放大电路中的负反馈 (2)
第4章 放大电路中的负反馈
第4章 放大电路中的负反馈
2．反馈判别的一般方法 根据前文所述各种反馈概念的定义， 可以得到简单有效的具体判别方法如下： （1） 有/无反馈： 看电路中是否有反馈支路一端接于 放大电路的输出端、 另一端接于放大电 路的输入端或是否有反馈支路同时处于 放大电路的输入和输出回路中。
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第4章 放大电路中的负反馈
第4章 放大电路中的负反馈
4.1 负反馈的基本概念与分类 4.2 引入负反馈对放大电路性能 的影响 4.3 深度负反馈放大电路的分析 计算方法 习题
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第4章 放大电路中的负反馈
4.1 负反馈的基本概念与分类
4.1.1 反馈的基本概念 1．什么是反馈 所谓反馈， 就是在电子系统中把输 出量（电流量或电压量）的一部分或全 部以某种方式送回输入端， 使原输入信 号增大或减小并因此影响放大电路某些 性能的过程。
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第4章 放大电路中的负反馈
图4-4给出了交流反馈和直流反馈的 例子， 图4-4（a）为交流反馈, 因为反 馈电容Cf 对直流信号相当于开路， 所以 不能反馈直流信号； 图4-4（b）为直流 反馈， 由于射极电容Ce对交流信号短路， 所以在交流通路中， 反馈支路Rf被短路， 三极管的发射极相当于直接接地， 交流 反馈是不存在的； 图4-4（c）中的反馈 电阻 Rf可以同时反馈交流和直流信号， 为交、 直流反馈。
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第4章 放大电路中的负反馈
图4-6 串联反馈和并联反馈（比较方式） （a） 串联反馈； （b） 并联反馈
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第4章 放大电路中的负反馈
4.1.3 负反馈的四种基本类型与判别方法 因为不同的反馈类型对放大电路性能的影 响大不相同。 在实际的电子电路中， 要求对 不同性能的放大电路， 必须根据不同的情况， 选用不同类型的负反馈。 1．负反馈的四种基本类型 反馈的类型又叫做反馈的组态。 根据反馈 放大电路的采样和比较方式， 反馈分为电压反 馈、 电流反馈、 串联反馈和并联反馈， 可以 分别构成四种负反馈组态——电压串联负反馈、 电压并联负反馈、 电流串联负反馈和电流并联 负反馈。 四种反馈组态的框图， 读者可参考 图4-5和图4-6自行画出。
放大电路中的负反馈
放大电路中的负反馈把握放大电路中负反馈的四种组态及其判别方法，熟识负反馈对放大电路性能的影响。
1、负反馈的类型依据反馈电路与放大电路在输入端和输出端的连接方式，负反馈分为四种方式：串联电压负反馈、并联电压负反馈、串联电流负反馈和并联电流负反馈2、负反馈类型的判别方法（1）首先，以瞬时极性法确定反馈属于正反馈还是负反馈。
（2）其次，判别区分电压反馈或电流反馈：a)电压反馈：反馈信号取自输出电压，并与之成比例；b)电压反馈：反馈信号取自输流电压，并与之成比例；c)判别方法：输出电压短路法：将输出电压“短路”，若反馈信号消逝，为电压反馈，否则为电流反馈；观看法：除公共地线，若反馈线与输出线接在同一点上，为电压反馈，否则为电流反馈。
（3）然后，判别区分串联反馈或并联反馈：a)串联反馈：反馈信号输入信号在电路输入端以电压形式作比较，两者串联；b)并联反馈：反馈信号输入信号在电路输入端以电流形式作比较，两者并联；c)判别方法：输入短路法：将输入信号“短路”，若反馈信号消逝，为并联反馈，否则为串联反馈；观看法：若反馈信号与输入信号接到放大电路的同一输入端，为并联反馈，否则为串联反馈。
3、负反馈对放大电路工作性能的影响（1）降低放大倍数基本放大电路的增益（开环增益）为（1）反馈信号与输出信号之比称为反馈系数，以F表示（2）引入负反馈后，整个放大器的增益（闭环增益）为（3）可见，引入负反馈后，电路增益为原来的1/(1+AF)。
(1+AF)称为反馈深度，其值越大，负反馈作用越强，|Af|越小。
|1+AF|1，称为深度负反馈，有（4）表明在深度负反馈状况下，闭环增益取决于反馈元件，而与开环增益无关。
（2）提高增益的稳定性对式（3）求导，得（5）电压负反馈稳定输出电压，电流负反馈稳定输出电流。
（3）减小输出波形的非线性失真（4）展宽通频带（5）影响电路输入、输出电阻串联负反馈增大输入电阻，并联负反馈减小输入电阻；电压负反馈减小输出电阻，电流负反馈增大输出电阻。
放大电路中的负反馈
把电子系统输出信号（电流或电压）的一部分或全部，经过一定的电路 （称为反馈网络），回送到放大电路的输入端，和输入信号叠加的连接方式称 为反馈。若反馈信号削弱输入信号而使放大倍数降低，则为负反馈；若反馈信 号增强输入信号，则为正反馈。
负反馈主要用于改善放大电路的性能，正反馈主要应用于振荡电路、电压 比较器等方面。不含反馈支路的放大电路称为开环电路，引入反馈支路的放大 电路称为闭环电路。
AF
|
1，则有
Af
≈
1 F
。
说明：深度负反馈时，闭环放大倍数与电路的开环放大倍数无关，只与反
馈电路的参数有关，基本不受外界影响。反馈深度越深，放大电路越稳定。
5）放大倍数的相对变化量。
dAf dA 1
Af A 1 AF
dAf
dA
式中： Af 为有反馈时的放大倍数相对变化量； A 为无反馈时的放大倍数相对
1）直流反馈：反馈信号只有直流成分。 作用：能够稳定静态工作点。 2）交流反馈：反馈信号只有交流成分。 作用：从不同方面改善动态技术指标，对Au 、Ri 、 Ro 有影响。 3）交直流反馈：反馈信号既有交流成分又有直流成分。
从放大器输出端的取样物理量看，判断反馈量是取自电压还是电流。 1）电压反馈：反馈信号采样输出电压，大小与输出电压成比例。 作用：能够稳定放大电路的输出电压，减小电路的输出电阻。 2）电流反馈：反馈信号采样输出电流，大小与输出电流成比例。 作用：能够稳定放大电路的输出电流，增大电路的输出电阻。
1）开环放大倍数——未引入反馈的放大倍数。
A Xo Xo Xo Xi Xi Xf Xi F X o
2）反馈系数——反馈信号与输出信号之比
F Xf Xo
3）闭环放大倍数——包括反馈在内的整个放大电路的放大倍数。
第四章放大电路中的负反馈
结论：引入负反馈后，放大电路的上限频率 提高，下限频率降低，因而通频带展宽。
ɺ ɺ BWf ≈ (1 + Am F ) BW
在下图中可以较直观看出负反馈对通频 带和放大倍数的影响
§4.2.4 改变输入电阻和输出电阻
一、负反馈对输入电阻的影响 1、串联负反馈使输入电阻增大
ɺ U i′ Ri = ɺ Ii
.
ɺ ɺ 若 1 + AF > 1 ɺ ɺ 若 1 + AF < 1
这种反馈为负反馈 这种反馈为正反馈 电路自激振荡
.
ɺ ɺ ɺ 若 1 + AF = 0 ，则 Af = ∞
ɺ ɺ 若 1 + A F >> 1 Af =
.
A A 1 ɺ F ≈ AF = F ɺ ɺ ɺ 1+ A ɺ
§4.2 负反馈对放大电路性能的影响
2、正反馈 和负反馈 正反馈：反馈信号增强了外加输入信号， 使放大电路的放大倍数提高。 负反馈：反馈信号削弱了外加输入信号， 使放大电路的放大倍数减小。 反馈极性的判断方法：瞬时极性法。 在放大电路的输入端，假设一个输入信 号对地的极性，可用“+”、“-” 表示。 按信号传输方向依次判断相关点的瞬时极性， 直至判断出反馈信号的瞬时极性。
§4.2.1提高放大倍数的稳定性 4.2.1提高放大倍数的稳定性
ɺ A 根据反馈的一般表达式ɺ f = A ɺ ɺ 1 + AF
在中频范围内， Af =
A 1 + AF
求出放大倍数的相对变化量： dAf =
Af
1 dA × 1 + AF A
由于 1+AF >1,可见引入负反馈后，放大倍 数的稳定性提高了(1+AF) 倍
运算放大器四种负反馈
运算放大器四种负反馈一、分类按输出端采样方式分为：电压负反馈、电流负反馈。
按输入端接入电路方式分为：串联反馈、并联反馈。
即组合为四种方式：并联电压负反馈（图1）、串联电压负反馈（图2）、并联电流负反馈（图3）、串联电流负反馈（图4）。
二、区分电压/电流反馈区分方法：输出端的反馈取样点与输出点在同一点时，则为电压反馈，反之为电流反馈。
并联/串联反馈区分方法：反馈信号引回信号输入同一端，则为并联反馈；反之为串联反馈。
三、示图图1 并联电压负反馈图2 串联电压负反馈图3并联电流负反馈图4串联电流负反馈四、图解图1并联电压负反馈是反相比例运算电路。
反馈电流取自输出电压（即负载电压），并与之成正比，故为电压反馈。
反馈信号与输入信号在输人端以电流的形式作比较，两者并联，故为并联反馈。
因此，反相比例运算电路是引入并联电压负反馈的电路。
由前面讨论可知，电压负反馈的作用是稳定输出电压，并联反馈电路则降低输入电阻。
反馈系数F由定义式得出：其中XF为反馈电流，所以反馈系数 。
可见，反馈系数具有电导（电阻的倒数）的量纲，称为互导反馈系数。
图2串联电压负反馈是同相比例运算电路。
反馈电压取自输出电压，并与之成正比，故为电压反馈。
反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式作比较．两者串联，故为串联反馈。
因此，同相比例运算电路是引入串联电压负反馈的电路。
反馈系数F由定义式 得 电压负反馈的作用是稳定输出电压，串联反馈电路则有很高的输入电阻。
图3并联电流负反馈是反相输入恒流源电路。
反馈电流取自输出电流，并与之成正比，故为电流反馈。
反馈信号与输入信号在输入端以电流的形式作比较，两者并联，故为并联反馈，因此，反相输入恒流源电路是引入并联电流负反馈的电路。
图4串联电流负反馈是同比例运算电路。
反馈电压取自输出电流（即负载电流）并与之成正比，故为电流反馈。
反馈信号与输入信号在输入端以电压形式作比较，两者串联，故为串联反馈。
因此，同相输入恒流源电路是引入串联电流负反馈的电路。
放大电路中的负反馈
ube= ui – uf 反馈到发射极为串联反馈
判断电压、电流反馈
共发射极电路
RL
+ uo
iE
io RL
–
从集电极引出 为电压反馈 从发射极引出 为电流反馈
判断反馈类型的口诀
共发射极电路
集出为压，射出为流
基入为并，射入为串
共集电极电路为典型的电压串联负反馈
例3：判断图示电路中的负反馈类型 RB1 C1
rof (1 A0 F )ro
电流负反馈具有稳定输出电流的作用， 即有恒流输出特性，故输出电阻提高
－
RL
分立元件的放大电路反馈类型的判别 例 1： +UCC RB1 C1 RS + ui RB2
RC
C2 +
净输入信号：
ube = ui - uf ui 与 uf 串联,以电 压形式比较 —串联反馈
+ uS – –
+ + ube – + RL uo RE u f – ie –
反馈电压uf 削弱了净输入电压 —负反馈 uf = ie RE ic RC uf 正比于输出电流—电流反馈
之差时，是负反馈；否则是正反馈
例1： 试判别下图放大电路中从运算放大器A2输出端引至 A1输入端的是何种类型的反馈电路 串联电压负反馈
+ ui –
－ – +u + A1 o1 R –u + f
－
– + + A2
uo
解： 先在图中标出各点的瞬时极性及反馈信号； 因反馈电路直接从运算放大器A2的输出端引出，所以 是电压反馈 因输入信号和反馈信号分别加在反相输入端和同相输 入端上，所以是串联反馈 因输入信号和反馈信号极性相同，所以是负反馈
差分放大电路的负反馈
差分放大电路的负反馈
1差分放大电路：
差分放大电路是一种电路，是一种将差分信号放大的类型，其外部采用增益模式。
由于“差分”输入，这类放大器的输入非常快，可以在微秒级别内达到大的增益，因此经常用于高速信号的放大应用。
此外，差分放大器还有很强的抗噪声能力，因此有可能拒绝外部的干扰信号，以提高输出信号的精确度。
2负反馈：
负反馈是电路中最常用的技术之一，它可以很大程度上调整信号电平，从而使得更加稳定、准确。
负反馈电路通常由两个子部分组成：负反馈路径和正反馈路径。
负反馈路径将一部分输出信号带入到输入端，从而使信号减小，从而达到控制信号水平的作用。
正反馈路径则是反过来，从输出端带入到输入环节，增加信号的水平，从而使系统更加稳定。
3差分放大电路的负反馈：
将负反馈应用到差分放大电路中用于调整信号的水平，从而得到更加精准的放大效果。
负反馈放大电路有明显的优势，除了具备增益稳定性好的优势外，它还能减小失真度，噪声抑制就更好了，它使得改变正反馈放大电路、差分放大电路的空载增益，以提高输出增益。
负反馈差分放大电路可以替代单端放大电路，它的增益可以很好的控制，具有优异的质量，使用它可以大大降低成本。
就是这样，差分放大电路的加入负反馈，是一种改进后的放大技术，负反馈抑制了输入信号，并增加增益，以提高输出信号的精确度。
在传输、处理高精度电磁信号时可以有很大的帮助，而且差分放大电路在许多现代技术中都有着极大的用处，可以看出它绝对是一种不可或缺的重要电路。
负反馈放大电路原理
放大电路负反馈的原理特点一、提高放大倍数的稳定性引入负反馈以后，放大电路放大倍数稳定性的提高通常用相对变化量来衡量。
因为：所以求导得：即：二、减小非线性失真和抑制噪声由于电路中存在非线性器件，会导致输出波形产生一定的非线性失真。
如果在放大电路中引入负反馈后，其非线性失真就可以减小。
需要指出的是：负反馈只能减小放大电路自身产生的非线性失真，而对输入信号的非线性失真，负反馈是无能为力的。
放大电路的噪声是由放大电路中各元器件内部载流子不规则的热运动引起的。
而干扰来自于外界因素的影响，如高压电网、雷电等的影响。
负反馈的引入可以减小噪声和干扰，但输出端的信号也将按同样规律减小，结果输出端的信号与噪声的比值（称为信噪比）并没有提高。
三、负反馈对输入电阻的影响由于负反馈可以提高放大倍数的稳定性，所以引入负反馈后，在低频区和高频区放大倍数的下降程度将减小，从而使通频带展宽。
引入负反馈后，可使通频带展宽约（1+AF）倍。
四、负反馈对输入电阻的影响（a）串联反馈（b）并联反馈图1 求输入电阻1、串联负反馈使输入电阻提高引入串联负反馈后，输入电阻可以提高（1+AF）倍。
即：式中：ri为开环输入电阻rif为闭环输入电阻2、并连负反馈使输入电阻减小引入并联负反馈后，输入电阻减小为开环输入电阻的1/(1+AF )倍。
即：五、负反馈对输出电阻的影响1、电压负反馈使输出电阻减小放大电路引入电压负反馈后，输出电压的稳定性提高了，即电路具有恒压特性。
引入电压负反馈后，输出电阻rof减小到原来的1/（1+AF）倍。
2、电流负反馈使输出电阻增大放大电路引入电流负反馈后，输出电流的稳定性提高了，即电路具有恒流特性。
引入电流负反馈后，使输出电阻rof增大到原来的（1+AF）倍。
3、负反馈选取的原则（1）要稳定静态工作点,应引入直流负反馈。
（2）要改善交流性能，应引入交流负反馈。
（3）要稳定输出电压，应引入电压负反馈；要稳定输出电流，应引入电流负反馈。
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图09.13 电流负反馈对输出电阻的影响
VRAR'ooiosfX'AiViIsF''ooIA'ois(X1If'oAiA(s1FisF)RIA'oiosF )I'o
式中Ais是负载短路时的开环
增益，即将负载短路，把电 压源转换为电流源，再将负 载开路的增益。
返回
4 负反馈对通频带的影响
放大电路加入负反馈后，增益下降，但通频带却加 宽了，如图所示。
ui' ui
放大 电路
xo
(1 A F
) ui' i'i
(1 A F
)R i
uf
反馈 网络
(2)并联负反馈使输入电阻减小
并联负反馈输入端的电路结构形式如图所示
有反馈的输入电阻为
R if
Ri
R if
ui ii
ui ii' if
ui ii' Fuo
ii
ui
ui
R id
ii ' if ui'
ui
VCC
Rb1
+ +C2
Rb 2
Re
RL uo
Rb1
C1
ui
Rb 2
VCC
C2
Re
RL uo
RE没有直接引回输入端，为串联反馈 uO=0时，u=0，为电压反 馈 由瞬时极性法 判断为负反馈
为串联电压负反馈
Rb1
C1
ui
Rb 2
VCC
uo
RB
+
-RC1
vi
+ C2
RE1
VCC
+ RB1 RC2
RB2 RE 2
放大 电路
xo
ii' ii' AF 1 AF
反馈
返回
网络
3 负反馈对输出电阻的影响
(1) 电压负反馈使输出电阻减小，并能稳定输出电压
电压负反馈可以使输出 电阻减小，这与电压负 反馈可以使输出电压稳 定是相一致的。输出电 阻小，带负载能力强， 输出电压的降落就小， 稳定性就好。有
图09.11 电压负反馈对输出电阻的影响
•反馈深度
返回
1+AF称为反馈深度 当AF>>1时,称为深度负反馈
深度负反馈放大电路的闭环放大倍数为
Af
A 1 AF
1 F
深度负反馈放大倍数与三级管 参数无关，故非常稳定
6.2 反馈的类型
1 直流反馈和交流反馈 2 组态
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1 直流反馈和交流反馈
返回
直流反馈——反馈信号为直流信号的反馈。
交流反馈——反馈信号为交流信号的反馈。
稳定静态工作点
返回
• 交流负反馈：是改善放大电路性能的重要技术措施， 广泛应用于放大电路和反馈控制系统之中。
1 交流负反馈对增益的影响 2 交流负反馈对输入电阻的影响 3 交流负反馈对输出电阻的影响 4 交流负反馈对通频带的影响 5 交流负反馈对非线性失真的影响 6 交流负反馈对噪声、干扰和温漂的影响
u RB 2 f
RE
RL u o
uf=ie RE
故：uf∝ie =io
返回
6.3 反馈类型和极性的判断方法
xi
xi ' 放大电路
xo
1 极性的判断：用瞬时极性法
x f 反馈网络
规则：• 瞬时极性法的传递方向为
即：放大器：从输入到输出；反馈网络：从输出到输入
• 三极管和场效应管的极性变化为：
+ - ++
x'i xi xf
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3 反馈的极性——负反馈和正反馈
正反馈—反馈信号于输入信号相加，使净输入信号
增大的反馈。即：xi’=xi+xf
负反馈—反馈信号于输入信号相减，使净输入信号
减小的反馈。即：xi’=xi-xf
xi xi ' 放大电路
xo
x f 反馈网络
例:判断反馈的极性
ube=ui-uf
返回目录
• 6.1 反馈的基本概念及反馈的极性 • 6.2 反馈的类型 • 6.3 反馈类型和极性的判断方法 • 6.4 负反馈对放大电路性能的影响 • 6.5 深负反馈放大电路交流参数的估算 • 6.6 负反馈放大电路的稳定问题
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6.1 反馈的概念及反馈的极性
• 1 反馈的定义 • 2 反馈的方框图 • 3 负反馈和正反馈 • 4 反馈的基本方程
ube=ui-uf
即： ui’=ui-uf
反馈信号与输入信号为电 ui 压叠加，故为串联反馈
RB
RC
C2
C1
u be u f RE1
VCC RL
例2 判断反馈是串联反馈还是并联反馈
RB ii ii ' ui if
VCC
RC1
RB1 RC 2
C2
RB2 RE
RL uo
ii’=ii+if
Rf
反馈信号与输入信号为电流叠加， 故为并联反馈
I'o
V'o Avo X联'i 负 V反此 '馈处o 时用Av，Xo图SX=信0f 号9是.1源V2因电内'o为压阻考A负不v虑o反F能到V馈为电'o对零压输，V并出否'o电(1阻负 的载Avo影开F响路)
阻入Rof开端图路接RVIo0'， 地'oo9.在 。1则说12输 于反明为 R出 是馈信A求ov信 号o端有输FR号源加出o将内入电被阻一阻信还个号存的等源在等旁。效效R路o电电。压路XVS，=o’0将，，负并载将Ro电输
返回
1 反馈的定义
RB
+u -
i
C1
VCC RC
+ u C2
RL o
-
RB
+ u-i
C1
VCC RC
C2
+
RL uo
RE
-
反馈元件：既属于输入回路，又属于输出回路的元件。或跨接 在输入和输出回路之间的元件。
反馈：反馈元件将输出信号的一部分或全部送回到输入回路， 与原输入信号相加或相减的过程。
反馈信号：送回到输入回路的那部分输出信号。 返回
•输出端：电压反馈和电流反馈
电压反馈：反馈信号与输出电压成正比的反馈称为电压反馈；
即：xf∝uo
电流反馈：反馈信号与输出电流成正比的反馈称为电流反馈。
即：xf∝io
VCC
例1 判断反馈是电流反馈还是 电压反馈
RB
RC
C2
C1
ui
ie
RL
u f RE1
uf=ieRE≈ icRE
即：uf∝ic
为电流反馈。
2 负反馈对输入电阻的影响
负反馈对输入电阻的影响与反馈加入的方式有关，
即与串联或并联反馈有关，而与电压或电流反馈无关。
(1) 串联负反馈使输入电阻增加
串
ii '
有反馈的输入电阻
R if
ui i'i
ui uf i'i
ui ui A F i'i
深负反馈放大电路的特性
AF 1
A xo xi'
F xf xo
即：AF xo x f x f 1 xi' xo xi'
x f xi'
对负反馈，有 xi x f xi'
xi x f xi' 0
xi
xi ' 放大电路
xo
xf 反馈网络
深负反馈放大电路的特性
RL uo
Rf
VCC
RC1
RB1 RC 2
C2
RB2 RE
Rf
例:判断反馈的极性和组态
RF
R1
uI
vO
Rp
例 题
若要实现串联电压负反馈, 处?
Rf
应接向何
9-1反馈的判断动画
返回
6.4 负反馈对放大电路性能的影响
• 直流负反馈对放大电路性能的影响 • 交流负反馈对放大电路性能的影响
返回
• 直流负反馈对放大电路性能的影响
式中Avo是负载开路时的电压放大倍数。
(2) 电流负反馈使输出电阻增加，并能稳定输出电流
电流负反馈可以使输出电阻增加。
为求输出电阻的等效电路 。将负这载与电电阻流开负路反，馈在可输以使输出 出端加电入流一稳个定等是效相的一电致压的。输出电阻大， V，'o即，V并负输S 令=反 出0输。馈电入可放流信得大的号电稳源路定为接性零近就电好流。源的特性，
-
+
-
+
+
+
+
• 差放的极 性变化
- + RB2 RC 3 uo 4 RC
1+
u o1 u o2
RB1
u i1
RB2 VCC
2 RB1 ui2
• 耦合电容和电阻 不改变极性。
若反馈信号直接引回输入端，反馈信号极性与输
入信号极性相反为负反馈；反馈信号极性与输入信号极性相同为 正反馈 。
若反馈信号没有直接引回输入端，反馈信号极
性与输入信号极性相反为正反馈；反馈信号极性与输入信号极性 相同为负反馈。
RB
+ C1
ui
RC
C2
+ +ie RE1
VCC RL
RB
++ui
if
-RC1
C2
VCC
+ RB1 RC2
RB2 RE
RL uo
Rf
例2 判断级间反馈的极性
9-2瞬时极性法动画