放大電路中反饋類型的教學方法探討

任英玉

(天津大學 電氣自動化與信息工程學院， 天津 300072)

放大電路中反饋類型的教學方法探討

任英玉

(天津大學 電氣自動化與信息工程學院， 天津 300072)

反饋是電子系統的重要組成部分，反饋的內容豐富，教學中涉及的知識點廣泛。本文結合具體實例電路，對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，這種教學方法對全面完整地理解反饋的概念行之有效。

負反饋；反饋類型；教學方法

反饋放大電路的教學內容，主要是根據反饋的定義，給出反饋的幾種常見的分類方法。一般給出的反饋的分類有：直流反饋和交流反饋，正反饋和負反饋，交流負反饋有四個組態：電壓串聯負反饋、電壓并聯負反饋，電流串聯負反饋、電流并聯負反饋等。其實以上反饋的分類都是指人為反饋，并沒有考慮器件內部存在的寄生反饋對放大電路的影響，若不點明，則不利于學生對反饋概念的透徹理解；還有在實際的多級放大電路中，其反饋通路也不止一條，反饋對電路的影響范圍也不盡相同，有的影響可忽略不計，有的卻需要高度重視。因此對反饋的影響范圍也需要講授清楚，即本級反饋還是級間反饋。為此，本文分別討論寄生反饋和人為反饋；本級反饋和級間反饋。

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絡模塊。由于兩個模塊之間的輸入與輸出關系相互牽連，同時，在實際的反饋放大電路中，這兩個模塊也不是截然分開的，經常會出現你中有我，我中有你的情況，總之，反饋放大電路分析起來有一定難度。

如圖1所示，反饋放大電路有兩條信號傳輸通道，一條是輸入信號沿著基本放大電路從輸入端到輸出端，稱為信號的正向傳輸通道；另一條是輸出信號經反饋網絡從放大器的輸出端到輸入端，稱為信號的反向傳輸通道。在課堂教學中，學生經常會發問：信號的正向傳輸通道中有沒有信號的反向傳輸？同樣，信號的反向傳輸通道中有沒有信號的正向傳輸？要回答這個問題，就得從寄生反饋和人為反饋的概念說起。

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,低頻區的H參數小信號等效電路，由輸入回路可以列出方程

vbe=rbeib+μrvce

上式說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vbe的一部分對輸入信號產生了影響。根據反饋的定義，μrvce部分構成了反饋。由于這個反饋是伴隨三極管的制造而同時產生的，稱為寄生反饋(或器件內部反饋)。在三極管H參數推導時，我們把μr叫反向電壓傳輸比，量值在10-3～10-4之間，說明它所起的反饋作用很微弱，因此，在分析三極管放大電路時，我們對三極管的內部反饋(寄生反饋)的作用一直是忽略不計的[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低頻小信號模型

其實,我們在分析反饋放大電路時，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，構成的是電壓并聯負反饋，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

由于是并聯負反饋，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中忽略了輸入信號從輸入端沿著反饋網絡的正向傳輸，只考慮了輸出信號從輸出端沿著反饋網絡到輸入端的反向傳輸。

另外，當直流電源電壓的內阻過大時，多級放大電路中也可能產生寄生反饋[2]。如圖6是兩級阻容耦合放大電路。

圖6 源自直流電源內阻的寄生反饋

設直流電源電壓VCC的內阻為R，忽略兩級的基極偏置電流后，電源端電壓V近似為

V=VCC-(i1+i2)R

圖7 帶有退耦環節的放大電路

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，嚴重時可使放大電路不能正常工作。在后續電子系統的設計中，如何設法避免或削弱它的影響是必須考慮的問題。

2 本級反饋和級間反饋的概念

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

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

圖8 兩級阻容耦合放大電路

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

(任英玉文)

圖9 圖8的反饋方框圖

3 結語

綜上所述，本文介紹的人為反饋和寄生反饋、本

級反饋和級間反饋的概念，能讓學生全面地理解反饋及反饋放大電路，這也有利于學生對后續課程中工程問題的深入理解和研究。

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

[2] 應巧琴，田志芬等編. 模擬電子技術基礎 [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2014年“課程質量提升計劃”項目(TUQC)；天津大學本科教學綜合改革項目(ZD14C026) 作者簡介：任英玉(1965-)，女，碩士，副教授，主要從事模擬電子技術及數字電子技術教學與科研工作，E-mail: renyingyuee@tju.edu.cn

TN710

A

1008-0686(2017)03-0044-04