2.2 反馈电路及应用

反馈就是指放大电路把输出信号(电压或电流)的一部分或全部,通过一定的方式送回到输入回路,从而影响放大电路输入信号的过程。反馈电路在电子电路中应用非常广泛。

2.2.1 反馈的基本类型

(1)正反馈和负反馈 反馈信号增强了原输入信号的叫做正反馈;反馈信号削弱了原输入信号的叫做负反馈。常采用瞬时极性法来进行判断。

① 先假设输入信号电压瞬时极性为正。

② 根据“共发射极电路集电极电位与基极电位的瞬时极性相反,发射极电位与基极电位瞬时极性相同”规律,确定出各极电位的瞬时极性。

③ 当反馈信号回到输入端的基极上时,则两者同极性时表示增强了原输入信号,为正反馈,不同极性时表示削弱了原输入信号,为负反馈;当反馈信号回到输入端发射极上时,则两者同极性时表示削弱了原输入信号,为负反馈,不同极性时表示增强了输入信号,为正反馈。

(2)电压反馈和电流反馈 反馈信号与输出电压成正比的是电压反馈;反馈信号与输出电流成正比的是电流反馈。常采用输出短路法来进行判断,使输出电压为零,即输出端短路,此时看反馈信号是否还存在,若消失则表示为电压反馈,若存在则表示为电流反馈。

(3)串联反馈和关联反馈 反馈信号与输入信号以电压的形式在输入端串联的反馈叫做串联反馈;反馈信号与输入信号以电流的形式在输入端并联的反馈叫做并联反馈。判别方法:若输入端短路,反馈信号被短路则称为并联反馈。一般情况下,反馈信号加到共发射极电路基极的反馈为并联反馈;反馈信号加到共发射极电路发射极的反馈为串联反馈。

(4)交流反馈和直流反馈 存在于放大电路直流通路中影响直流性能的反馈叫做直流反馈;存在于放大电路交流通路中影响交流性能的反馈叫做交流反馈。

2.2.2 反馈类型的判断

例2-2 判断图2-9所示电路的反馈组态

图2-9所示电路是一个共集电极电路(射极输出器)。从图中可看出发射极所接的电阻RE就是反馈电阻。根据瞬时极性法可判断出该电路是负反馈,又因为它既接在输出端上又接输入级三极管发射极,因此可判断出它是电压串联负反馈。

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图2-9 [例2-2]电路图

例2-3 判断图2-10所示电路的反馈组态

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图2-10 [例2-3]电路图

图2-10所示电路图是一个两级放大器,图中电阻R1与输入、输出端都有联系,所以R1肯定是反馈电阻,根据瞬时极性法可判断出该电路是正反馈,又因为R1既接在输出端上又接在输入端三极管的基极上,所以可判断出它是电压并联正反馈。

例2-4 判断图2-11所示电路的反馈组态

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图2-11 [例2-4]电路图

如图2-11所示是一个两级放大器,与输入、输出端有联系的有两个电阻R1Rf,根据瞬时极性法可判断出经反馈电阻R1引入的是负反馈,且R1加在输入端三极管VT1基极上,可见是直流并联负反馈。因反馈信号与输出电流成比例,故为电流反馈。

结论R1引入的是直流电流并联负反馈。

根据瞬时极性法可判断出经反馈电阻Rf引入的是交流负反馈,且Rf加在输出端上,可见是电压负反馈。因反馈信号和输入信号加在三极管的两个输入电极上,反馈信号回到发射极,故为串联反馈。

结论Rf引入的是交流电压串联负反馈。

2.2.3 反馈电路的应用

在放大电路中,引入反馈使放大器的放大倍数减小为负反馈;反之,使放大器的放大倍数增大为正反馈。在放大电路中接入负反馈后可使放大电路放大倍数的稳定性、非线性失真和频率特性等性能都得到改善,故负反馈广泛应用于自动控制系统及各种放大电路中,如电视机中的AGC电路就是负反馈电路,视放级也设计为电流负反馈电路以稳定工作点及补偿频响等用。正反馈可以提高放大倍数,故也得到了广泛应用,如彩电开关电源电路及行、场振荡电路都采用了正反馈电路。

根据反馈电路与输入及输出电路的连接方式,负反馈可以归纳为以下四种类型:

① 串联电流负反馈;

② 串联电压负反馈;

③ 并联电压负反馈;

④ 并联电流负反馈。

在放大电路中,引入电压负反馈,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,因而增大了输出电阻。在放大电路中,引入并联负反馈可使放大电路中输入电阻减小,并联负反馈是把反馈电流与输入电流并联起来,其作用是削弱输入电流;而串联负反馈可使放大电路中输入电阻增大及把反馈电压与输入电压串联起来,其作用是对输入信号电压起削弱作用。

在通信、导航、遥测遥控系统中,由于受发射功率大小、收发距离远近、电波传播衰落等各种因素的影响,接收机所接收的信号强弱变化范围很大,信号最强时与最弱时可相差几十分贝。如果接收机增益不变,则信号太强时会造成接收机饱和或阻塞,而信号太弱时又可能丢失。因此,必须采用自动增益控制电路,利用反馈电路使接收机的增益随输入信号强弱而变化,自动增益控制电路是接收机中几乎不可缺少的辅助电路。在发射机或其他电子设备中,自动增益的控制电路也有广泛的应用。下面简单分析一个具体的自动增益的控制电路。

图2-12所示为晶体管收音机中的简单AGC电路。R2C3组成低通滤波器,从检波后的音频信号中取出缓变直流分量作为控制信号,直接对晶体管进行增益控制。经分析可知,这是反向AGC。调节可变电阻R2,可以使低通滤波器的截止频率低于解调后音频信号的最低频率,避免出现反调制。

从图2-12中可看出RP1为反馈电阻。根据检波二极管VD1的接法,检波后的直流分量由M点流入地,因此UM对地为正。当输入信号增大时,UM增加,UM通过电阻RP1加到VT1基极的AGC电压也增加,VT1是PNP型三极管,所以第一中放管VT1的发射结偏压UBE下降,集电极电流IC1减小,从而使第一中放的增益下降。当输入信号减弱时,UM下降,UBE上升,从而使第一中放级的增益上升,通过反馈电路实现了自动增益控制的作用。

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图2-12 晶体管收音机中的简单AGC电路