什麼是反饋?反饋電路?

一、反饋的基本概念

反饋是指把放大電路輸出迴路中某個電量(電壓或電流)的一部分或全部,通過一定的電路形式(反饋網絡)送回到放大電路的輸入迴路,並同輸入信號一起參與控制作用,以使放大電路某些性能獲得改善的過程。這一過程可用圖Z0301 所示方框圖來表示。引入反饋後的放大電路稱為反饋放大電路。



實際上,反饋的概念在第二章中討論靜態工作點穩定的電路時已經運用過了。在分壓式電流負反饋偏置電路中,通過射極電阻Re,將輸出迴路中的直流電流IE以UE = IERe的形式回送到了輸入迴路,使三極管發射結兩端的電壓UBE = UB - IERe ,受到輸出電流的影響,從而使輸出電流趨於穩定。這種輸出電量影響輸入電量的方式就是反饋。不過這裡的反饋僅僅是直流電量的反饋(交流量被Ce旁路),稱為直流反饋。直流反饋主要用於穩定靜態工作點。如果將Ce去掉,這時輸出迴路中的交流信號也將反饋到輸入迴路,並使放大電路的性能發生一系列的改變,這種交流信號的反饋稱為交流反饋,實際放大電路中,一般同時存在直流反饋和交流反饋,本單元主要討論交流反饋對放大電路性能的影響。



二、反饋的極性

按照反饋對放大電路性能影響的效果,可將反饋分為正反饋和負反饋兩種極性。

正反饋雖能提高放大倍數,但同時也加劇了放大電路性能的不穩定性,主要用於振盪電路(將在08知識單元中討論);負反饋雖降低了放大倍數,但卻換來了放大電路性能的改善,是本單元討論的重點。

不同極性的反饋對放大電路性能的影響截然不同,因此,在分析具體反饋電路時,首先必需正確地判斷出電路中反饋的極性。判斷反饋極性的簡便方法是瞬時極性法,具體作法是:

(1)按中頻段考慮,即不考慮電路中所有電抗元件的影響;

(2)用正負號(或箭頭)表示電路中各點電壓的瞬時極性(或瞬時變化);

(3)假定輸入電壓Ui為,看Ui 經過放大和反饋後得到的反饋信號(Uf或If)的極性是增強還是削弱有效輸入信號(

),使有效輸入信號減弱的反饋就是負反饋;使有效輸入信號增強的反饋就是正反饋。

要注意的是:推斷反饋信號瞬時極性時,應遵從放大電路的放大原理,對單級放大電路而言,共射電路輸出電壓與輸入電壓反相、共集電路和共基電路輸出電壓與輸入電壓同相。

例題 放大電路如圖Z0302所示。試說明該電路中有無反饋,如果有反饋,是正反饋還是負反饋。

解:判斷一個電路中是否存在反饋,就是要看電路中有無聯繫輸出迴路和輸入迴路的元件。

圖Z0302中 Rf就是起這種聯繫作用的元件,因此,Rf就是反饋元件,它構成反饋網路。

判斷反饋極性利用瞬時極性法,假定Ui的極性為 +(對地),則經一級共射電路放大後,UO1的極性為-,再經一級共集電極電路放大後UO2的極性為 -,通過Rf的反饋電流的瞬時流向,由其兩端的瞬時電壓極性決定。如圖中所示,由於If的分流作用,使得放大電路的有效輸入信號 =Ib = Ii - If 減弱,故為負反饋。

三、反饋放大電路的方框圖及一般表達式

反饋放大電路均可用圖Z0301所示方框圖來表示。它表明,反饋放大電路是由基本放大電路和反饋網路構成的一個閉環系統,故常稱反饋放大電路為閉環放大電路

,相應地稱未引入反饋的放大電路為開環放大電路。圖中比較與取樣都是通過反饋網絡與基本放大電路的特定連接方式實現的。

要注意的是,這裡的基本放大電路是指考慮了反饋網絡對放大電路輸入和輸出迴路的負載效應,但又將反饋網絡分離出去後的電路,它可以是單級或多級電路,而且往往還存在著局部反饋。基本放大電路的放大倍數



反饋網絡通常為一線性網絡,由一些電阻、電容等組成,其傳輸係數定義為



常稱為反饋係數。

為了突出反饋的實質,忽略次要因素,簡化分析過程,通常又假定:(1)信號從輸入端到輸出端的傳輸只通過基本放大電路,而不通過反饋網絡;(2)信號從輸出端反饋到輸入端只通過反饋網絡而不通過基本放大電路。也就是說,信號傳輸具有單向性。實踐表明,這種假定是合理而有效的,符合這種假定的方框圖稱為理想方框圖。

對圖Z0301所示單一環路反饋的理想方框圖有如下關係:



由此可得反饋放大電路的閉環放大倍數為:



這是反饋放大電路的基本關係式,也是分析單環反饋放大電路的重要公式。這裡 可以是電壓也可以是電流,

調的具體含義由反饋類型決定。

為了分析方便,在以後討論反饋放大電路性能時,除頻率特性外,均假定工作信號在中頻範圍,且反饋網絡具有純電阻性質,因此,

均可用實數表示。於是GS0306式變為:

式中(l+FA)稱為反饋深度,用D表示,負反饋對放大電路性能改善程度均與D有關。

當 |1+FA| 》1時,由GS0307式可得:



這種情況稱為深度負反饋。此時,閉環放大倍數僅與反饋係數有關。