3-1 反馈的基础知识《电子技术基础与技能》云南省 电子电工类 知识点讲解

云南省装备制造大类对口高考电子技术复习讲义 模块3 集成运算放大器 3-1 反馈的基础知识 【考纲要求】 （1） 理解反馈和负反馈的概念； （2）理解负反馈放大电路类型及其对放大电路性能的影响 【知识网络】 【知识和技能要点】 反馈是放大电路中重要的技术手段，通过将输出信号的一部分或全部反向传输到输入回路，与输入信号叠加后控制输出，从而优化放大电路的性能。负反馈是实际放大电路中应用最广泛的反馈类型，掌握反馈的基本概念、判断方法和性能影响，是分析和设计放大电路的关键。 一、反馈的基本概念 1. 反馈的定义 在放大电路中，将输出回路的输出信号（电压或电流）的一部分或全部，通过反馈通路反向传输到输入回路，并与输入信号（信号源提供）叠加，从而影响放大电路输出的过程，称为反馈。输出回路中反送到输入回路的那部分信号称为反馈信号。 无反馈的放大电路称为开环放大电路，放大倍数为开环放大倍数； 有反馈的放大电路称为闭环放大电路，放大倍数为闭环放大倍数。 2. 反馈放大电路的组成 闭环放大电路由基本放大电路、反馈通路、比较环节三部分组成，反馈方框图如下所示。核心信号关系： 输入信号：信号源提供的原始输入信号（电压或电流）； 反馈信号：从输出回路取出，通过反馈通路传输到输入回路的信号（电压或电流）； 净输入信号：输入信号与反馈信号在比较环节叠加后的信号，（“” 为正反馈，“” 为负反馈）； 输出信号：放大电路的最终输出信号（电压或电流）。 3. 反馈的分类（按作用效果 / 信号性质划分） （1）正反馈与负反馈（核心分类，按反馈信号对净输入信号的作用划分） 负反馈：反馈信号使净输入信号减小（），最终导致输出信号减小，闭环放大倍数低于开环放大倍数；实际放大电路的主流应用类型，用于改 善电路性能。 负反馈衰减 正反馈：反馈信号使净输入信号增大（），最终导致输出信号增大，闭环放大倍数高于开环放大倍数；多用于振荡电路、触发器，放大电路中极少使用（会导致电路不稳定）。 正反馈自激 （2）直流反馈与交流反馈（按反馈信号的性质划分） 直流反馈：反馈通路仅传输直流量，仅对放大电路的静态工作点 Q产生影响，用于稳定 Q 点，防止因温度、电源波动导致的静态工作点漂移。 交流反馈：反馈通路仅传输交流量，仅对放大电路的动态性能（放大倍数、输入 / 输出电阻、失真等）产生影响，是改善动态性能的核心手段。 交直流反馈：反馈通路同时传输直流量和交流量，既稳定静态工作点，又改善动态性能，实际电路中最常见。 （3）电压反馈与电流反馈（按输出端的取样方式划分，针对交流负反馈） 电压反馈：反馈信号与输出电压成正比（），即从输出电压中取样，反馈通路与输出端并联；若将输出端短路（），则反馈信号，反馈消失。 电流反馈：反馈信号与输出电流成正比（），即从输出电流中取样，反馈通路与输出端串联；若将输出端开路（），则反馈信号，反馈消失。 （4）串联反馈与并联反馈（按输入端的叠加方式划分，针对交流负反馈） 串联反馈：反馈信号与输入信号在输入回路串联叠加（电压叠加，），反馈信号为电压，输入回路的信号以电压形式存在，反馈通路与信号源串联；适用于电压源信号（信号源内阻小）。 并联反馈：反馈信号与输入信号在输入回路并联叠加（电流叠加，），反馈信号为电流，输入回路的信号以电流形式存在，反馈通路与信号源并联；适用于电流源信号（信号源内阻大）。 二、反馈的判断方法（核心技能） 反馈的判断是分析反馈放大电路的第一步，需按有无反馈→正 / 负反馈→交 / 直流反馈→负反馈类型（电压 / 电流、串联 / 并联）的顺序依次判断，核心方法为瞬时极性法和短路 / 开路法。 1. 有无反馈的判断 判断依据：放大电路中是否存在从输出回路到输入回路的信号传输通路（反馈通路，通常由电阻、电容、二极管等元件构成）。 有反馈通路：存在反馈； 无反馈通路：无反馈（开环放大电路）。 2. 正反馈与负反馈的判断 ——瞬时极性法 核心原理：通常采用瞬时极性判别法来判别实际电路反馈极性的正、负。首先假定输入信号在某一瞬时对地而言极性为正，然后由各级输入、输出之间的相位关系分别推出相关各点的瞬时极性（用“+”表示升高，用“-”表示降低），最后判别反映到电路输入端的作用是加强了输入信号还是削弱了输入信号。加强为正反馈，削弱了为负反馈。 判断步骤： 1. 假设输入信号（或）的瞬时极性为 “+”； 2. 根据三极管的相位特性（共射电路输入与输出反相，共集 / 共基电路输入与输出同相），判断基本放大电路输出信号（或）的瞬时极性； 3. 通过反馈通路，判断反馈信号（或）的瞬时极性； 4. 比较反馈信号与输入信号对净输入信号的作用：削弱净输入信号为负反馈，增强净输入信号为正反馈。 3. 交直流反馈的判断 判断依据：反馈通路对直流量和交流量的传输特性，利用电容 “隔直通交”、电感 “隔交通直”、电阻 “交直皆通” 的特性判断。 反馈通路仅含电阻：交直流反馈（同时传输交、直流量）； 反馈通路串接电容：交流反馈（电容隔直，仅传输交流量）； 反馈通路串接电感 / 稳压管：直流反馈（仅传输直流量）。 4. 交流负反馈类型的判断（电压 / 电流、串联 / 并联） （1）电压反馈与电流反馈的判断 ——输出端短路法 将放大电路的输出端对地短路（），判断反馈信号是否消失： 反馈信号：反馈与输出电压相关，为电压反馈； 反馈信号：反馈与输出电流相关，为电流反馈。 （2）串联反馈与并联反馈的判断 ——输入端连接方式法 观察反馈信号与输入信号在输入回路的连接方式，判断叠加形式： 反馈信号与输入信号串联（分别接三极管的两个输入电极，如 B 极和 E 极）：串联反馈（电压叠加）； 反馈信号与输入信号并联（接三极管的同一输入电极，如均接 B 极）：并联反馈（电流叠加）。 三、四种基本的负反馈放大电路类型 交流负反馈按输出取样方式（电压 / 电流）和输入叠加方式（串联 / 并联）组合，分为电压串联、电压并联、电流串联、电流并联四种基本类型，各类型的结构特点、信号关系和性能特性截然不同，适配不同的电路需求。 负反馈类型 输出取样 输入叠加 核心信号关系 关键性能变化 适用场景 电压串联负反馈 电压 串联（电压） ， 输入电阻↑，输出电阻↓，电压放大倍数稳定 电压放大电路，需稳定输出电压、高输入电阻、低输出电阻（如信号放大器） 电压并联负反馈 电压 并联（电流） ， 输入电阻↓，输出电阻↓，电流放大倍数稳定 电流 - 电压转换电路，需稳定输出电压、低输入电阻、低输出电阻（如放大电路输入级） 电流串联负反馈 电流 串联（电压） ， 输入电阻↑，输出电阻↑，互导放大倍数稳定 电压 - 电流转换电路，需稳定输出电流、高输入电阻、高输出电阻（如恒流源电路） 电流并联负反馈 电流 并联（电流） ， 输入电阻↓，输出电阻↑，电流放大倍数稳定 电流放大电路，需稳定输出电流、低输入电阻、高输出电阻（如功率放大电路） 核心规律： 电压负反馈稳定输出电压，使放大电路接近电压源（输出电阻小，带负载能力强）； 电流负反馈稳定输出电流，使放大电路接近电流源（输出电阻大，恒流特性好）； 串联负反馈提高输入电阻，减小信号源的电流损耗，适配电压源信号； 并联负反馈降低输入电阻，增大信号源的电流输出，适配电流源信号。 四、负反馈对放大电路性能的影响 负反馈会降低放大电路的闭环放大倍数，但能全面改善放大电路的动态性能，且反馈深度越深（反馈信号越强），性能改善效果越显著，这是 “牺牲放大倍数，换取性能稳定性” 的核心体现。 1. 降低放大倍数，提高放大倍数的稳定性 闭环放大倍数公式：（为反馈系数，为反馈深度，负反馈时），因此，放大倍数降低； 当反馈深度足够大（），，闭环放大倍数仅由反馈系数决定（反馈系数由反馈通路的电阻等元件决定，稳定性极高），放大倍数的稳定性大幅提高，有效抑制因温度、三极管参数、电源波动导致的放大倍数变化。 2. 减小非线性失真，抑制干扰和噪声 三极管的非线性特性会导致放大电路出现非线性失真（如饱和失真、截止失真）；负反馈通过将失真的输出信号反馈到输入回路，与输入信号叠加后，使净输入信号产生 “反向失真”，从而抵消输出信号的失真，减小非线性失真（反馈深度越深，失真越小）； 负反馈能有效抑制放大电路内部产生的干扰和噪声（如三极管的热噪声、电阻的热噪声），但对输入信号中的干扰和噪声无抑制作用。 3. 改变输入电阻和输出电阻（按需优化） 负反馈对输入 / 输出电阻的改变由反馈类型决定，是优化放大电路适配性的关键： 输入电阻：串联负反馈使输入电阻增大（反馈信号与输入信号串联，增大了输入回路的等效电阻）；并联负反馈使输入电阻减小（反馈信号与输入信号并联，减小了输入回路的等效电阻）； 图中ri为无反馈时输入电阻，rif为加入负反馈后的输入电阻。 输出电阻：电压负反馈使输出电阻减小（稳定输出电压，使输出端接近理想电压源，内阻小）；电流负反馈使输出电阻增大（稳定输出电流，使输出端接近理想电流源，内阻大）。 电压负反馈具有稳定输出电压的作用，即是电压负反馈放大器具有恒压源的性质，因此引入电压负反馈后的输出电阻rof要比无反馈时的输出电阻ro小。 同理，电流负反馈具有稳定输出电流的作用，即是电流负反馈放大器具有恒压流的性质，因此rof要比ro大。 4. 展宽通频带，改善频率特性 开环放大电路的通频带较窄，当信号频率超出通频带时，放大倍数会显著下降；负反馈通过反馈信号抑制放大倍数的变化，使放大电路在更宽的频率范围内保持放大倍数稳定，展宽通频带（反馈深度越深，通频带越宽），改善电路的频率特性，适用于低频、高频宽范围信号的放大。 五、核心技能要点 1. 能理解反馈、正反馈、负反馈、交直流反馈的基本概念，区分开环和闭环放大电路； 2. 能熟练运用瞬时极性法判断正反馈和负反馈，掌握判断的核心步骤和三极管的相位特性； 3. 能根据电路元件的特性（电容、电阻）判断交直流反馈，运用输出端短路法判断电压 / 电流反馈； 4. 能根据输入回路的连接方式判断串联 / 并联反馈，准确划分四种基本的交流负反馈类型； 5. 能熟记四种负反馈类型的性能特性，明确电压 / 电流负反馈对输出的稳定作用，串联 / 并联负反馈对输入电阻的影响； 6. 能理解负反馈对放大电路性能的五大影响，明确 “牺牲放大倍数，换取性能稳定性” 的核心特点。 【练习题】 一、选择题 1. 下列关于反馈的说法，正确的是（） A. 反馈是输入信号传输到输出回路的过程 B. 有反馈通路的放大电路为闭环放大电路 C. 正反馈能改善放大电路的性能 D. 负反馈会使放大电路的输出信号增大 2. 判断正反馈和负反馈的核心方法是（） A. 输出端短路法 B. 输入端连接方式法 C. 瞬时极性法 D. 电容隔直法 3. 若将放大电路输出端对地短路后，反馈信号消失，则该反馈为（） A. 电压反馈 B. 电流反馈 C. 串联反馈 D. 并联反馈 4. 串联负反馈对放大电路输入电阻的影响是（） A. 增大输入电阻 B. 减小输入电阻 C. 输入电阻不变 D. 无法确定 5. 下列负反馈类型中，能稳定输出电压、降低输出电阻的是（） A. 电流串联负反馈 B. 电压串联负反馈 C. 电流并联负反馈 D. 电压并联负反馈 6. 反馈深度越大，负反馈对放大电路性能的改善效果（） A. 越差 B. 越好 C. 无变化 D. 先好后差 7. 适用于电压源信号（信号源内阻小）的负反馈类型是（） A. 串联反馈 B. 并联反馈 C. 电压反馈 D. 电流反馈 8. 负反馈能有效抑制放大电路的（） A. 输入信号中的噪声 B. 内部产生的非线性失真 C. 信号源的电压波动 D. 负载的电阻变化 二、判断题 1. 开环放大电路是指无反馈的放大电路，闭环放大电路是指有反馈的放大电路。（） 2. 正反馈使净输入信号增大，常用于改善放大电路的性能。（） 3. 反馈通路中串接电容时，该反馈为交流反馈，仅影响放大电路的动态性能。（） 4. 电流负反馈的反馈信号与输出电流成正比，将输出端开路后反馈信号消失。（） 5. 电压串联负反馈的输入电阻增大，输出电阻减小，能稳定输出电压。（） 6. 负反馈会降低放大电路的闭环放大倍数，因此反馈深度越大越好。（） 7. 并联负反馈的反馈信号为电流，与输入信号在输入回路并联叠加。（） 8. 负反馈能展宽放大电路的通频带，使电路在更宽的频率范围内稳定工作。（） 三、填空题 1. 反馈放大电路由 、 和 三部分组成，核心信号包括输入信号、反馈信号和。 2. 按反馈信号对净输入信号的作用，可分为 和 ，其中 是实际放大电路的主流应用类型。 3. 判断电压反馈和电流反馈的方法是 ，判断串联反馈和并联反馈的依据是 。 4. 交流负反馈的四种基本类型为 、 、 和 。 5. 电压负反馈的核心作用是 ，使放大电路接近 ；电流负反馈的核心作用是 ，使放大电路接近 。 6. 负反馈的反馈深度公式为 ，当时，闭环放大倍数 ，仅由 决定。 7. 串联负反馈适配 信号源，并联负反馈适配 信号源。 8. 负反馈对放大电路的性能影响包括：提高放大倍数稳定性、 、 、 和展宽通频带。 四、简答题 1. 简述反馈的定义，区分开环放大电路和闭环放大电路的核心依据。 2. 简述用瞬时极性法判断正、负反馈的核心步骤，并说明共射放大电路的相位特性。 3. 分别说明电压负反馈和电流负反馈、串联负反馈和并联负反馈对放大电路输入 / 输出电阻的影响。 4. 为什么说负反馈是 “牺牲放大倍数，换取性能稳定性”？简述负反馈对放大电路性能的主要改善作用。 5. 试分析电压串联负反馈的核心特性，说明其适用的电路场景。 五、分析题 1. 某共射放大电路中，发射极接有电阻（无旁路电容），试依次判断：（1）有无反馈；（2）正 / 负反馈（用瞬时极性法）；（3）交 / 直流反馈；（4）交流负反馈的类型。 2. 某放大电路引入负反馈后，开环放大倍数，反馈系数，求：（1）反馈深度；（2）闭环放大倍数；（3）若开环放大倍数因温度变化下降为 500，求此时的闭环放大倍数，并说明放大倍数的稳定性变化。 【答案】 一、选择题 1. B 2. C 3. A 4. A 5. B 6. B 7. A 8. B 二、判断题 1. √ 2. ×（正反馈会使电路不稳定，极少用于放大电路，负反馈用于改善性能） 3. √ 4. √ 5. √ 6. ×（反馈深度过大可能导致电路自激振荡，需合理设置） 7. √ 8. √ 三、填空题 1. 基本放大电路；反馈通路；比较环节；净输入信号 2. 正反馈；负反馈；负反馈 3. 输出端短路法；输入回路的连接方式（叠加方式） 4. 电压串联负反馈；电压并联负反馈；电流串联负反馈；电流并联负反馈 5. 稳定输出电压；理想电压源；稳定输出电流；理想电流源 6. ；；反馈系数 7. 电压源（内阻小）；电流源（内阻大） 8. 减小非线性失真；抑制内部干扰和噪声；改变输入 / 输出电阻 四、简答题 1. 反馈定义：将放大电路输出回路的输出信号（电压 / 电流）的一部分或全部，通过反馈通路反向传输到输入回路，与输入信号叠加并影响输出的过程。核心依据：是否存在从输出回路到输入回路的反馈通路；无反馈通路为开环放大电路，有反馈通路为闭环放大电路。 2. 瞬时极性法步骤：① 假设输入信号的瞬时极性为 “+”；② 根据三极管相位特性判断输出信号的瞬时极性；③ 经反馈通路判断反馈信号的瞬时极性；④ 若反馈信号削弱净输入信号为负反馈，增强则为正反馈。共射放大电路相位特性：输入信号与输出信号反相（输入 “+”，输出 “-”）。 3. 输入电阻：串联负反馈增大输入电阻，并联负反馈减小输入电阻；输出电阻：电压负反馈减小输出电阻，电流负反馈增大输出电阻。 4. 原因：负反馈的闭环放大倍数，故，放大倍数降低；但反馈深度越大，放大电路的性能越稳定。主要改善作用：① 提高放大倍数的稳定性；② 减小非线性失真，抑制内部干扰和噪声；③ 按需改变输入 / 输出电阻，适配信号源和负载；④ 展宽通频带，改善频率特性。 5. 电压串联负反馈核心特性：输出端取样电压，输入端串联叠加；提高输入电阻、降低输出电阻；稳定输出电压，电压放大倍数稳定。适用场景：电压放大电路，如音频信号放大器、信号源放大器，需高输入电阻（减小信号源损耗）、低输出电阻（增强带负载能力）、稳定的输出电压。 五、分析题 1. （1）有无反馈：有反馈，发射极电阻构成从输出回路到输入回路的反馈通路； （2）正 / 负反馈（瞬时极性法）：① 假设输入信号瞬时极性为 “+”，三极管 B 极电位为 “+”；② 共射电路输出与输入反相，C 极电位为 “-”，E 极电位随增大而升高（瞬时极性为 “+”）；③ 反馈信号为 E 极电位，使净输入信号减小，故为负反馈； （3）交 / 直流反馈：为纯电阻，交直皆通，故为交直流反馈； （4）交流负反馈类型：① 输出端短路法：时，，反馈信号，为电流反馈；② 输入端连接方式：反馈信号接 E 极，输入信号接 B 极，串联叠加，为串联反馈；综上，为电流串联负反馈。 2. 解：（1）反馈深度 （2）闭环放大倍数 （3）开环放大倍数下降为 500 时的闭环放大倍数 稳定性分析：开环放大倍数从 1000 下降为 500，下降了 50%；闭环放大倍数从 9.90 下降为 8.33，仅下降了约 15.9%，说明负反馈显著提高了放大倍数的稳定性。 答：反馈深度为 101，闭环放大倍数约 9.90，温度变化后的闭环放大倍数约 8.33，放大倍数稳定性大幅提高。 学科网（北京）股份有限公司 $