电子技术基础与技能 第4版 教案 10 反馈的基本概念及判断方法、负反馈的四种组态及判别

武汉市仪表电子学校电工电子教案第三章教案授课班级课程名称电子技术基础与技能教学内容反馈的基本概念及判断方法课堂类型理实一体化教学学时2学时教学目标知识目标：1、反馈的基本概念2、反馈的类型与判断方法技能目标：掌握反馈的判断方法素养目标：培养学生认真思考、实事求是的工作态度教学重、难点教学重、难点：反馈的类型与判断方法教学内容及步骤备注3.1.3反馈的基本概念及判断方法反馈理论及反馈技术在自动控制、信号处理电子电路及电子设备中都得到了广泛的应用，有着十分重要的作用。在集成运放中，负反馈作为改善器件性能的重要手段而备受重视。【反馈的基本概念】所谓反馈，是指将系统或电路中输出信号（电压或电流），通过一定的网络，送回到输入端，并同输入信号一起参与放大器的输入控制作用，从而使放大器的某些性能获得有效改善的过程。例如在第2章中讨论过的分压式射极偏置电路就是利用“反馈”来稳定静态工作点的。即T（温度）↑→IcQ（输出量）↑→UeQ（≈IcQRe）↑→UbeQ↓→IbQ（输入量）↓→IcQ↓可见，它是利用输出量IcQ的变化，经电阻Re转换成电压UeQ的变化，送回到输入电路，使UbeQ减小，IbQ减小，从而使IcQ的变化减小，从而实现了静态工作点的稳定功能。【反馈的类型与判断方法】由于反馈的极性不同，反馈信号的取样对象不同，反馈信号在输入回路中连接方式也不同。反馈大致可分为以下几类。（1）正反馈和负反馈如果反馈信号与输入信号极性相同，使净输入信号增强，叫做正反馈；反馈信号与输入信号极性相反，使净输入信号削弱，叫做负反馈。在工程技术中，正反馈虽然能使输出信号增大，电压放大倍数增大，但使放大器的性能显著变差（工作不稳定、失真增加等），所以在集成运放中不采用正反馈。正反馈一般用于振荡电路中。正、负反馈的判断一般用瞬时极性法。判断过程、反馈信号与输入信号的关系如图3-4所示。如图3-5所示，在假定输入信号为正极性的情况下，先由正向传输到输出端，然后再通过反馈网络到输入端。反馈到晶体管的电极可能为基极或发射极，反馈回的信号可正可负。为区分反馈量，习惯上将反馈到输入端的反馈量画上圈。图3-4利用瞬时极性法判断反馈极性图3-6（2）直流反馈和交流反馈对直流量起反馈作用的叫直流反馈，对交流量起反馈作用的叫交流反馈。其中直流反馈的主要作用是稳定放大器静态工作点；交流反馈的作用是改善器件性能。下面讨论的均为交流反馈。（3）电压反馈和电流反馈将输出电压按一定比例反馈到输入端的反馈称为电压反馈；将输出电流按一定比例反馈到输入端的反馈称为电流反馈。电压与电流反馈的判断如图3-6所示。（4）串联反馈和并联反馈反馈信号在输入端是以电压形式出现，且与输入信号串联作用于输入端，称为串联反馈；反馈信号是以电流形式出现，且与输入信号并联加到作用于输入端，称为并联反馈。并联反馈与并联反馈的连接方式如图3-7所示。第三章教案授课班级课程名称电子技术基础与技能教学内容负反馈对放大器主要性能指标的影响课堂类型学时2学时授课时间教学目标知识目标：了解负反馈对放大器主要性能指标的影响技能目标：熟悉负反馈放大器性能指标的测试方法素质目标：培养学生严谨求实的工作作风教学重、难点教学重、难点：了解负反馈对放大器主要性能指标的影响教学内容及步骤备注课堂实验负反馈对放大器主要性能指标的影响【实验内容】（1）测试开环电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。按图3-9所示电压串联负反馈放大器实验电路连接实验电路，参照第二章技能训练五（多级放大电路指标测试）测试上述性能指标，并利用示波器观察输出波形，记入表3-1。（2）测试闭环电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。闭合开关K，重复上述测试步骤，并将测试结果记入表3-1。【实验结论】引入负反馈使放大倍数降低，非线性失真减小，但提高了放大倍数的稳定性。串联反馈使输入电阻增大，并联反馈使输入电阻减小；电压负反馈使输出电阻减小，电流负反馈使输出电阻增大。3.1.4负反馈的四种组态及其判别由以上分析可见，负反馈放大电路按反馈电路与输入、输出的连接关系分有四种基本组态，即电压串联负反馈；电流串联负反馈；电压并联负反馈；电流并联负反馈。下面分别予以介绍。【电压串联负反馈】图3-10所示为具有电压串联反馈的集成运放电路。反馈元件为R1、R2，它跨接在集成运放的输出端和反相输入端之间，将电压反馈到输入端，所以是电压反馈。反馈极性的判断如图中所示。设输入为正的情况下，反馈回的信号为正，参照图3-4，所以为负反馈。根据R1、R2与输入、输出的连接情况，参照图3-6及图3-7可知反馈组态为电压串联负反馈。特点：稳定输出电压，减小输出电阻，增大输入电阻。原因分析：假设输入电压稳定不变，当元件参数（如RL增加）或者其他原因引起输出电压u0增大时，反馈信号uf也增大，即净输入信号uID=ui-uf减小，进而使输出电压下降，u0随之降低，其结果使u0趋于稳定。这一过程可表示如下：RL↑→u0↑→uf↑→uID（=ui-uUf）↓→u0↓上述反馈过程，从效果上看相当于输出电阻减小，同时由于反馈信号的作用，净输入信号减小使输入电流减小，相当输入电阻增大。【电流串联负反馈】图3-10所示为具有电流串联负反馈的集成运放电路。反馈元件为Rf，它跨接在集成运放的输出端和反相输入端之间，将电流反馈到输入端，所以是电流反馈。反馈极性的判断如图中所示。设输入为正的情况下，反馈回的信号为正，参照图3-4，所以为负反馈。参照图3-8可知，该电路反馈组态为电流串联负反馈。特点：稳定输出电流，增大输出电阻、输入电阻。分析原因：假设输入电压稳定不变，当元件参数（如RL增加）或者其他原因引起输出电流i0减小时，uf也随之减小，则净输入信号uID=ui-uf增大，引起i0增大，取其结果使i0趋于稳定，这一调节过程也可表示如下：RL↑→i0↓→uf（=Rfi0）↓→uID（=ui-uf）↑→i0↑上述反馈过程，从效果上看相当于输出电阻增大，同时由于反馈信号的作用，净输入信号增大使输入增大，相当输入电阻增大。【电压并联负反馈】图3-12所示为具有电压并联负反馈的集成运放电路。反馈元件为Rf，它跨接在集成运放的输出端和反相输入端之间，将电压反馈到输入端，所以是电压反馈。反馈极性的判断如图中所示。设输入为正的情况下，反馈回的信号为负，参照图3-5，所以为负反馈。参照图3-9可知，该电路反馈组态为电压并联负反馈。该反馈组态的特点：稳定输出电压，减小输入电阻和出电阻。【电流并联负反馈】图3-13示为具有电流并联负反馈的集成运放电路。反馈元件为Rf，它跨接在集成运放的输出端和反相输入端之间，将电流反馈到输入端，所以是电流反馈。反馈极性的判断如图3-12所示。设输入为正的情况下，反馈会的信号为负，参照图3-5，所以为负反馈。参照图3-10可知，该电路反馈组态为电流并联反馈。该反馈组态的特点：稳定输出电流，减小输入电阻，增大输出电阻。综上所述，可用瞬时极性法法来判别放大器属正反馈还是负