放大电路中的负反馈

放大电路中的负反馈

放大电路是主要的电子电路类型，为了确保放大电路能够正常工作，提供稳定的增益、良好的线性，以及其他的一些特殊目的，一般实用的放大电路都加上了负反馈的网络。

在各种系统的控制分析中，电路中的负反馈研究应该是最为深入和细致的了，详细的内容请参阅“电子技术”或“电路分析”专业教科书，本文仅仅是想通过对放大电路中反馈的简单介绍，阐述系统中反馈控制的基本原理。

1、为什么要在电路中设置反馈

半导体技术发展到今天，为电子电路的设计提供了极大的施展空间。现在要设计或制作一个高性能的放大器，在如何提高放大倍数方面已经不是问题，最普通的集成电路运算放大器（LM324，其内部包含了4个相同的独立放大器，价格在1元左右，如下图），其开环电压放大倍数也可以做到几十万倍（80dB~140dB）之高，对于一般的要求来说，这几乎就是无限大的放大倍数了。

然而，在多数的应用中，都要求电路的放大倍数是一个固定不变的有限值。所谓固定不变是指：当工作环境的温度变化；电路输入、输出连接状态发生改变；器件因常时间工作性能老化；因故障更换了主要半导体器件之后，等等的内在的和外部的干扰因素下，放大器的放大倍数都维持在设定值不会变化。这个稳定增益（放大倍数）的要求，其实才是现代电子电路设计的难点，而在电路中使用负反馈技术，是解决这个难题的主要方法。

此外，电路中的负反馈还能解决以下问题：

提高输入阻抗，降低输出阻抗（提高负载能力），优化频率响应，稳定静态工作点，减少线性失真等等，本文不做叙述。

2、电路中最主要的两种负反馈应用示例

①反相交流放大器

电路见附图。此放大器可代替晶体管进行交流放大，可用于扩音机前置放大等。电路无需调试。放大器采用单电源供电，由R1、R2组成1/2V+偏置，C1是消振电容。

放大器电压放大倍数Av仅由外接电阻Ri、Rf决定：Av=-Rf/Ri。负号表示输出信号与输入信号相位相反。按图中所给数值，Av=-10。此电路输入电阻为Ri。一般情况下先取Ri 与信号源内阻相等，然后根据要求的放大倍数在选定Rf。Co和Ci为耦合电容。

②同相交流放大器

电路见附图。同相交流放大器的特点是输入阻抗高。其中的R1、R2组成1/2V+分压电路，通过R3对运放进行偏置。电路的电压放大倍数Av也仅由外接电阻决定：Av=1+Rf/R4，电路输入电阻为R3。R4的阻值范围为几千欧姆到几十千欧姆。以上两种基本的反馈放大器，共同点是都具有反馈，而且从输出端取出的反馈信号经过反馈网络后，都加到了运算放大器的负输入端，反馈信号的作用是抵消了输入信号，因此称为负反馈；另一个共同点是，经过分析计算发现，两种放大电路由于反馈网络的加入，使得放大器的放大倍数（增益）的大小，只由反馈网络的电阻参数值决定（Av=-Rf/Ri；Av=1+Rf/R4），只要这几个电阻的阻值是稳定的放大倍数就不会变化，而要确保电阻的阻值始终稳定在规定的范围内，是比较容易做到的。

3、电路中反馈的基本模型概括

4、电路中反馈的类型及其作用：

直流反馈：反馈只对直流分量起作用，反馈元件只能传递直流信号；目的：稳定静态工作点。

交流反馈：反馈只对交流分量起作用，反馈元件只能传递交流信号；目的：改善放大电路的性能。

电压反馈：馈信号取自输出电压；目的：稳定输出电压、减小输出电阻。

电流反馈：反馈信号取自输出电流；目的：稳定输出电流、增大输出电阻的作用。

串联反馈：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；目的：使电路的输入电阻增大。

并联反馈：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；目的：使电路的输入电阻减小。