徐藝萍

[摘 要]放大電路的分析作為模擬電子技術(shù)教學(xué)的核心內(nèi)容，尤其是負(fù)反饋對放大電路的性能分析是教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。通過深入分析，將辯證唯物主義思想與類比分析方法相結(jié)合，探討負(fù)反饋對放大電路性能影響的新的分析方法，提出HAF“原則”，在教學(xué)實踐中具有一定的指導(dǎo)意義。

[關(guān)鍵詞]負(fù)反饋 辯證唯物主義思想 類比分析方法

[中圖分類號] G642.41 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2014）14-0169-02

在大學(xué)課程的教學(xué)過程中，放大電路中的負(fù)反饋非常重要，電路在引入負(fù)反饋后，會對其各種性能參數(shù)產(chǎn)生根本性的改善，故而得到非常廣泛的應(yīng)用。學(xué)生若能夠深刻理解“負(fù)反饋”的概念和作用將對其今后的學(xué)習(xí)和個人發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。文章在深刻理解負(fù)反饋概念的基礎(chǔ)上，結(jié)合辯證唯物主義思想創(chuàng)造性的借助哲學(xué)原理和理想電源模型原理闡述了負(fù)反饋對放大電路性能影響的分析方法。

一、電路中的反饋及其判斷

在電路中所謂“反饋”就是將電路輸出量（電壓或者電流）的部分或全部，通過特定的電路（反饋網(wǎng)絡(luò)）在輸入端或輸入回路上疊加，從而使電路按預(yù)期功能正常穩(wěn)定地工作。

圖1是反饋放大電路的原理框圖，反饋放大電路由基本放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)兩部分組成。令基本放大電路增益為A，其主要功能是放大信號；反饋網(wǎng)絡(luò)增益為F，其主要功能是傳輸反饋信號。輸入量與反饋量疊加的結(jié)果稱為凈輸入量，它才是真正加到基本放大電路上的輸入量。放大電路的輸出量的全部或部分經(jīng)過反饋網(wǎng)絡(luò)的作用后就是反饋量。

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圖1 反饋放大電路原理框圖

實際中，有諸多因素會對放大電路的輸出量產(chǎn)生不利影響，如晶體管等半導(dǎo)體器件參數(shù)的溫度漂移、電源雜波的影響、負(fù)載變化、電路及器件中雜散電容和雜散電感的存在等。[1] [2]人為引入反饋，將變化的輸出量通過一定方式引入輸入回路，在輸入量和反饋量的共同作用下，使輸出量保持一定。

關(guān)于反饋的判斷，具體包括：（1）反饋是否存在的判斷，主要是通過判斷電路中是否存在反饋網(wǎng)絡(luò)或反饋元件；（2）直流反饋和交流反饋的判斷，主要是判斷交流和直流通路的情況；（3）正、負(fù)反饋（反饋極性）的判斷，主要是采用瞬時極性法來判斷；（4）電壓反饋和電流反饋的判斷，其判斷方法是將放大電路輸出端對地短路，若反饋信號隨之消失則判斷為電壓反饋，若反饋信號依然存在則判斷為電流反饋；（5）串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋的判斷，若反饋信號與輸入信號是串聯(lián)連接關(guān)系則為串聯(lián)反饋，是并聯(lián)連接關(guān)系則為并聯(lián)反饋；（6）負(fù)反饋放大電路的四種基本組態(tài)的判斷，即電壓并聯(lián)負(fù)反饋、電壓串聯(lián)負(fù)反饋、電流并聯(lián)負(fù)反饋、電流串聯(lián)負(fù)反饋的判斷，只要掌握了上述項內(nèi)容的判斷，就可以很容易的對負(fù)反饋的四種組態(tài)做出判斷[1-3]。

二、負(fù)反饋對放大電路性能的影響

放大電路中引入負(fù)反饋的主要目的是穩(wěn)定其性能。在引入負(fù)反饋后雖然犧牲了放大電路的增益，但在其它方面是有所得的，如提高增益的穩(wěn)定性，展寬通頻帶，減小非線性失真，改變輸入阻抗和輸出阻抗[1-3]。可見，對于“得”與“失”這對矛盾體的辯證關(guān)系在“負(fù)反饋對放大電路性能的影響”中得到了充分體現(xiàn)。

三、負(fù)反饋對放大電路性能影響的辯證類比分析方法

（一） 增益的穩(wěn)定性的提高

如圖1所示的引入了負(fù)反饋的閉環(huán)放大電路，用Af（Af=■）表示該引入了負(fù)反饋后的增益，對于引入深度負(fù)反饋來說Af=■。采用增益的相對變化率表示電路的穩(wěn)定性。為了對放大電路引入負(fù)反饋后的穩(wěn)定程度加以量化表示，常用有、無反饋兩種情況下放大倍數(shù)的相對變化量的比值來衡定。在中頻段Af、A和均為實數(shù)，Af的表達(dá)式可寫成

Af=■ （1）

對上式求微分得

dAf=■=■ （2）

（2）式的左右式分別處以（1）式的左右式，得

■=■·■ （3）

即■/■=■ （4）

（4）式表明，引入負(fù)反饋后的增益的相對變化率僅為原來沒有引入負(fù)反饋電路的相對變化率的■，也就是說放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高了1+AF倍。可見，引入負(fù)反饋后雖然損失了電路的增益，但卻換來了增益的穩(wěn)定性的提高。這充分體現(xiàn)了“得”與“失”的辯證關(guān)系[4]。

（二）展寬頻帶

在放大電路中，旁路電容、耦合電容和晶體管結(jié)電容是必然存在的，這使得放大電路的幅頻特性呈帶通特性。根據(jù)放大電路的“增益帶寬積”（GBWP）是常數(shù)的原理，引入負(fù)反饋后放大電路的增益被減小，但卻換來放大電路通頻帶的展寬。這也是一種“得”與“失”的辯證關(guān)系。

（三）減小非線性失真

由于組成放大電路的半導(dǎo)體器件（如晶體管、場效應(yīng)管和集成運(yùn)放等）都具有非線性特性，且放大電路中除有用信號外，也存在一些諧波成分疊加在有用信號上，這些因素都會造成輸入信號的非線性失真。放大電路在引入負(fù)反饋后，對有用信號的增益變?yōu)樵瓉淼?/1+AF倍，這種變化同樣作用在諧波成分上，即加入負(fù)反饋后，非線性失真也減小為無負(fù)反饋時的1/1+AF倍。

（四）對輸入阻抗的影響

放大電路輸入阻抗是從電路輸入端看進(jìn)去的等效電阻。放大電路中引入負(fù)反饋，必然改變原電路的結(jié)構(gòu)和輸入阻抗，分析這種影響的前提是正確區(qū)分基本放大電路與反饋網(wǎng)絡(luò)在電路輸入端的連接方式，即必須辨明是并聯(lián)反饋還是串聯(lián)反饋。

引入負(fù)反饋對放大電路輸入阻抗的影響可借助理想電源模型進(jìn)行類比分析，如果反饋結(jié)構(gòu)屬于并聯(lián)反饋，則放大電路的輸入阻抗相當(dāng)于基本放大電路內(nèi)阻和反饋網(wǎng)絡(luò)內(nèi)阻的并聯(lián)，應(yīng)該縮小為為原來的1/1+AF倍。如果屬于串聯(lián)反饋，則放大電路的輸入阻抗相當(dāng)于基本放大電路內(nèi)阻和反饋網(wǎng)絡(luò)內(nèi)阻的串聯(lián)，應(yīng)該變大為原來的1/1+AF倍。

可見，基本放大電路在引入負(fù)反饋時，應(yīng)根據(jù)實際電路對輸入阻抗的需求，適當(dāng)?shù)倪x擇并聯(lián)反饋和串聯(lián)反饋，已達(dá)到調(diào)整優(yōu)化輸入阻抗的目的。

（五）對輸出阻抗的影響

輸出阻抗是從放大電路輸出端看進(jìn)去的等效內(nèi)阻。把電路的輸出信號的部分或全部作為反饋網(wǎng)絡(luò)的輸入，也會造成電路結(jié)構(gòu)的改變。因而，負(fù)反饋然對電路的輸出阻抗產(chǎn)生影響，這種影響決定于基本放大電路與反饋網(wǎng)絡(luò)在放大電路輸出端的連接方式。如果是電壓反饋，則電路的輸出電壓被穩(wěn)定，放大電路的輸出特性近似趨于理想電壓源的特性，輸出阻抗變?yōu)樵瓉淼?/1+AF倍；如果是電流反饋，則電路的輸出電流被穩(wěn)定，放大電路的輸出特性近似趨于理想電流源的特性，輸出阻抗變?yōu)樵瓉淼?+AF倍。

四、結(jié)束語

基本放大電路引入負(fù)反饋后對其性能產(chǎn)生了諸多的影響。電路增益降低，但通頻帶卻展寬了，增益穩(wěn)定性也提高了；輸入、輸出阻抗得到改善。文章通過辯證類比分析方法可以定性的得出放大電路特性參數(shù)的改變規(guī)律，若要定量的描述這種改變則需要再借助出一條原則，暫稱為“1+AF原則”，即若引入負(fù)反饋使原電路參數(shù)變大則必為原來的1+AF倍；若引入負(fù)反饋使原電路參數(shù)變小則必為原來的1/1+AF倍。

采用辯證類比分析方法，再結(jié)合“1+AF原則”，能使學(xué)生在學(xué)習(xí)“負(fù)反饋對放大電路性能的影響”這個知識點(diǎn)上更容易理解。將《馬克思主義哲學(xué)原理》與《模擬電子技術(shù)》這兩門看似不相關(guān)的課程結(jié)合起來，另辟蹊徑分析電子技術(shù)問題，既能幫助同學(xué)掌握枯燥的模擬電子技術(shù)知識又能引導(dǎo)同學(xué)們解放思想，擴(kuò)展思路，找到針對同樣問題不同的解決思路。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 王遠(yuǎn)，張玉平.模擬電子技術(shù)（第3版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007，6.

[2] 康華光，陳大欽，張林.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006：1.

[3] 華成英. 模擬電子技術(shù)基本教程[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2006：2.

[4] 何敏，閔銳， 孫崢， 徐勇，模擬電子電路中的辯證唯物主義思想[C] .中國電子教育學(xué)會高教分會，2011：41-45.

[責(zé)任編輯：張 雷]