4.2 负反馈放大电路的组态
从上面所举的例子中,我们可以发现,即使同是负反馈,但反馈的连接方式也各有不同.从输入端看,有的反馈通路与输入信号连于同一节点,如图所示,有的则引回到不同的节点,如图所示;从输出端看,有的反馈通路直接从输出端引回来,如图所示,有的则不然,如图所示.不同的连接方式对于电路的影响是不一样的,研究各种不同的连接方式所起的作用,才能进一步掌握负反馈电路性能的特点,为今后在实际工作中正确地选择负反馈电路或根据需要引入合理的负反馈打下基础.为了弄清它们的连接关系,我们从网络的连接方式来分析.分析是针对变化量进行的.当我们只考虑一个反馈通路的作用时,我们把这个反馈通路看成一个双口网络,把其余的放大电路看成另一个双口网络,它们的连接方式如图所示.反馈网络通过采样网络与放大电路的输出回路连接.常见的采样网络有两种:一种是并联连接,一种是串联连接.反馈网络通过求和网络与放大电路的输入回路连接,常见的连接方式也有并联和串联两种.还有较复杂的采样网络或求和网络,这里只讨论上述四种连接方式.下面依次进行分析.
4.2.1 电压并联负反馈电路
一.连接方式电压并联负反馈的连接方式和实际电路分别如图所示.其中A表示放大电路的放大倍数,F表示反馈网络的反馈系数.具体的含义在后面介绍.采样网络是并联方式,又称为电压采样;求和网络也是并联连接,所以通称这种接法为电压并联式.下面分别讨论电压采样和并联求和的特点.
二.电压负反馈电路的特点
负反馈电路中,若采样网络是电压采样方式,通称为电压负反馈电路.它的特点就是反馈信号与输出电压成比例,也可以说电压反馈是将输出电压的一部分或全部按一定方式反馈到输入回路.既然反馈量与输出电压成比例,那么我们可以利用这个特点来判断一个负反馈电路是不是电压负反馈电路.对于电压负反馈来说,若输出电压变化为零,则反馈量也为零,即没有反馈了.因此我们可以假设Uo=0,看反馈是否还存在,若此时反馈不存在了,则是电压负反馈.从如图所示电路也可以看出,若输出短路则反馈电流If与输出无关,即反馈不存在了,所以是电压负反馈电路.
三.并联负反馈电路的特点
并联负反馈是指求和网络为并联方式的负反馈.从图中可以看到并联反馈适于用电流求和的方式来反映反馈对输入信号的影响.我们记输入电流为Ii,放大电路的输入电流为Ii'(通称为净输入电流),反馈网络的电流为If(通称为反馈电流),电流的方向如图所示.可以得到这三个电流之间的关系是
Ii'=Ii-If
此式说明,当输入电流一定时,反馈电流越大(反馈越强),则放大电路得到的净输入电流越小.从图中还可以发现,若信号源是一个恒压源(即图中的Rs=0),则Ii'与If无关,反馈信号将不起作用;而信号源若是一个恒流源(即图中的Ii),则反馈的影响最大.换句话说,信号源内阻越大,并联反馈的作用越强.在前面举例的电路中,属于并联负反馈电路的有如图所示电路中的第二级本级反馈和级间反馈.
四.电压并联负反馈电路中的各个参量
根据前面的分析,电压并联负反馈电路中与采样相联系的输出量用电压表示,输入量及反馈量用电流表示.因此,我们定义此时的放大倍数为
Aui=Uo/Ii'
反馈系数为
Fiu=If/Uo
F越大表示反馈越强.Aui是电阻量纲,Fiu是电导量纲.
4.2.2 电压串联负反馈电路
一.连接方式
电压串联负反馈电路的连接方式和实际电路分别如图所示.采样网络仍为并联的电压采样,求和网络为串联连接方式.电压采样的特点在前面已经分析过了,这里再讨论一下串联求和电路的特点.
二.串联负反馈电路的特点
串联负反馈是指求和网络为串联方式的负反馈.从图中可以看到串联反馈适于用电压求和的方式来反映反馈对输入信号的影响.我们记输入电压为Ui,放大电路的净输入电压为Ui',反馈电压为Uf,电压极性如图所示.可以得到它们的关系是
Ui'=Ui-Uf
当Ui一定时,Uf越大(反馈越强),则Ui'越小.与并联反馈类似,我们可以看到,若信号源是内阻Rs很大的电压源Us,则净输入电压Ui'不仅与反馈电压Uf有关,而且与Rs,Ii有关,当Rs很大时(即接近恒流),反馈部分的影响将不显著.反之,当信号源内阻越小时,串联负反馈的效果越明显.
三.电压串联负反馈电路中的各个电量
电压串联负反馈电路的输出量,输入量和反馈量都是电压.所以定义放大倍数为
Auu=Uo/Ui'
反馈系数为
Fuu=Uf/Uo
这两个量都是无量纲的.
4.2.3 电流并联负反馈电路
一.连接方式
电流并联负反馈电路的连接方式和实际电路分别如图所示.采样网络是串联采样方式,也称为电流采样;求和网络是并联连接方式.并联求和电路的特点前面已介绍了,这里讨论电流采样电路的特点.
二.电流负反馈电路的特点
采样网络为串联电流采样的负反馈电路,也称为电流负反馈电路.它的特点是反馈信号与输出电流成比例.也可以说电流反馈是将输出电流Io的一部分或全部按一定方式反馈到输入回路.以如图所示电路为例,当我们设Uo=0(即将RL短路)时,反馈依然存在;若设Io=0(即将RL开路),则没有反馈了.可见这
个电路的反馈是电流反馈.
三.电流并联负反馈电路的各个参量
电流并联负反馈电路中与采样相联系的输出量及净输入量和反馈量都是电流.所以放大倍数为
Aii=Io/Ii'
反馈系数为
Fii=If/Io
这两个量都是无量纲的.
4.2.4 电流串联负反馈电路
电流串联负反馈电路的连接方式和实际电路分别如图所示.采样网络为电流串联采样,求和网络为串联连接方式.它们各自的特点在前面都已经介绍过了.同理,电流串联负反馈电路中与采样相联系的输出量是电流,输入量和反馈量是电压.所以放大倍数为
Aiu=Io/Ui'
反馈系数为
Fui=Uf/Io
它们分别是电导量纲和电阻量纲.以上我们分析了负反馈放大电路中常见的四种组态(即四种不同的连接方式).由于组态不同,输出量,输入量和反馈量可以是电压或电流,因此放大倍数和反馈系数也随之改变.在以后的分析中要注意这一情况。