反馈在电路中的利用和消除

　　导读：针对电路中存在的各种反馈，提出反馈的种类，说明各类反馈的判断方法。同时根据反馈对电路的影响，提出如何利用反馈改善电路的性能和功能，如何消除影响电路性能的反馈。

　　反馈是电子电路中不可缺少的重要组成部分，有人为引入的，也有电路本身具有的，反馈对电路的影响有的可忽略不计，有的却需高度重视。对有关反馈的知识掌握的好就可以充分利用反馈改善电路的性能，实现电路所不能实现的功能。同时对于一些影响电路性能的反馈，也能采取相应的手段来消除，更好地保障电路的正常运行。

　　一、反馈的基本概念

　　1.什么是反馈

　　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。

　　2.反馈的分类

　　1）正反馈和负反馈

　　根据反馈极性的不同，可以把反馈分为正反馈和负反馈。如果引入的反馈信号增强外加输入信号的作用，使净输入信号增加，从而使放大电路的放大倍数得到提高，这样的反馈称为正反馈；相反，如果反馈信号削弱外加输入信号的作用，使净输入信号减弱，使放大电路的放大倍数降低，则称为负反馈。

　　为了判断引入的是正反馈还是负反馈，可以采用瞬时极性法。即先假定输入信号为某一个瞬时极性，然后逐级推出电路其他有关各点瞬时信号的变化情况，判断反馈到输入端信号的瞬时极性是增强还是削弱了原来的输入信号。

　　例如在图1（a）中，假设加上一个瞬时极性为的正的输入电压（在电路中用符号+、-分别表示瞬时极性的正或负，代表该点瞬时信号的变化为增大或减小）。因输入电压加在集成运放的反相输入端，故输出电压的瞬时极性为负，而反馈电压由输出电压经电阻R2、R3分压后得到，因此反馈电压的瞬时极性也是负，但集成运放的差模输入电压等于输入电压与反馈电压之差，可见反馈电压增强了输入电压的作用，使放大倍数提高，因此是正反馈。在图1（b）中，输入电压加在集成运放的同相输入端，当其瞬时极性为正时，输出电压的瞬时极性也为正，输出端通过电阻R3、R4分压后将反馈电压引回到集成运放的反相输入端，此反馈信号将削弱外加输入信号的作用，使放大倍数降低，所以是负反馈。

　　2）直流反馈和交流反馈

　　根据反馈信号本身的交、直流性质，可以分为直流反馈和交流反馈。如果反馈信号中只有直流成分，则称为直流反馈；若反馈信号中只有交流成分，则称为交流反馈。在很多情况下，交、直流两种反馈兼而有之。

　　在图2（a）中，设VT2发射极的旁路电容Ce足够大，可认为电容两端的交流信号基本为零，则从VT2的发射极通过RF引回到VT1基极的反馈信号中将只有直流成分，因此电路中引入的是直流反馈。在图2（b）中，从输出通过CF和RF将反馈引回到VT1的发射极，由于电容的隔直作用，反馈信号中将只有交流成分，所以这个反馈是交流反馈。

　　3）电压反馈和电流反馈

　　根据反馈信号在放大电路输出端采样方式的不同，可以分为电压反馈和电流反馈。

　　如果反馈信号取自输出电压，称为电压反馈；如果反馈信号取自输出电流，则称为电流反馈。在图2（b）中，反馈信号与输出电压成正比，属于电压反馈。而在图2（a）中，如果不加旁路电容Ce,则反馈信号与输出回路的电流成正比，因此是电流反馈。

　　放大电路中引入电压负反馈，将使输出电压保持稳定，其效果是降低了电路的输出电阻；而电流负反馈将使输出电流保持稳定，因而提高了输出电阻。

　　为了判断放大电路中引入的反馈是电压反馈还是电流反馈，一般可假设将输出端交流短路（即令输出电压等于零），观察此时是否仍有反馈信号。如果反馈信号不复存在，则为电压反馈，否则就是电流反馈。

　　4）串联反馈和并联反馈

　　根据反馈网络与放大电路输入回路连接方式的不同，可以分为串联反馈和关联反馈。

　　如果反馈信号与输入信号在输入回路中以电压形式求和（即反馈信号与输入信号串联），称之为串联反馈；如果二者以电流形式求和（即反馈信号与输入信号并联），则称为并联反馈。

　　在图2（b）中，三极管VT1基极和发射极之间的净输入电压等于外加输入电压与反馈电压之差，即uBE=uI-uF,说明反馈信号与输入信号以电压形式求和，因此属于串联反馈。而图2（a）中，假设去掉旁路电容Ce,三极管VT1的基极电流等于输入电流与反馈电流之差，即iB=iI-iF,也就是说，反馈信号与输入信号以电流形式求和，所以是并联反馈。

　　以上提出了几种常见的反馈分类方法。

　　除此之外，反馈还可以按其他方面来分类。

　　例如，在多级放大电路中，可以分为局部反馈和级间反馈；又如在差动放大电路中，可以分为差模式反馈和共模反馈等等。

　　二、反馈在电路中的应用

　　1.负反馈在电路中的应用

　　1）负反馈能减小非线性失真。在开环放大器中，由于开环增益很大，会使放大器工作在非线性区，输出波形出现双向失真波形。电路加上了负反馈后，电路增益减小，放大器工作在线性区，输出波形不再失真。

　　2）负反馈能提高增益的稳定性

　　3）负反馈能扩展通频带

　　4）负反馈对输入电阻有影响，引入串联负反馈后，输入电阻是无反馈时输入电阻的（1+AF）。引入并联负反馈后，输入电阻是无反馈时输入电阻的1/（1+AF）。

　　5）负反馈对输出电阻有影响，电压负反馈使输出电阻减小，电流负反馈使输出电阻增大。

　　2.正反馈在电路中的应用

　　1）在振荡电路中，在振荡建立的初期，必须使反馈信号大于原输入信号，反馈信号比大，才能使振荡幅度逐渐增大，所以必须引入正反馈。

　　2）自举电路实质是在放大器的局部引入正反馈。加入自举电路后，由于电容容量很大，它的放电回路时间常数很大，使电容上的电压基本不变。在正反馈作用下提升电路中某点的电压，使信号电压在需要处更高，有更大的基极信号电流激励发射极输出信号电流更大，补偿集电极与发射极之间直流工作电压下降而造成的输出信号电流不足。

　　3）在电压-电流转换电路中，有时也引入正反馈。当负载电阻R减小时，因电路内阻的存在输出电流将增大，但是由于电路存在正反馈，导致输出电压下降，输出电流又将随之减小。这样由负载电阻R减小引起的输出电流增大约等于因正反馈作用引起的输出电流的减小，即正好抵消。

　　三、电路中无用反馈的消除

　　在放大电路中，有时正反馈会引起电路的自激振荡，从而使一些干扰信号被放大，甚至有用信号被淹没，这样就要采取措施消除电路中的正反馈。从自激振荡的产生条件看，要破坏形成正反馈的相位条件就可以。

　　1.电路中接入电容

　　接入的电容相当于并联在前的负载上，在中、低频时，由于容抗很大，所以这个电容基本不起作用。高频时，由于容抗减小，使前的放大倍数降低，从而破坏自激振荡的条件，使电路稳定工作。这种校正方法实质上是将放大电路的主极点频率降低，从而破坏自激振荡的条件，所以也称为主极点校正。

　　2.利用RC校正网络代替电容校正网络，将使通频带变窄的程度有所改善在高频时，电容的容抗将降低，但因有一个电阻与电容串联，所以RC网络并联在电路中，对高频电压放大倍数的影响相对小一些，因此，如果采用RC校正网络，在消除自激振荡的同时，高频响应的损失不如仅用电容校正时严重。校正网络应加在时间常数，即极点频率的放大级。通常可接在前级输出电阻和后级输入电阻都比较高的地方。校正网络中R、C元件的数值，一般应根据实际情况，通过实验调试确定。

　　终上所述，反馈是电子电路的重要组成部分，正、负反馈的作用也是有利有弊，充分地掌握它们的特点、了解它们的作用，对我们设计电路、分析电路都会有很大的益处，是学好电路知识的前提。（作者：孙会丽）