反馈放大电路的类型判定方法

2012-09-26 16:32:40来源: 互联网

摘要:反馈放大电路由基本放大电路和反馈网络组成,反馈桥梁是反馈网络的一部分或全部。反馈放大电路类型的判定方法是:反馈桥梁的一端连接在输出电压的“上端”(或“下端”)就形成电压(或电流)反馈,反馈桥梁的另一端连接输入信号的“前端”(或“后端”)就形成并联(或串联)反馈,再利用瞬时极性法确定使净输入量减小(或增大)的反馈为负反馈(或正反馈)。此方法能快速地判定出反馈放大电路的类型。

  关键词:反馈桥梁;反馈类型;判断方法;电流电压反馈;串联并联反馈;正负反馈

  反馈放大电路是电子电路技术的重要内容。在放大电路中引入不同类型的反馈,可以实现改善电路性能或建立振荡的功能,其中正确选择反馈类型是关键。本人与课程组成员一起,总结出了一种判定反馈放大电路类型的方法,它是根据电路的结构从较宏观的角度来判定反馈放大电路类型的。我们在教学中使用该方法多年,对反馈放大电路类型的判定简单、准确。

  1 反馈放大电路的基本概念

  在电子电路中,所谓反馈,就是将放大电路的输出量(电压或电流)的一部分或全部,通过某种电路(称为反馈网络)送回到输入回路,与外部所加输入信号共同形成放大电路的输入信号(电压或电流),以影响输出量(电压或电流)的过程。反馈体现了输出信号对输入信号的反作用。

  反馈有正、负之分。正反馈能提高增益,但会使放大电路的工作稳定度、失真度、频率特性等性能变坏;负反馈虽然降低了放大电路的增益,但却使放大电路许多方面的性能得到改善,利用负反馈技术还可以构成各种运算电路。所以在实际放大电路中均引入负反馈,而正反馈主要用在振荡电路中。

  反馈还有直流反馈和交流反馈之分,直流负反馈改善放大电路的直流性能,常用以稳定静态工作点;交流负反馈改善放大电路的动态性能。在很多电路中,常常是交、直流反馈兼而有之。

  2 反馈放大电路结构模型

  为判定反馈放大电路的类型,建立了如图1所示的反馈电路结构模型。

  a.JPG

  模型说明:反馈放大电路由基本放大电路和反馈网络组成,基本放大电路的两个输入端分别定义为“输入信号的前端”(简称为“前端”)和“输入信号的后端”(简称为“后端”);“前端”与“后端”的电位差就是送到基本放大电路的净输入电压μid;放大电路的输出端分为“输出电压的上端”(简称为“上端”)和“输出电压的下端”(简称为“下端”);图中的小长方形表示反馈桥梁,它是反馈网络的一部分或全部。反馈桥梁也有两个端子,它的右端若与输出电压的“上端”相连接,就构成了电压反馈,若与输出电压的“下端”相连接就构成了电流反馈(注意:形成电流反馈时,下端不能直接接地,应该接一个电阻,否则就无反馈了);图中反馈桥梁的左端与输入回路连接,连接方式有串联和并联两种,如果与输入信号的“后端”相连接,反馈信号则以电压的形式与净输入电压uid相加减,构成串联反馈,若与输入信号的“前端”相连接,反馈信号则以电流的形式与输入电流ii分流(相加减)后,以净输入电流iid送入基本放大电路,就构成了并联反馈。因此反馈的基本类型有四种,即电压串联反馈、电压并联反馈、电流串联反馈和电流并联反馈。

3 判定反馈放大电路类型的步骤及方法

  (1)找反馈桥梁,确定反馈网络。反馈桥梁是直接连接输出和输入的最短路径,它跟输出和输入的其他公共部分一起统称为反馈网络。反馈桥梁可以从输入端开始采取“顺藤摸瓜”的办法向输出端寻找。

  (2)判断反馈的基本形式。反馈桥梁在输出端连接输出电压的“上端”(或“下端”),就形成电压反馈(或电流反馈);反馈桥梁在输入端连接输入信号的“前端”(或“后端”)就为并联反馈(或串联反馈)。

  (3)判定反馈极性。用瞬时极性法判定是正反馈还是负反馈。具体方法是:先假设输入电压信号ui在某一瞬时的极性为正(相对于参考地而言),并用⊕标记,然后顺着信号的传输方向,逐步推出输出信号和反馈信号的瞬时极性(并用⊕或标记),最后判定反馈信号是增强还是削弱了净输入信号,如果是削弱,则为负反馈,如果是增强,则是正反馈。

  (4)判定交、直流反馈。信号取样后经过反馈网络送往输入端只有直流的是直流反馈,只有交流的为交流反馈。交、直流反馈的判断较容易,下面举例说明判断反馈的类型时,交、直流反馈不作讨论。

  4 应用举例

  在以下的讨论中,为简便起见,对于多级放大电路,只讨论级间反馈。

  b.JPG

  要求判定图2的反馈类型。此反馈放大电路中基本放大电路的核心元件是集成运放,该电路集成运放的反相端和同相端分别是输入信号的“前端”和“后端”,负载RL的两端分别是输出电压的“上端”和“下端”。根据步骤(1),反馈桥梁是R2所在支路,反馈网络由R2,R3所在支路构成。由步骤(2),反馈桥梁的一端与输出电压的“下端”相连形成电流反馈,另一端连接输入信号的“前端”与输入信号ii分流形成并联反馈,反馈的基本类型是电流并联反馈;由步骤(3),设ui的瞬时极性为⊕,此刻反馈桥梁的在输入端的极性为⊕。在输出端的极性为,反馈电流ii是从信号前端的节点流出,使净输入量iid减小,故为负反馈。因此反馈类型是电流并联负反馈。

  c.JPG

  在图3中,反馈网络为Rf和R4所在支路,反馈桥梁Rf所在支路在输出端连接输出电压的“上端”形成电压反馈,在输入端连接输入信号的“前端”,与输入信号分流形成并联反馈,故反馈的基本类型是电压并联反馈;利用瞬时极性法,设输入信号“前端”(即集成运放的同相输入端P点)为⊕,则集成运放的输出为,复合管的射极即输出电压的“上端”D点也为⊕,虽然反馈桥梁的两端P、D都为正,但在输入端P点的电位有一个微小的升高,经过放大之后,在输出端D点的电位则会有一个很大的提升,这样反馈桥梁在输出端的电位就高于输入端的电位,于是反馈电流if就流入节点P,使净输入量iid增大,形成正反馈。总的反馈类型是电压并联正反馈。

  此电路图如果断开A,P两点之间的连线,并使A、N相连接,则反馈桥梁仍然是Rf所在支路,反馈网络由Rf及R2所在电路构成。反馈桥梁的一端接输出电压的“上端”。另一端接输入信号的“后端”形成电压串联反馈,再利用瞬时极性法,很容易判断出电路的反馈类型为电压串联负反馈。

  d.JPG

在图4中,反馈桥梁是集成运放A3及其外围元件组成的电路,它与R8,R7,R3,R4等构成反馈网络。反馈桥梁在输出端的连接点D,采样输出电压,取出uo的一部分(R4上的电压),形成电压反馈。注意:若反馈桥梁在输出端不能明显地看出连接的是输出电压的“上端”还是“下端”时,可以令“上端”接地,使输出电压为零,如果反馈信号消失就是电压反馈,否则是电流反馈,此处若使集成运放的输出端接地,则uo为零,D点电压也为零,反馈信号就不存在,故为电压反馈;反馈桥梁在输入端连接点P点即输入信号的“下端”形成串联反馈;设ui的瞬时极性为⊕,从图中可以看出,经过一系列的电位移动及变化,此时送到输入回路的反馈电压uf(R8上的电压)的极性为⊕,使净输入信号uid减少(存在等式ui=uid+uf,当ui有微小的升高,uf就有较大的升高,从而使uid减小),形成负反馈。因此该电路的反馈类型为电压串联负反馈。

  e.JPG

  对图5所示电路,明显地看出,反馈桥梁Cf,Rf所在支路在输出端连接的E2点,不是输出电压的“上端”,不是进行电压采样,故不是电压反馈。而采样的不是电压,就是电流,所以此处接的是电流反馈。此处也可以令负载RL短路,使uo为零,发现反馈依然存在,由此判断为电流反馈;反馈桥梁在输入端接信号的“下端”E1点,反馈电流在Re1上转化为电压形式uf与净输入电压uid(注意uid=ube1)相加减,形成串联反馈;设输入信号端的瞬时极性为⊕,经过一系列电位移动及变化,使E1点的反馈极性为f.jpg,使净输入量uid增大,形成正反馈。所以电路的级间反馈的类型为电流串联正反馈。如果这时满足电路正常工作条件,加上输入信号,用示波器观察输出信号波形,就会出现波形向上(或向下)翻滚而无法读数的现象,再次说明放大电路若接成了正反馈,就会使放大电路的性能变坏。

  若要构成负反馈,可以使反馈桥梁的端点改接。例如:保持B点与E2点的连接不变,断开A点与E1点的连线而使A点与B1点相连接,就构成了电流并联负反馈。再如:保持A点与E1点的连接不变,断开B点与E2点的连线使B点与D点相连接,就构成了电压串联负反馈。

  5 结语

反馈类型的判定是分析和设计反馈放大电路的前提,在判定反馈放大电路的类型时,如果结合建立的反馈放大电路的结构模型,明确基本放大电路,找准

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关键字:反馈  放大电路  类型判定

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/0926/article_16920.html
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