_2$ 回路所产生的电流的方向如图中虚线所示，由此可得 $R_1$ 上所产生的反馈电压 $u_F$ 的极性为上 “-” 下 “+”，即同相输入端电位 $u_P$ 对地为负；所以必然导致集成运放的净输入电压 $u_D$ （ $u_P - u_N$ ）的数值增大，说明电路引入了正反馈。
在图6.1.3( $c$ )所示电路中，设输入电流 $i_I$ 瞬时极性如图所示。集成运放反相输入端的电流 $i_N$ 流入集成运放，电位 $u_N$ 对地为正，因而输出电压 $u_O$ 极性对地为负； $u_O$ 作用于电阻 $R_2$ ，产生电流 $i_F$ ，如图中虚线所标注； $i_F$ 对 $i_I$ 分流，导致集成运放的净输入电流 $i_N$ 的数值减小，故说明电路引入了负反馈。
每种电路均可采用电压瞬时极性来判断其反馈极性，判断方法较为简单。例如图6.1.3( $c$ )所示电路，设反向输入端的输入电压瞬时极性为 “+”，则输出电压 $u_O$ 的极性为 “-”，则通过电阻 $R_2$ 引回到反相输入端，在反相输入端有极性为 “-” 的电压，使得其反向输入端净输入量为负，故为负反馈。
以上分析说明，在集成运放组成的反馈放大电路中，可以通过分析集成运放的净输入电压 $u_D$ ，或者净输入电流 $i_P$ （或 $i_N$ ）因反馈的引入是增大了还是减小了，来判断反馈的极性。凡使净输入量增大的为正反馈，凡使净输入量减小的为负反馈。
由于集成运放输出电压的变化总是与其反向输入端电位的变化相反，因而从集成运放的输出端通过电阻、电容等反馈通路引回到其反向输入端的电路必然构成负反馈电路；同理，由于集成运放输出电压的变化总是与其同相输入端电位的变化方向相同，因而从集成运放的输出端通过电阻、电容等反馈通路引回到其同相输入端的电路必然构成正反馈电路；上述结论可用于单个集成运放中引入反馈的极性的判断。
对于分立元件电路，可以通过判断输入级放大管的净输入电压（ b - e 间电压，g - s 间点压）或者净输入电流（ $i_B$ 或 $i_E$ ， $i_S$ ）因反馈的引入被增大还是被减小，来判断反馈的极性。例如，在图6.1.4所示电路中，设输入电压 $u_I$ 的瞬时极性对地为 “+”，则对于晶体管来说，会先引起其集电极电流 $iC \pmb{i_C}$ 或发射极电流 $iE \pmb{i_E}$ 增大，即向下的电流增量，进而引起 $T_1$ 管的集电极电位减小，即对地极性为 “-”， $T_2$ 管的基极对地极性也为 “-”，同理， $T_2$ 管的集电极电流 $i_C$ 减小（即向上的电流增量），引起其集电极电位对地极性为 “+”，即输出电压 $u_O$ 极性为上 “+” 下 “-”； $u_O$ 作用于电阻 $R_6$ 和 $R_3$ 回路，在 $R_3$ 上得到反馈电压 $u_F$ ，其极性为上 “+” 下 “-”，使得 $T_1$ 管的 b - e 间电压减小，故判定电路引入了负反馈。
怎么判断反馈通路,# 第6章放大电路中的反馈,硬件工程
基本放大电路瞬时极性的判断：
（1）共射（共源）放大电路，其集电极（漏极）的瞬时极性与基极（栅极）的极性相反。
（2）共集（共漏）放大电路，其发射极（源极）的瞬时极性与基极（栅极）的极性相同。
（3）共基（共栅）放大电路，其集电极（漏极）的瞬时极性与发射极（源极）的极性相同。

瞬时极性法判断反馈极性的一般结论：
（1）若输入端与反馈量在相异端子，极性相同则为负反馈，极性相异则为正反馈。
（2）若输入端与反馈量在相同端子，极性相同则为正反馈，极性相异则为负反馈。

3、直流反馈与交流反馈的判断

根据直流反馈与交流反馈的定义，可以通过反馈存在于放大电路的直流通路之中还是交流通路之中，来判断电路引入的是直流反馈还是交流反馈。
在图6.1.5(a)所示电路中，已知电容 $C$ 对交流信号可视为短路，因而它的直流通路和交流通路分别如图(b)和图( $c$ )所示，与图6.1.2(b)和( $c$ )所示电路相比较可知，图(a)所示电路中只引入了直流反馈，而没有引入交流反馈。

怎么判断反馈通路,# 第6章放大电路中的反馈,硬件工程在图6.1.6所示电路中，已知电容 $C$ 对交流信号可视为短路。对于直流量，电容 $C$ 相当于开路，即在直流通路中不存在连接输出回路与输入回路的通路，故电路中没有直流负反馈。对于交流量， $C$ 相当于短路， $R_2$ 将集成运放的输出端与反相输入端相连接，故电路中引入了交流反馈。

怎么判断反馈通路,# 第6章放大电路中的反馈,硬件工程
【例6.1.1】判断图6.1.7所示电路中是否引入了极间反馈；若引入了反馈，则判断是直流反馈还是交流反馈，是正反馈还是负反馈。

怎么判断反馈通路,# 第6章放大电路中的反馈,硬件工程解：观察图6.1.7所示电路，电阻 $R_4$ 将输出回路与输入回路相连接，故电路中引入了反馈。又因为无论在直流通路还是交流通路中，反馈通路均存在，所以电路中既引入了直流反馈又引入了交流反馈。
利用瞬时极性法可以判断反馈的极性。设输入电压 $u_I$ 的极性对地为 “+”，集成运放 $A_1$ 的输出电位 $u_{O1}$ 为 “-”，即后级电路的输入电压对地为 “-”，故输出电压 $u_O$ 对地为 “+”； $u_O$ 作用于 $R_4$ 和 $R_1$ 回路，所产生的的电流（如图中虚线箭头所示）在 $R_1$ 上获得反馈电压 $u_F$ ，如图中所注；由于 $u_F$ 使 $A_1$ 的净输入电压 $u_D$ 减小，故电路中引入了负反馈。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-751340.html