17章 电子电路中的反馈

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第十七章 电子电路中的反馈

反馈在科学技术领域中的应用很多，如自动控制技术中利用反馈来实现自动调节，在电子电路中利用反馈来改善电路的性能等。

§17.1负反馈的基本概念

一、负反馈与正反馈 凡是将电子电路输出端信号(电压或电流)的一部分或全部通过某种电路引回到输入端,就称反馈。

图示为带有反馈的电子电路的框

图，它有三个部分组成：基本放大电路

（起放大作用）、反馈网络（联系放大

电路的输出与输入的环节）、比较环节（对输入信号和反馈信号进行比较）。其中放大倍数o

d

X A X ∙∙=，反馈网络系数f o X F X ∙∙=，比较环节d i o X X X ∙∙∙=-。在这里，信号X 即可表示电压，亦可表示电流。

净输入信号：d i o X X X ∙∙∙

=-

若三者同相，则：d i o X X X =- 可见d i X X <，即反馈信号起了削弱净输入信号的作用。若引回的反馈信号与输入信号比较使净输入信号减小，则称这种反馈为负反馈。 反之，d i X X >，即反馈信号起了增加净输入信号的作用。若引回的反馈信号与输入信号比较使净输入信号增大，则称这种反馈为正反馈。

电路中引如负反馈后，放大倍数会降低，反之，电路中引入正反馈后，放大倍数会升高。

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通常情况下，若电路中没有引入反馈，i X 直接加到其输入端，称其为开环，放大倍数用A 或u A 表示；若电路中引入反馈，i X 与f X 比较后的信号d X 加到其输入端，称其为闭环，放大倍数用f A 表示

二、负反馈与正反馈的判别方法

瞬时极性法是判别电路中负反馈与正反馈的基本方法。设接“地”参考点的电位为零，若电路中某点在某瞬时的

电位高于零电位者，则该点的瞬时极性为正

（用+表示），反之为负（用-表示）。

图示电路，电阻F R 联接在输出端与

反相输入端之间。设某一瞬间输入电压i u 为正，则经同相输入端时为正，输出端的瞬时极性也为正，输出电压o u 经F R 与1R 分压后在1R 上的反馈电压f u 也为正，它减小了静输入电压d u ，d i f u u u =-，故为负反馈。 对于理想运算放大器，由于0u A →，即使在两输入端之间加一微小电压，输出电压就可达正或负的饱和值，因此必须引入负反馈，使0u u +--≈

才能使运算放大器工作在线性区。

又如图示电路，设输入电压i u 为正，

则经反相输入端时为正，输出端的瞬时

极性则变为负，输出电压o u 经F R 与1R 分

压后在1R 上的反馈电压f u 也为负，它增大了静输入电压d u ，d i f u u u =-，故为正反馈。

同样，分立元件的电子电路，也可用瞬时极性法判别正、负反馈。

图示分压偏置放大电路，其发射极电阻E R 联系输出输入回路，设在正弦输入电压i u 的正半周，基极交流电位的瞬时极性为正，则集电极交流电位的瞬时极性位负，而电流c i 的实际方向与图中参考方向相同，流经E R 时，E R 上端交流电位的瞬时极性为正，e E c u R i =，即为反馈电压f u ，也在正半周，所以be i f u u u =-，由于三者同相，可见净输入信号减小了，其有效值be i U U <，故为负反馈。或者说，反馈提高了发射极的交流电位，使

净输入电压be U 减小了。

上述的是发射极电流的交流

分量c i 流过电阻E R 而产生的负反

馈，称为交流负反馈。当直流分量

E I 流过E R 也要产生负反馈，称直

流负反馈。在静态时，相应的直流分量为E I 、E U 、BE U ，负反馈过程如下：

即当温度升高使C I 和E I 增大时，通过E U 的增大反映出来，而后反馈到输入电路与基极电位B V 比较，使净输入电压BE U 减小，从而使C I 和E I 随着减小，并趋于基本不变。这种反馈的作用是稳定静态工作点。

如果发射极电阻E R 接交流旁路电容，则交流信号被短路，只剩下直流负反馈。

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§17.2放大电路中的负反馈

一、负反馈的类型

根据反馈所采样的信号不同，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，叫电压反馈。

如果反馈信号取自输出电流，叫电流反馈。

电压负反馈具有稳定输出电压、减小输出电阻的作用。电流负反馈具有稳定输出电流、增大输出电阻的作用。根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的不同，可以分为串联反馈和并联反馈。反馈信号与输入信号串联，即反馈信号与输入信号以电压形式作比较，称为串联反馈。反馈信号与输入信号并联，即反馈信号与输入信号以电流形式作比较，称为并联反馈。

串联反馈使电路的输入电阻增大，并联反馈使电路的输入电阻减小。 输出与输入端组合后可组成四种类型的负反馈：串联电压负反馈、并联电压负反馈、串联电流负反馈、并联电流负反馈。

1. 串联电压负反馈

电路如右图所示，因为电阻F R 将

电路的输出端及输入端联系起来，所

以电路中存在反馈。

设输入电压i u 瞬时极性为正，则

同相输入端电位的瞬时极性为正，到输出端电为的瞬时极性亦为正，在电阻1R 分得的电压应该f u 增大的，各电压的实际方向如图，则净输入电压f i d u u u -=是减小的，即f u 削弱了净输入电压(差值电压)，即为负反馈。

而反馈电压11f o f

R u u R R =+，取自输出电压（与输出电压成正比），所以是电压反馈；反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式比较，所以是串联反馈。

特点：输入电阻高、输出电阻低。

2.并联电压负反馈

设输入电压i u 为正，各电流的实际方

向如图，差值电流f d i i i -=1，f i 削弱了

净输入电流(差值电流)，即为负反馈。反馈电流f

o f R u i -=，取自输出电压（与输出电压成正比），所以是电压反馈；反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式比较，所以是并联反馈。

特点：输入电阻低、输出电阻低。

3.串联电流负反馈

设输入电压i u 为正，各电压的实际

方向如图，差值电压f i d u u u -=，

f u 削弱了净输入电压(差值电压)，即是负反

馈。反馈电压o f Ri u =，取自输出电流

（与输出电流成正比），所以是电流反馈；反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式比较，所以是串联反馈。特点：输出电流o i 与负载电阻L R 无关，同相输入恒流源电路或电压电流变换电路。

4. 并联电流负反馈