任英玉

(天津大學(xué) 電氣自動(dòng)化與信息工程學(xué)院， 天津 300072)

放大電路中反饋類型的教學(xué)方法探討

任英玉

(天津大學(xué) 電氣自動(dòng)化與信息工程學(xué)院， 天津 300072)

反饋是電子系統(tǒng)的重要組成部分，反饋的內(nèi)容豐富，教學(xué)中涉及的知識(shí)點(diǎn)廣泛。本文結(jié)合具體實(shí)例電路，對(duì)反饋放大電路中存在的卻不常提及的反饋類型提出了分析處理方法，這種教學(xué)方法對(duì)全面完整地理解反饋的概念行之有效。

負(fù)反饋；反饋類型；教學(xué)方法

反饋放大電路的教學(xué)內(nèi)容，主要是根據(jù)反饋的定義，給出反饋的幾種常見(jiàn)的分類方法。一般給出的反饋的分類有：直流反饋和交流反饋，正反饋和負(fù)反饋，交流負(fù)反饋有四個(gè)組態(tài)：電壓串聯(lián)負(fù)反饋、電壓并聯(lián)負(fù)反饋，電流串聯(lián)負(fù)反饋、電流并聯(lián)負(fù)反饋等。其實(shí)以上反饋的分類都是指人為反饋，并沒(méi)有考慮器件內(nèi)部存在的寄生反饋對(duì)放大電路的影響，若不點(diǎn)明，則不利于學(xué)生對(duì)反饋概念的透徹理解；還有在實(shí)際的多級(jí)放大電路中，其反饋通路也不止一條，反饋對(duì)電路的影響范圍也不盡相同，有的影響可忽略不計(jì)，有的卻需要高度重視。因此對(duì)反饋的影響范圍也需要講授清楚，即本級(jí)反饋還是級(jí)間反饋。為此，本文分別討論寄生反饋和人為反饋；本級(jí)反饋和級(jí)間反饋。

1 寄生反饋和人為反饋的概念

反饋放大電路由兩部分組成：基本放大電路模塊和反饋網(wǎng)絡(luò)模塊。由于兩個(gè)模塊之間的輸入與輸出關(guān)系相互牽連，同時(shí)，在實(shí)際的反饋放大電路中，這兩個(gè)模塊也不是截然分開(kāi)的，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)你中有我，我中有你的情況，總之，反饋放大電路分析起來(lái)有一定難度。

如圖1所示，反饋放大電路有兩條信號(hào)傳輸通道，一條是輸入信號(hào)沿著基本放大電路從輸入端到輸出端，稱為信號(hào)的正向傳輸通道；另一條是輸出信號(hào)經(jīng)反饋網(wǎng)絡(luò)從放大器的輸出端到輸入端，稱為信號(hào)的反向傳輸通道。在課堂教學(xué)中，學(xué)生經(jīng)常會(huì)發(fā)問(wèn)：信號(hào)的正向傳輸通道中有沒(méi)有信號(hào)的反向傳輸？同樣，信號(hào)的反向傳輸通道中有沒(méi)有信號(hào)的正向傳輸？要回答這個(gè)問(wèn)題，就得從寄生反饋和人為反饋的概念說(shuō)起。

圖1 反饋放大電路的框圖

圖2所示是三極管共射極接法時(shí),低頻區(qū)的H參數(shù)小信號(hào)等效電路，由輸入回路可以列出方程

vbe=rbeib+μrvce

上式說(shuō)明三極管的輸出電壓vce的一部分μrvce反饋到了輸入端并作為輸入信號(hào)vbe的一部分對(duì)輸入信號(hào)產(chǎn)生了影響。根據(jù)反饋的定義，μrvce部分構(gòu)成了反饋。由于這個(gè)反饋是伴隨三極管的制造而同時(shí)產(chǎn)生的，稱為寄生反饋(或器件內(nèi)部反饋)。在三極管H參數(shù)推導(dǎo)時(shí)，我們把μr叫反向電壓傳輸比，量值在10-3～10-4之間，說(shuō)明它所起的反饋?zhàn)饔煤芪⑷?，因此，在分析三極管放大電路時(shí)，我們對(duì)三極管的內(nèi)部反饋(寄生反饋)的作用一直是忽略不計(jì)的[1]，即把圖2中μrvce部分作短路處理。

圖2 三極管共射極接法時(shí)低頻小信號(hào)模型

其實(shí),我們?cè)诜治龇答伔糯箅娐窌r(shí)，一般都是指人為反饋，所謂人為反饋是指為了改善放大電路的性能而人為、主動(dòng)引入的反饋。反饋的分類如圖3所示。

圖4所示是一共射極放大電路。容易判斷，Rb是反饋元件，構(gòu)成的是電壓并聯(lián)負(fù)反饋，它的交流通路如圖5所示。

圖3 反饋的分類

圖4 共射極放大電路

圖5 交流通路

由于是并聯(lián)負(fù)反饋，在輸入端滿足

ii=ib+if

if是反饋電阻Rb中的電流：

總之，圖1中忽略了輸出信號(hào)從輸出端沿著基本放大電路到輸入端的反向傳輸，只考慮了輸入信號(hào)沿著基本放大電路到輸出端的正向傳輸；同樣，圖1中忽略了輸入信號(hào)從輸入端沿著反饋網(wǎng)絡(luò)的正向傳輸，只考慮了輸出信號(hào)從輸出端沿著反饋網(wǎng)絡(luò)到輸入端的反向傳輸。

另外，當(dāng)直流電源電壓的內(nèi)阻過(guò)大時(shí)，多級(jí)放大電路中也可能產(chǎn)生寄生反饋[2]。如圖6是兩級(jí)阻容耦合放大電路。

圖6 源自直流電源內(nèi)阻的寄生反饋

設(shè)直流電源電壓VCC的內(nèi)阻為R，忽略兩級(jí)的基極偏置電流后，電源端電壓V近似為

V=VCC-(i1+i2)R

圖7 帶有退耦環(huán)節(jié)的放大電路

寄生反饋還可以源自電路中的分布電容或雜散電容、雜散電感；寄生反饋是有害的，嚴(yán)重時(shí)可使放大電路不能正常工作。在后續(xù)電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，如何設(shè)法避免或削弱它的影響是必須考慮的問(wèn)題。

2 本級(jí)反饋和級(jí)間反饋的概念

實(shí)用的反饋放大電路一般都是多級(jí)放大電路，當(dāng)然，其反饋通道也就可能不止一條，反饋對(duì)電路的影響范圍也不同。根據(jù)反饋的范圍不同，反饋可以分為本級(jí)反饋(也有稱為局部反饋)和級(jí)間反饋。若反饋信號(hào)取自本級(jí)的輸出，回送到本級(jí)的輸入，即反饋只存在于該級(jí)的放大電路中，則稱為本級(jí)反饋；若反饋信號(hào)取自多級(jí)放大電路的后級(jí)的輸出，回送到多級(jí)放大電路的前級(jí)的輸入，則稱為級(jí)間反饋。

圖8所示為兩級(jí)阻容耦合放大電路。電阻Re1處于第一級(jí)放大電路的輸入和輸出回路中,它是第一級(jí)(即本級(jí))的交、直流負(fù)反饋；Re2處于第二級(jí)放大電路的輸入和輸出回路中，它僅是第二級(jí)(即本級(jí))的直流負(fù)反饋；Rf和Cf支路處于第一級(jí)和第二級(jí)放大電路的輸入、輸出回路中，因此Rf和Cf是兩級(jí)放大電路的級(jí)間交流負(fù)反饋。

圖8 兩級(jí)阻容耦合放大電路

綜上，本級(jí)反饋只為該級(jí)的反饋起作用，而級(jí)間反饋的范圍比本級(jí)反饋范圍大，級(jí)間反饋效果也會(huì)比本級(jí)反饋效果更為明顯，所以級(jí)間反饋是本課程研究的重點(diǎn)。

(任英玉文)

圖9 圖8的反饋方框圖

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文介紹的人為反饋和寄生反饋、本

級(jí)反饋和級(jí)間反饋的概念，能讓學(xué)生全面地理解反饋及反饋放大電路，這也有利于學(xué)生對(duì)后續(xù)課程中工程問(wèn)題的深入理解和研究。

[1] 張林, 陳大欽主編. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(第三版)[M]. 北京: 高等教育出版社, 2014.

[2] 應(yīng)巧琴，田志芬等編. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) [M]. 北京: 高等教育出版社, 1991.

Discussion on the Teaching Method of Feedback Types in the Amplification Circuits

REN Ying-yu

(SchoolofElectricalandInformationEngineering,TianjinUniversity,Tianjin300072,China)

Feedback is an essential and important component in the electronic system. The classification of feedback is content-rich and knowledge points involved in the teaching process is extensive. In this paper, combined with actual circuits, an analytical method is proposed regarding feedback types which are not frequently referred to yet exist in the feedback amplification circuits. This teaching method is proved to be effective in comprehensively understanding the concept of feedback.

negative feedback; feedback types; teaching method

2017-03-04;

2017-05- 12

天津大學(xué)2014年“課程質(zhì)量提升計(jì)劃”項(xiàng)目(TUQC)；天津大學(xué)本科教學(xué)綜合改革項(xiàng)目(ZD14C026) 作者簡(jiǎn)介：任英玉(1965-)，女，碩士，副教授，主要從事模擬電子技術(shù)及數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)與科研工作，E-mail: renyingyuee@tju.edu.cn

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1008-0686(2017)03-0044-04