[科普中國]-反饋放大器

反饋放大器，把輸出信號的一部或全部送回輸入端，以改變放大性能的放大電路。

由輸出端送回輸入端的信號稱為反饋信號。

術(shù)語簡介將輸出信號的一部分或全部送回輸入端，以改變性能的放大器1。

反饋信號在輸入端與外加信號相加（或相減）組成放大器的凈輸入。當(dāng)反饋信號使凈輸入增強(qiáng)從而使放大器增益提高時(shí)，稱為正反饋。

當(dāng)反饋信號使凈輸入減弱從而使增益下降時(shí)，稱為負(fù)反饋。

表示方式方框圖表示反饋放大器可用方框圖表示，圖中X可以代表信號電壓也可以代表信號電流（信號只包括中頻段，不包括低頻段和高頻段，因此X上面不打點(diǎn)，即不用復(fù)數(shù)表示）。

Xi為反饋放大器的輸入信號，Xf為反饋放大器的反饋信號，Xd為基本放大器的凈輸入信號，Xo反饋放大器的輸出信號，A為基本放大器的放大倍數(shù)，F(xiàn)為反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)。

符號≈表示比較環(huán)節(jié)，即輸入信號Xi與反饋信號Xf在該點(diǎn)疊加，Xi和Xf疊加后，若Xd增大為正反饋；反之，若Xd減小為負(fù)反饋。并規(guī)定，信號只能沿支路箭頭方向傳輸。

由基本放大器的輸入和反饋網(wǎng)絡(luò)的輸出組成的閉合環(huán)路稱為反饋環(huán)，由一個(gè)反饋環(huán)組成的反饋放大器稱為單環(huán)反饋放大器。

一般表達(dá)式1. 一般表達(dá)式的推導(dǎo)

2. 基本放大器的放大倍數(shù)

開環(huán)放大倍數(shù)，是考慮了反饋網(wǎng)絡(luò)負(fù)載效應(yīng)的基本放大器的放大倍數(shù)。

3. 反饋網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù)

4. 反饋放大器的放大倍數(shù)

又稱為閉環(huán)放大倍數(shù)上式為反饋放大器的基本方程式。

工作原理未加反饋網(wǎng)絡(luò)，即不構(gòu)成環(huán)路（稱為開環(huán)）時(shí)，輸入信號Xi直接送入基本放大器，放大器的輸出X0=AXi，其中A為基本放大器的增益（亦稱開環(huán)增益）。

加上反饋網(wǎng)絡(luò)，即構(gòu)成反饋環(huán)路（稱為閉環(huán)）時(shí)，送入基本放大器的凈輸入變?yōu)閄i-BX0，B是反饋網(wǎng)絡(luò)的增益。輸出X0與輸入Xi之比Af為反饋放大器的增益（稱為閉環(huán)增益）。

上式是反饋放大器的基本關(guān)系式，它表示閉環(huán)增益與開環(huán)增益間的關(guān)系。其中A和B一般為復(fù)數(shù),隨頻率而變，因此，Af一般也是隨頻率而變的復(fù)數(shù)。

在中頻，如AB為負(fù)，式中分母（1-AB）的值大于1，閉環(huán)增益變小，相當(dāng)于負(fù)反饋；如AB為正，且其值小于1，式中分母（1-AB）也小于1，閉環(huán)增益變大，則相當(dāng)于正反饋。

當(dāng)AB為正，且AB≥1時(shí)，系統(tǒng)就質(zhì)變到自激狀態(tài)，該式失效。

作用反饋網(wǎng)絡(luò)的作用是使系統(tǒng)的輸出和輸入發(fā)生聯(lián)系，形成稱為反饋環(huán)的環(huán)路。

反饋放大器由基本放大器、反饋網(wǎng)絡(luò)、取樣電路和混合電路組成。負(fù)反饋已在實(shí)際放大器中獲得廣泛應(yīng)用。這是因?yàn)樗茉谌缦聨讉€(gè)方面改變放大器的性能，達(dá)到所希望的效果。

①對增益的影響：負(fù)反饋能使放大器的閉環(huán)增益趨于恒定，少受開環(huán)增益波動(dòng)的影響。

如果使式中的乘積AB的絕對值比1大很多，則閉環(huán)增益Af≈1/B。這樣，只要用比較恒定的無源元件組成的反饋網(wǎng)絡(luò)，負(fù)反饋放大器的增益就基本上不受開環(huán)增益A的影響。正反饋雖然提高了增益，但卻不能使增益恒定。

②對放大器輸入和輸出阻抗的影響：放大器輸入阻抗值會(huì)因信號在輸入端混合的方式不同而異。

在負(fù)反饋的情況下, 電壓混合使輸入阻抗增高,電流混合使輸入阻抗降低。而輸出阻抗則因?qū)敵鲂盘柕娜臃绞讲煌?。在?fù)反饋的情況下，電流取樣使輸出阻抗增高，電壓取樣使輸出阻抗降低。對這些混合方式和取樣方式取不同的組合，可得四種能滿足不同使用要求的反饋方式。

③對放大器非線性失真的影響：在相同的輸出幅度下，負(fù)反饋放大器的非線性失真比無反饋者為小。但當(dāng)輸入信號的運(yùn)用范圍很大，例如運(yùn)用到電子器件的飽和與截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，雖采用負(fù)反饋，也起不到減小非線性失真的作用。

④對通頻帶的影響：負(fù)反饋能使放大器的幅頻特性變得比較平坦，通頻帶得到展寬。

正反饋放大器具有較高的增益和較好的選擇性，但頻帶變窄，且工作穩(wěn)定性差。除早期的再生式高頻放大器外，一般放大器很少采用正反饋。

反饋判斷反饋放大器是由基本放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)兩部分組成?；痉糯笃魇菍⑤斎肓糠糯蠛笏偷捷敵龆?，而反饋網(wǎng)絡(luò)是將輸出回路中的輸出量的一部分或全部分反送回到輸入回路。因此反饋放大器判斷方法如下：

有無反饋首先判斷有沒有反饋支路，如有，則放大器有反饋；如沒有，則放大器無反饋。判斷出放大器有反饋后，還要進(jìn)一步判斷這條支路如果只對交流信號起作用，就為交流反饋；如果只對直流起作用，就為直流反饋；如果對交流和直流都起作用，就為交直流反饋。

反饋類型判斷反饋放大器是電壓反饋還是電流反饋，是串聯(lián)反饋還是并聯(lián)反饋，一般用短路法判斷。

將反饋放大器的負(fù)載RL短路，即令輸出電壓Vo=0。如無反饋信號經(jīng)反饋支路加到反饋放大器的輸入回路，為電壓反饋；反之，如有反饋信號經(jīng)反饋支路加到反饋放大器的輸入回路，為電流反饋。

將反饋放大器的輸入端對地短路，即令輸入電壓Vi=0。如果反饋信號能加到基本放大器的輸入端，為串聯(lián)反饋；反之，如果反饋信號不能加到基本放大器的輸入端，為并聯(lián)反饋。

正負(fù)反饋用電壓的瞬時(shí)極性（稱為瞬時(shí)極性法）判斷正、負(fù)反饋

在對反饋極性在電路中的體現(xiàn)進(jìn)行判斷的過程中，最有效和基本的方法就是瞬時(shí)極性法2。

設(shè)反饋放大器某瞬間輸入電壓Vi的相位為正（用+表示），經(jīng)基本放大器逐級的相位變化，又從輸出回路通過反饋支路反回到放大器的輸入端的電壓為正（用（+）表示），即為正反饋；反之，如果經(jīng)反饋支路反回到放大器的輸入端的電壓為負(fù)（用（-）表示），即為負(fù)反饋。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

王沛 - 副教授、副研究員 - 中國科學(xué)院工程熱物理研究所