第19卷 第3期2001年6月 青海大学学报(自然科学版)
Journal of Qinghai University Vol. 19No. 3
Jun. 2001
电子电路中反馈类型及判别方法的探讨
李晨晖
(青海大学水电系, 青海西宁 810016)
摘要 反馈在电子电路中已得到极为广泛的应用。正确判断反馈的类型, 能帮助我们正确分析电路的性能。文中总结和归纳了常见的反馈类型的判别方法。
关键词 反馈 反馈性质 反馈类型 判别方法
中图分类号:TB114. 2 文献标识码:A
A Discussion on the Feedback Type of the
Electronic Circuit and It s Examination Methods
Li Chenhui
(HydroelectricDepartment of Qinghai Universtity, Xining 810016)
Abstract Feedback has been widely utilized in the elec tronic circuit. The e xamination of the feed
back types can help us analgse correctly the properties of the electronic circuit. The freguenty seen feed back types have been sunc med up and generalized in our practice of teaching.
Key word feedback, property of feedbac k, types of feedback, examination methods
1 反馈的基本概念
凡是将放大电路(或某个系统) 输出端的信号(电压或电流) 的一部分或全部通过某种电路(反馈电路) 引回到输入端, 称为反馈[1]。若引回的反馈信号削弱输入信号而使放大电路的放大倍数降低, 则称这种反馈为负反馈, 若反馈信号增强输入信号, 则为正反馈。在各种放大电路中广泛地采用负反馈, 目的在于改善放大器各方面的性能, 即提高放大倍数的稳定性、减小非线性失真和抑制干扰、扩展频带、改变输入电阻和输出电阻。正反馈多用于振荡电路中。根据反馈信号在放大电路输入端联接形式的不同, 可分为串联反馈和并联反馈。根据反馈信号所取自的输出信号的不同, 可分为电流反馈和电压反馈, 电压反馈的放大电路具有稳定输出电压的作用, 即有恒压输出的特性, 使之接近一个恒压源; 电流反馈的放大电路具有稳定输出电流的作用, 即有恒流输出的特性, 使之接近一个恒流源。
不管什么类型的反馈放大电路, 也无论采用什么反馈方式, 都可以简化为如图1的方框图。
在方框图中A 是基本放大电路, 它可以是单
级或多级的, F 是反馈电路, 它是联系放大电路的
输出和输入电路的环节, 多数是由电阻元件组成。
图中X X i 、0和X f 分别表示放大电路的输入信号、
输出信号和反馈信号, 它们可以是电压, 也可以是
电流, 符号 表示比较环节, X i 、X f 通过这个环节
进行比较后, 在它的输出端得到差值信号X i , 箭图1 反馈放大电路示意头表示信号的传递方向。据此可求出有反馈时各
收稿日期:2000-12-08
作者简介:李晨晖(1963 ) , 女, 青海西宁人, 讲师。
第3期 李晨晖:电子电路中反馈类型及判别方法的探讨 19
X 0
X ! i
F =X f
X 0变量之间的关系。由图1可以看出: A =(1) (2)
(3) X ! i =X i -X f
由(1) 式和(3) 式可得X (X 0=A i -X f ) , 再将(2) 式中X f 代入, 则得
X 0A =f =1+F A X i
若|1+F A |>1, 则|A f |
若|1+F A ||A 0|, 即为正反馈;
若|1+F A |>>1, 则A f =∀说明在深度负反馈的条件下, 闭环增益A f 非常稳定。1+F A 2 反馈的性质及判别方法
2. 1 正反馈和负反馈 正反馈和负反馈的区别是以反馈信号增强还是削弱原有信号的作用而定。正反馈是起增强原有信号的作用; 负反馈则削弱原有信号的作用。正反馈可以提高电路的放大倍数, 而负反馈则降低放大倍数。
对于单管放大电路, 关键在于搞清楚各电量间的相位关系, 然后按输入电路中的串并联关系, 看反馈信号和原输入信号实际上是相加还是相减, 使总的输入信号增强的是正反馈, 减弱的是负反馈。
为了判断引入的反馈是正反馈, 还是负反馈, 一般利用电路中各点交流电位的瞬时极性来判定。设接#地∃参考点的电位为零, 在某点对#地∃电压(即电位) 的正半周, 该点交流电位的瞬时极性为正, 在负半周则为负, 即利用电路中各点对#地∃的交流电位的瞬时极性来判别反馈是正或负反馈。同时还要注意区别正方向和实际方向, 不能只看正方向的加减关系, 还要看相位关系, 减同相的量和加反相的量实际上都起减弱作用, 而减反相的量实际上起增强作用。在判别正、负反馈时常用#瞬时极性∃
法。具体作[2]
图2 用瞬时法判断反馈的性质
法是:先设输入级基极电位为正(或为负) , 表示此时电位在升高, 则集电极电位的瞬时极性为负(三极管的倒相作用) , 表示此时电位在降低, 则基极交流电位和集电极交流电位的瞬时极性相反。此外, 当发射极接#地∃时, 其电位为零; 当接有发射极电阻而无旁路电容时, 则发射极交流电位和基极交流电位的瞬时极性相同, 这就决定了电路中其余各点的瞬时极性; 判断反馈到输入端的信号的瞬时极性是否对净输入信号起削弱的作用, 如果是削弱的, 则为负反馈; 反之, 则为正反馈。如在图2(a) 中, R f 是从T 2发射极引出且引入至T 1基极的反馈电阻。设在U i 的正半周, T 1基极电位的瞬时极性为正(图中用+表示) , 那么T 1集电极的瞬时极性为负(用-表示) 。则T 2基极和发射极的瞬时极性为负, 因此, 经R f 反[3],
20 青海大学学报 第19卷电压U i 的正半周,
晶体管各极交流电位的瞬时极性为
即可看出发射极E 2交流电位的负极性反馈到基极B 1, 降低了B 1的交流电位, 使U be 1减小, 故为负反馈。就交流放大而言, 所引入的反馈性质均为负反馈。
在图2(b ) 的两级放大电路中, R f 是从T 2发射极引出且引入至T 1发射极的反馈电阻。设在U i 的正半周, T 1基极电位的瞬时极性为正(图中用+表示) , 那么T 1集电极的瞬时极性为负(用-表示) , 则T 2基极和发射极的瞬时极性为负, 从T 2发射极反馈到T 1发射极的电压瞬时极性为负, 则T 1净输入信号增大, 故为正反馈。
2. 2 直流反馈和交流反馈 根据反馈信号本身的交直流性质, 可以分为直流反馈和交流反馈。
如果反馈信号中包含直流成分, 则称为直流反馈, 若反馈信号中包含交流成分, 则称为交流反馈。在很多情况下, 交、直流两种信号反馈兼而有之。如图3所示, 为静态工作点稳定电路。
如果旁路电容足够大, 使其两端的交流分量可以忽略,
则引入的直流反馈, 直流反馈的作用是稳定静态工作点, 而
对于放大电路的各项动态性能(如放大倍数、通频带、输入
输出电阻等等) 没有影响。同时Re 对交流信号同样具有负
反馈作用, 各种不同类型的交流反馈将对放大电路的各项
功能动态性能产生不同的影响, 用以改善电路技术指标的
主要手段。
2. 3 电压反馈和电流反馈 根据反馈采样方式不同, 可以
图3 静态工作点稳定电路分为电压反馈和电流反馈。如果反馈信号取自输出电压, 称为电压反馈, 如果反馈信号取自输出电流, 称为电流反
馈。放大电路中引入电压反馈, 将使输出电压保持稳定, 其效果是减小了电路的输出电阻, 而电流负反馈将使输出电流保持稳定, 因而增大输出电阻。
为了判断电压反馈或电流反馈, 一般可以假设将输出端交流短路(即令U 0=0) , 观察此时电路若无反馈则为电压反馈; 若有反馈则为电流反馈。对图5输出端C 、D 两点短路后, 电压信号随之消失, 故为电压反馈电路。对图4中输出端C 、D 两点短路后, 电流信号仍然存在,
故为电流反馈电路。
图4
电流反馈示意图5 电压反馈示意
其次, 从放大电路的输出端看, 反馈电压U I C R E , 是取自输出电流I C (即流过R L 的电流) , 故为电f =
流反馈(图4) ; 从放大电路的输出端看, 反馈电流
U be - U 0U 0 ∀-是取自输出电压U 0, 故为电压反馈(图5) 。R F R F
2. 4 串联反馈和并联反馈 根据反馈信号与输入信号在放大电路输入端连接不同, 可以分为串联反馈和关联反馈。如果反馈信号与输入信号在输入回路中以电压形式相加减(即反馈信号与输入信号串I f =
第3期 李晨晖:电子电路中反馈类型及判别方法的探讨 21联) , 称之为串联反馈, 如果二者以电流形式相加减(即反馈信号与输入信号并联) , 称之为并联反馈。
判别方法 在判断正负反馈时, 凡U be =U i -U f 者, 为串联负反馈; 凡I b =I i -I f 者, 为串联负反馈。对共射极放大电路而言, 一般反馈至发射极的都是串联反馈, 反馈到基极都是并联反馈, 故图4为串联负反馈, 图5则是并联负反馈。
3 结语
由上述四种反馈形式可以组合成电流串联负反馈、电压串联负反馈、电压并联负反馈和电流并联负反馈。用判别方法对图4进行分析, 从图中可见, 反馈信号是取自输出电流I C (I C ∀I E ) , 反馈电压U f 与I E 成正比, 是电流反馈; 反馈信号U f 送回到输入端与输入信号串联, 是串联反馈; U i 与U f 的瞬时极性相反, 使净输入电压U be =U i -U f 减小, 是负反馈, 因此这种反馈电路称为电流串联负反馈。
参考文献
1 清华大学电子教研组编. 模拟电子技术基础. 北京:高等教育出版社, 1993. 126~128
2 童诗白. 模拟电子技术基础. 北京:人民教育出版社, 1981. 241~242
3 秦曾煌. 电工学(下册) . 北京:高等教育出版社, 1999. 53~55
(责任编辑 王宝通)
(上接第7页)
术语
D 0
D t
d p
g
H c
l
l i
l v
m
p
p 0
∀p i
∀p v 孔板的内径, m 立管的内径, m 颗粒的直径, m 重力加速度, =9 81m %s -2立管中颗粒的静态高度, m 立管的长度, m 倾斜立管的长度, m 垂直立管的长度, m 气体的膨胀因子绝对压力, Pa 标准大气压=1 0135∋105Pa 倾斜立管的压降, Pa 垂直立管的压降, Pa dp/dl (dp/dl) (dp w /dl U mf U mf0U g s s ! mf 下标e xp cal 实验计算立管中气体的压力梯度, Pa %m -1初始悬浮态时的压力梯度, Pa %m -1颗粒重力引起的压力梯度, Pa %m -1压力为p 时的初始流化速度, m %s -1在标准大气压P 0下的初始流化速度, m %s -1表观气速, m %s -1料斗的锥角&颗粒的形状系数颗粒密度, kg m -3初始流化时的空隙率
参考文献
1 Zhang, J. Y. , Rudolph, Y. , Flow Ins tabili ty i n Non-flui dized Standpipe Fl ow , Powder Technol 1998, 97:1242
2 Ergun S. , Fluid Flow Through Packed Columns, Che m. Eng. Progr. 1952, 48:89
3 Jing, S. , Hu, Q. , Cai, G. , Wang, J. , jin, Y. , Introduc tion of Particle Plug Valve, Powder Tec hnol. , (In printing) .
4 K wauk, M. , Fluidization, Elli s horwood series i n chemical engi neering, Science press, Beijing, 1992. 13~19
5 O Dea, D. P. , Rudolph, V. and Chong, Y. O. , The Effect of Incli nation on Fl uidized Beds, Powder
(责任编辑 王宝通)
第19卷 第3期2001年6月 青海大学学报(自然科学版)
Journal of Qinghai University Vol. 19No. 3
Jun. 2001
电子电路中反馈类型及判别方法的探讨
李晨晖
(青海大学水电系, 青海西宁 810016)
摘要 反馈在电子电路中已得到极为广泛的应用。正确判断反馈的类型, 能帮助我们正确分析电路的性能。文中总结和归纳了常见的反馈类型的判别方法。
关键词 反馈 反馈性质 反馈类型 判别方法
中图分类号:TB114. 2 文献标识码:A
A Discussion on the Feedback Type of the
Electronic Circuit and It s Examination Methods
Li Chenhui
(HydroelectricDepartment of Qinghai Universtity, Xining 810016)
Abstract Feedback has been widely utilized in the elec tronic circuit. The e xamination of the feed
back types can help us analgse correctly the properties of the electronic circuit. The freguenty seen feed back types have been sunc med up and generalized in our practice of teaching.
Key word feedback, property of feedbac k, types of feedback, examination methods
1 反馈的基本概念
凡是将放大电路(或某个系统) 输出端的信号(电压或电流) 的一部分或全部通过某种电路(反馈电路) 引回到输入端, 称为反馈[1]。若引回的反馈信号削弱输入信号而使放大电路的放大倍数降低, 则称这种反馈为负反馈, 若反馈信号增强输入信号, 则为正反馈。在各种放大电路中广泛地采用负反馈, 目的在于改善放大器各方面的性能, 即提高放大倍数的稳定性、减小非线性失真和抑制干扰、扩展频带、改变输入电阻和输出电阻。正反馈多用于振荡电路中。根据反馈信号在放大电路输入端联接形式的不同, 可分为串联反馈和并联反馈。根据反馈信号所取自的输出信号的不同, 可分为电流反馈和电压反馈, 电压反馈的放大电路具有稳定输出电压的作用, 即有恒压输出的特性, 使之接近一个恒压源; 电流反馈的放大电路具有稳定输出电流的作用, 即有恒流输出的特性, 使之接近一个恒流源。
不管什么类型的反馈放大电路, 也无论采用什么反馈方式, 都可以简化为如图1的方框图。
在方框图中A 是基本放大电路, 它可以是单
级或多级的, F 是反馈电路, 它是联系放大电路的
输出和输入电路的环节, 多数是由电阻元件组成。
图中X X i 、0和X f 分别表示放大电路的输入信号、
输出信号和反馈信号, 它们可以是电压, 也可以是
电流, 符号 表示比较环节, X i 、X f 通过这个环节
进行比较后, 在它的输出端得到差值信号X i , 箭图1 反馈放大电路示意头表示信号的传递方向。据此可求出有反馈时各
收稿日期:2000-12-08
作者简介:李晨晖(1963 ) , 女, 青海西宁人, 讲师。
第3期 李晨晖:电子电路中反馈类型及判别方法的探讨 19
X 0
X ! i
F =X f
X 0变量之间的关系。由图1可以看出: A =(1) (2)
(3) X ! i =X i -X f
由(1) 式和(3) 式可得X (X 0=A i -X f ) , 再将(2) 式中X f 代入, 则得
X 0A =f =1+F A X i
若|1+F A |>1, 则|A f |
若|1+F A ||A 0|, 即为正反馈;
若|1+F A |>>1, 则A f =∀说明在深度负反馈的条件下, 闭环增益A f 非常稳定。1+F A 2 反馈的性质及判别方法
2. 1 正反馈和负反馈 正反馈和负反馈的区别是以反馈信号增强还是削弱原有信号的作用而定。正反馈是起增强原有信号的作用; 负反馈则削弱原有信号的作用。正反馈可以提高电路的放大倍数, 而负反馈则降低放大倍数。
对于单管放大电路, 关键在于搞清楚各电量间的相位关系, 然后按输入电路中的串并联关系, 看反馈信号和原输入信号实际上是相加还是相减, 使总的输入信号增强的是正反馈, 减弱的是负反馈。
为了判断引入的反馈是正反馈, 还是负反馈, 一般利用电路中各点交流电位的瞬时极性来判定。设接#地∃参考点的电位为零, 在某点对#地∃电压(即电位) 的正半周, 该点交流电位的瞬时极性为正, 在负半周则为负, 即利用电路中各点对#地∃的交流电位的瞬时极性来判别反馈是正或负反馈。同时还要注意区别正方向和实际方向, 不能只看正方向的加减关系, 还要看相位关系, 减同相的量和加反相的量实际上都起减弱作用, 而减反相的量实际上起增强作用。在判别正、负反馈时常用#瞬时极性∃
法。具体作[2]
图2 用瞬时法判断反馈的性质
法是:先设输入级基极电位为正(或为负) , 表示此时电位在升高, 则集电极电位的瞬时极性为负(三极管的倒相作用) , 表示此时电位在降低, 则基极交流电位和集电极交流电位的瞬时极性相反。此外, 当发射极接#地∃时, 其电位为零; 当接有发射极电阻而无旁路电容时, 则发射极交流电位和基极交流电位的瞬时极性相同, 这就决定了电路中其余各点的瞬时极性; 判断反馈到输入端的信号的瞬时极性是否对净输入信号起削弱的作用, 如果是削弱的, 则为负反馈; 反之, 则为正反馈。如在图2(a) 中, R f 是从T 2发射极引出且引入至T 1基极的反馈电阻。设在U i 的正半周, T 1基极电位的瞬时极性为正(图中用+表示) , 那么T 1集电极的瞬时极性为负(用-表示) 。则T 2基极和发射极的瞬时极性为负, 因此, 经R f 反[3],
20 青海大学学报 第19卷电压U i 的正半周,
晶体管各极交流电位的瞬时极性为
即可看出发射极E 2交流电位的负极性反馈到基极B 1, 降低了B 1的交流电位, 使U be 1减小, 故为负反馈。就交流放大而言, 所引入的反馈性质均为负反馈。
在图2(b ) 的两级放大电路中, R f 是从T 2发射极引出且引入至T 1发射极的反馈电阻。设在U i 的正半周, T 1基极电位的瞬时极性为正(图中用+表示) , 那么T 1集电极的瞬时极性为负(用-表示) , 则T 2基极和发射极的瞬时极性为负, 从T 2发射极反馈到T 1发射极的电压瞬时极性为负, 则T 1净输入信号增大, 故为正反馈。
2. 2 直流反馈和交流反馈 根据反馈信号本身的交直流性质, 可以分为直流反馈和交流反馈。
如果反馈信号中包含直流成分, 则称为直流反馈, 若反馈信号中包含交流成分, 则称为交流反馈。在很多情况下, 交、直流两种信号反馈兼而有之。如图3所示, 为静态工作点稳定电路。
如果旁路电容足够大, 使其两端的交流分量可以忽略,
则引入的直流反馈, 直流反馈的作用是稳定静态工作点, 而
对于放大电路的各项动态性能(如放大倍数、通频带、输入
输出电阻等等) 没有影响。同时Re 对交流信号同样具有负
反馈作用, 各种不同类型的交流反馈将对放大电路的各项
功能动态性能产生不同的影响, 用以改善电路技术指标的
主要手段。
2. 3 电压反馈和电流反馈 根据反馈采样方式不同, 可以
图3 静态工作点稳定电路分为电压反馈和电流反馈。如果反馈信号取自输出电压, 称为电压反馈, 如果反馈信号取自输出电流, 称为电流反
馈。放大电路中引入电压反馈, 将使输出电压保持稳定, 其效果是减小了电路的输出电阻, 而电流负反馈将使输出电流保持稳定, 因而增大输出电阻。
为了判断电压反馈或电流反馈, 一般可以假设将输出端交流短路(即令U 0=0) , 观察此时电路若无反馈则为电压反馈; 若有反馈则为电流反馈。对图5输出端C 、D 两点短路后, 电压信号随之消失, 故为电压反馈电路。对图4中输出端C 、D 两点短路后, 电流信号仍然存在,
故为电流反馈电路。
图4
电流反馈示意图5 电压反馈示意
其次, 从放大电路的输出端看, 反馈电压U I C R E , 是取自输出电流I C (即流过R L 的电流) , 故为电f =
流反馈(图4) ; 从放大电路的输出端看, 反馈电流
U be - U 0U 0 ∀-是取自输出电压U 0, 故为电压反馈(图5) 。R F R F
2. 4 串联反馈和并联反馈 根据反馈信号与输入信号在放大电路输入端连接不同, 可以分为串联反馈和关联反馈。如果反馈信号与输入信号在输入回路中以电压形式相加减(即反馈信号与输入信号串I f =
第3期 李晨晖:电子电路中反馈类型及判别方法的探讨 21联) , 称之为串联反馈, 如果二者以电流形式相加减(即反馈信号与输入信号并联) , 称之为并联反馈。
判别方法 在判断正负反馈时, 凡U be =U i -U f 者, 为串联负反馈; 凡I b =I i -I f 者, 为串联负反馈。对共射极放大电路而言, 一般反馈至发射极的都是串联反馈, 反馈到基极都是并联反馈, 故图4为串联负反馈, 图5则是并联负反馈。
3 结语
由上述四种反馈形式可以组合成电流串联负反馈、电压串联负反馈、电压并联负反馈和电流并联负反馈。用判别方法对图4进行分析, 从图中可见, 反馈信号是取自输出电流I C (I C ∀I E ) , 反馈电压U f 与I E 成正比, 是电流反馈; 反馈信号U f 送回到输入端与输入信号串联, 是串联反馈; U i 与U f 的瞬时极性相反, 使净输入电压U be =U i -U f 减小, 是负反馈, 因此这种反馈电路称为电流串联负反馈。
参考文献
1 清华大学电子教研组编. 模拟电子技术基础. 北京:高等教育出版社, 1993. 126~128
2 童诗白. 模拟电子技术基础. 北京:人民教育出版社, 1981. 241~242
3 秦曾煌. 电工学(下册) . 北京:高等教育出版社, 1999. 53~55
(责任编辑 王宝通)
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术语
D 0
D t
d p
g
H c
l
l i
l v
m
p
p 0
∀p i
∀p v 孔板的内径, m 立管的内径, m 颗粒的直径, m 重力加速度, =9 81m %s -2立管中颗粒的静态高度, m 立管的长度, m 倾斜立管的长度, m 垂直立管的长度, m 气体的膨胀因子绝对压力, Pa 标准大气压=1 0135∋105Pa 倾斜立管的压降, Pa 垂直立管的压降, Pa dp/dl (dp/dl) (dp w /dl U mf U mf0U g s s ! mf 下标e xp cal 实验计算立管中气体的压力梯度, Pa %m -1初始悬浮态时的压力梯度, Pa %m -1颗粒重力引起的压力梯度, Pa %m -1压力为p 时的初始流化速度, m %s -1在标准大气压P 0下的初始流化速度, m %s -1表观气速, m %s -1料斗的锥角&颗粒的形状系数颗粒密度, kg m -3初始流化时的空隙率
参考文献
1 Zhang, J. Y. , Rudolph, Y. , Flow Ins tabili ty i n Non-flui dized Standpipe Fl ow , Powder Technol 1998, 97:1242
2 Ergun S. , Fluid Flow Through Packed Columns, Che m. Eng. Progr. 1952, 48:89
3 Jing, S. , Hu, Q. , Cai, G. , Wang, J. , jin, Y. , Introduc tion of Particle Plug Valve, Powder Tec hnol. , (In printing) .
4 K wauk, M. , Fluidization, Elli s horwood series i n chemical engi neering, Science press, Beijing, 1992. 13~19
5 O Dea, D. P. , Rudolph, V. and Chong, Y. O. , The Effect of Incli nation on Fl uidized Beds, Powder
(责任编辑 王宝通)