計(jì)科峰，劉安芝，鄒煥新，劉希順

(國(guó)防科技大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410073)

放大電路反饋判斷是“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。反饋判斷包括放大電路有無(wú)反饋、直流反饋和交流反饋、反饋極性(正反饋和負(fù)反饋)以及交流負(fù)反饋組態(tài)(電壓串聯(lián)、電壓并聯(lián)、電流串聯(lián)和電流并聯(lián))的判斷。對(duì)反饋判斷理解和掌握的好壞，直接影響放大電路的反饋乃至整個(gè)“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程的教學(xué)效果。關(guān)于反饋判斷教學(xué)方法的探討一直是“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)研究中的重點(diǎn)和熱點(diǎn)課題［1-3］。

1 放大電路有無(wú)反饋的判斷

1)基本準(zhǔn)則

判斷放大電路有無(wú)反饋的基本準(zhǔn)則是:若放大電路中存在將輸出回路與輸入回路相連接的通路，并由此影響放大電路的凈輸入量，則表明其中引入了反饋;否則便沒有反饋。我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，有相當(dāng)部分學(xué)生在碰到實(shí)際電路時(shí)，卻無(wú)法正確判斷其中是否存在反饋［4］。

2)舉例與分析

比如對(duì)圖1(a)所示電路，基本上所有學(xué)生都可以正確判斷出其中引入了反饋，但是當(dāng)去掉電阻R變成如圖1(b)所示電路時(shí)，有相當(dāng)一部分學(xué)生還會(huì)認(rèn)為其中引入了反饋。但事實(shí)上，雖然圖1(b)中電阻RL跨接在集成運(yùn)放的輸出端與反相輸入端之間，但是由于其反相輸入端接地，所以RL只不過(guò)是集成運(yùn)放的負(fù)載，而不會(huì)使u0作用于輸入回路，因此電路中并沒有引入反饋。

圖1 放大電路有無(wú)反饋的判別

部分學(xué)生不能正確判斷圖1(b)中有無(wú)反饋的原因，主要在于其忽視了有無(wú)反饋判斷準(zhǔn)則里通路兩個(gè)字的意義，也即沒有注意到該準(zhǔn)則的后半句“并由此影響放大電路的凈輸入量”。因此，學(xué)生只要看到放大電路的輸出回路和輸入回路連接在了一起，就認(rèn)為電路中引入了反饋。事實(shí)上，圖1(b)輸出回路和輸入回路雖然連接在了一起，但是該連接并不意味著輸出信號(hào)的一部分或全部會(huì)經(jīng)過(guò)該連接作用到輸入信號(hào)，并由此影響放大電路的凈輸入量，因?yàn)樵撨B接并不是一個(gè)通路。因此，在介紹有無(wú)反饋判斷的基本準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步結(jié)合對(duì)圖1所示例子的分析，可使學(xué)生對(duì)有無(wú)反饋的判斷理解得更深刻。

2 直流反饋與交流反饋的判斷

1)基本準(zhǔn)則

如果反饋量只含有直流量則稱為直流反饋，只含有交流量，則稱為交流反饋?；蛘哒f(shuō)，僅在直流通路中存在的反饋稱為直流反饋，僅在交流通路中存在的反饋稱為交流反饋。在很多放大電路中，通常是交直流反饋兼而有之。因此，判斷直流反饋與交流反饋關(guān)鍵歸結(jié)為繪制放大電路的直流和交流通路，而兩者的主要區(qū)別就體現(xiàn)在電容通交流阻直流以及電感通直流阻交流的特性差異上。因此，關(guān)于直流反饋與交流反饋的判斷，主要是提醒學(xué)生注意放大電路中有無(wú)電容和電感等電抗性元件。

2)舉例與分析

在具體講授過(guò)程中，我們可利用圖2的例子。圖2是學(xué)生在基本放大電路部分已熟悉的分壓式靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路。在其交流通路中，旁路電容Ce可視為短路，此時(shí)電路中不存在將輸出回路與輸入回路相連接的通路，并由此影響放大電路的凈輸入量，因此此時(shí)電路中無(wú)交流反饋;而在其直流通路中，旁路電容Ce可視為開路，此時(shí)Re中只含有直流量，因此電路中引入了直流反饋。進(jìn)一步，如果去掉電路中的Ce，此時(shí)Re中既有直流量又有交流量，因而電路中既引入了直流反饋又引入了交流反饋。

圖2 分壓式靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路

3 串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋的判斷

一般教材中都在講述完有無(wú)反饋、直流反饋與交流反饋的判斷之后，緊接著講述反饋極性即正反饋與負(fù)反饋的判斷［5］。筆者在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，將串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋的判斷提前到反饋極性的判斷之前講授，將更有助于學(xué)生理解和掌握反饋極性的判斷。

1)基本準(zhǔn)則

若輸入回路與反饋網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)，即反饋信號(hào)為電壓量，與輸入電壓求差而獲得凈輸入電壓，則為串聯(lián)反饋;若輸入回路與反饋網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)，即反饋信號(hào)為電流量，與輸入電流求差而獲得凈輸入電流，則為并聯(lián)反饋。對(duì)于串聯(lián)反饋，反饋信號(hào)與輸入信號(hào)以電壓信號(hào)的形式求差，也即它們作用在放大電路中兩個(gè)不同的節(jié)點(diǎn)上。相應(yīng)的，并聯(lián)反饋的反饋信號(hào)與輸入信號(hào)以電流信號(hào)的形式求差，也即它們作用在放大電路中同一個(gè)節(jié)點(diǎn)上。這樣即可通過(guò)觀察基本放大電路的輸入回路與反饋網(wǎng)絡(luò)的連接方式，判斷放大電路引入的是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋。

2)舉例與分析

對(duì)集成運(yùn)放電路來(lái)說(shuō)，若反饋信號(hào)與輸入信號(hào)同時(shí)作用在運(yùn)放的同相輸入端或反相輸入端，則為并聯(lián)反饋;若一個(gè)作用在同相輸入端，另一個(gè)作用在反相輸入端，則為串聯(lián)反饋。

對(duì)三極管放大電路來(lái)說(shuō)，若反饋信號(hào)與輸入信號(hào)同時(shí)作用在三極管的基極或發(fā)射極，則為并聯(lián)反饋;若有一個(gè)作用在基極，另一個(gè)作用在發(fā)射極則為串聯(lián)反饋。

4 正反饋與負(fù)反饋的判斷

1)基本準(zhǔn)則

正反饋與負(fù)反饋的判斷又稱為反饋極性的判斷。瞬時(shí)極性法是判斷電路中反饋極性的基本方法。假定電路輸入信號(hào)在某一時(shí)刻對(duì)地的極性，并以此為依據(jù)，逐級(jí)判斷電路中各相關(guān)點(diǎn)電流的流向和電位的極性，從而得到輸出信號(hào)的極性;再根據(jù)輸出信號(hào)的極性判斷出反饋信號(hào)的極性;若反饋信號(hào)使基本放大電路的凈輸入信號(hào)增大，則說(shuō)明引入了正反饋;若反饋信號(hào)使基本放大電路的凈輸入信號(hào)減小，則說(shuō)明引入了負(fù)反饋。

若能在反饋極性判斷之前，明確地判斷出反饋到底是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋，顯然將有助于反饋極性的判斷。這正是筆者在教學(xué)實(shí)踐中，將串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋地判斷提至反饋極性判斷之前的基本出發(fā)點(diǎn)。

2)舉例與分析

對(duì)于串聯(lián)反饋，反饋信號(hào)與輸入信號(hào)作用在放大電路中兩個(gè)不同的節(jié)點(diǎn)上，若輸入信號(hào)與反饋信號(hào)的瞬時(shí)極性相同則為負(fù)反饋，反之，若輸入信號(hào)與反饋信號(hào)的瞬時(shí)極性相反則為正反饋。

對(duì)于并聯(lián)反饋，反饋信號(hào)與輸入信號(hào)作用在放大電路中同一個(gè)節(jié)點(diǎn)上，若反饋元件兩端信號(hào)的瞬時(shí)極性相反則為負(fù)反饋，相同則為正反饋。

根據(jù)前面串聯(lián)反饋與并聯(lián)反饋的判斷方法，易知圖3(a)和圖(b)分別為并聯(lián)反饋和串聯(lián)反饋。另外，根據(jù)瞬時(shí)極性法可逐級(jí)判斷出電路中各相關(guān)點(diǎn)電流的流向和電位的極性分別如圖所示。根據(jù)上面的反饋極性判斷準(zhǔn)則，可很容易地判斷出圖3(a)是一個(gè)并聯(lián)負(fù)反饋，而圖3(b)為串聯(lián)正反饋。由圖3的例子可見，在反饋極性的判斷中引入反饋是串聯(lián)反饋或并聯(lián)反饋的信息，可有效簡(jiǎn)化反饋極性的判斷過(guò)程。

圖3 正反饋與負(fù)反饋的判斷

3)關(guān)于電流流向和電位極性的判斷

在利用瞬時(shí)極性法判斷反饋極性時(shí)，部分學(xué)生不能正確的判斷電路(特別是分立元件三極管放大電路)中各相關(guān)點(diǎn)電流的流向和電位的極性。這主要是由于對(duì)基本放大電路部分內(nèi)容印象不深所致。因此，我們?cè)诮虒W(xué)中，可引導(dǎo)學(xué)生回顧之前基本放大電路的有關(guān)特性:放大電路三種基本組態(tài)中，只有共射放大電路的輸出與輸入是反相的，而共集和共基電路的輸出與輸入均是同相的;對(duì)差分放大電路來(lái)說(shuō)，如果從T1管的基極輸入信號(hào)，從T1的集電極輸出，則輸出與輸入是反相的，若從T2的集電極輸出，則輸出與輸入是同相的。

5 電壓反饋與電流反饋的判斷

電壓反饋和電流反饋的區(qū)別在于基本放大電路的輸出回路與反饋網(wǎng)絡(luò)的連接方式不同。具體地，若輸出回路與反饋網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)，即反饋信號(hào)取自負(fù)載上輸出電壓，則為電壓反饋;否則，若輸出回路與反饋網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)，即反饋信號(hào)取自負(fù)載上輸出電流，則為電流反饋。因此，可以采用如下方法進(jìn)行判斷。

1)輸出短路法

輸出短路法就是令負(fù)反饋放大電路的輸出電壓u0=0，即把輸出端交流負(fù)載短路接地，若反饋量也隨之為零，則說(shuō)明電路中引入了電壓反饋，否則若反饋量依然存在，則說(shuō)明電路中引入了電流反饋。

2)輸出斷路法

輸出斷路法就是令負(fù)反饋放大電路的輸出電流i0=0，即把輸出端交流負(fù)載斷(開)路。若反饋量也隨之為零，則說(shuō)明電路中引入了電流反饋;否則若反饋量依然存在，則說(shuō)明電路中引入了電壓反饋。

我們還可進(jìn)一步啟發(fā)學(xué)生，電壓反饋和電流反饋的判斷也可通過(guò)觀察輸出回路與反饋網(wǎng)絡(luò)的連接方式。即:若輸出信號(hào)u0與反饋網(wǎng)絡(luò)作用在放大電路中同一個(gè)節(jié)點(diǎn)上(也即:兩者直接相連)，則是電壓反饋;否則，若輸出信號(hào)u0與反饋網(wǎng)絡(luò)作用在放大電路中兩個(gè)不同的節(jié)點(diǎn)上(也即:兩者之間隔著元件)，則是電流反饋。顯然，基于該準(zhǔn)則可更簡(jiǎn)單、直觀的判斷電壓反饋與電流反饋。

6 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合筆者的教學(xué)實(shí)踐，針對(duì)學(xué)生在反饋判斷學(xué)習(xí)過(guò)程中容易出現(xiàn)的問題，探討了相應(yīng)的處理及教學(xué)方法。在本文對(duì)放大電路有無(wú)反饋、直流與交流反饋、串聯(lián)與并聯(lián)反饋、正負(fù)反饋、電壓與電流反饋的判斷方法分別講授的基礎(chǔ)上，將其綜合運(yùn)用即可實(shí)現(xiàn)放大電路反饋的判斷。

另外，我們還可在后續(xù)教學(xué)過(guò)程中，結(jié)合負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響和反饋的正確引入、深度負(fù)反饋條件下放大電路的分析計(jì)算以及負(fù)反饋放大電路的自激振蕩及消除等反饋部分其它知識(shí)點(diǎn)的講授，進(jìn)一步加深、強(qiáng)化學(xué)生對(duì)反饋判斷的深刻理解與熟練掌握。

［1］ 葛衛(wèi)清，“模擬電子技術(shù)”負(fù)反饋章節(jié)內(nèi)容的教學(xué)改革與實(shí)踐［J］，電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，31(B11)，2009.11，p52-53.

［2］ 馮志紅，趙擁軍，一種簡(jiǎn)便的反饋類型判別方法［J］，電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，34(1)，2012.2，p108-112.

［3］ 李月喬，一種學(xué)習(xí)放大電路和反饋基本原理的新方法［J］，電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，33(6)，2011.12，p101-108.

［4］ 華成英，童詩(shī)白主編，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) (第4版)［M］，北京:高等教育出版社，2006.

［5］ 高吉祥主編，模擬電子技術(shù) (第3版)［M］，北京:電子工業(yè)出版社，2011.