反馈已广泛应用于电子、管理、信息、控制等技术领域。所谓反馈就是把放大器的输出量 (电压或电流) 的一部分或全部, 通过一定的方法送回到放大器的输入端的过程。几乎所有的实用放大电路都是带负反馈的电路, 下面主要谈谈负反馈放大电路的实现。
1 负反馈对放大电路性能的影响
在电子设备中, 经常会利用负反馈来改善电路的性能。负反馈可以提高增益的稳定性, 减小非线性失真, 扩展通频带以及影响输入、输出电阻等。其中直流负反馈主要用来稳定静态工作点, 比如分压式偏置电路就是通过负反馈来稳定其静态工作点的;在串联型稳压电路中, 输出电压的稳定也是靠负反馈来实现的;由运放所构成的各种运算电路采用负反馈可以抑制零点漂移, 提高共模抑制比;在共集电极放大电路中, 负反馈的引入可以提高输入电阻, 减小输出电阻, 从而使其带负载的能力大大的提高, 以达到预期的目的。
2 负反馈放大电路的类型
反馈网络与基本放大电路在输入、输出端有不同的链接方式, 根据输入端链接方式的不同分为串联反馈和并联反馈;根据输出端连接方式不同分为电压反馈和电流反馈。因此, 负反馈放大电路有四种基本类型, 分别为电压并联负反馈、电压串联负反馈、电流并联负反馈、电流串联负反馈。
3 负反馈放大电路的引入原则
引入负反馈后对放大电路的性能有多方面的影响, 其影响程度均与反馈深度有关。通常引入反馈深度越大, 对于电路性能的改善越好。但是, 反馈深度越大, 对电路的增益衰减也越大, 所以负反馈是以牺牲增益为代价来换取电路性能的改善。因此, 应选用高增益的放大电路, 如集成运算放大器。同时, 对反馈电路中反馈系数的选取也应该根据实际要求而确定。另外, 引入的负反馈不同对电路的性能影响也不相同, 而且为了使负反馈对电路性能提高有明显的作用, 对不同的信号源和不同的负载也都有不同的要求, 所以在设计负反馈放大电路时, 应根据需要和目的, 引入合适的负反馈, 以下是设计中应掌握的一些原则。
3.1 欲稳定电路中某个量, 则采用该量的负反馈。
稳定直流, 引直流反馈;稳定交流, 引交流反馈;稳定输出电压, 引电压反馈;稳定输出电流, 引电流反馈。
3.2 根据对输入、输出电阻的要求选择反馈类型。
欲提高输入电阻, 采用串联反馈;欲降低输入电阻, 采用并联反馈;要求高内阻输出, 采用电流反馈;要求低内阻输出, 采用电压反馈。
3.3 为使反馈效果强, 根据信号源及负载确定反馈类型。
信号源为恒压源, 采用串联反馈;信号源为恒流源, 采用并联反馈;要求带负载能力强, 采用电压反馈;要求恒流源输出, 采用电流反馈。
3.4
若需要将电流信号转换成电压信号时, 应在放大电路引入电压并联负反馈, 若需在将电压信号转换为电流信号时, 应在放大电路中引入电流串联负反馈。
4 自激振荡的产生及消除
引入负反馈可以改善放大电路多方面的性能, 而且反馈越深, 性能改善的越好, 但反馈太深会破坏电路的稳定性, 电路产生自激振荡, 使电路不能正常放大。所谓自激振荡指放大电路再无外加输入信号时也能输出一定频率和幅度信号的现象。
产生自激振荡的原因有以下几种:
4.1 当中频信号输入时, 反馈信号与输入信号极性相反, 形成负反馈, 但当信号频率变高或变低时, 经过回路的反馈信号会产生一定的附加相移, 若附加相移达到180°, 则反馈信号与输入信号从反相变成了同相, 即变成正反馈, 如果这个正反馈很强, 其幅值等于或大于净输入信号时, 就会产生自激振荡。
4.2 单管放大电路最大附加相移为±90°, 两级放大电路最大相移为±180°, 这两种电路接入电阻网络负反馈后, 一般不会产生自激振荡, 如果放大电路为三级或多于三级时, 则可能产生自激振荡。
为了避免出现自激振荡, 系统设计时必须有一定的稳定裕度, 包括幅值裕度Gm和相位裕度Фm。幅值裕度对应移相为-180°时的环路增益, 即Gm=20lg·AF·, 相位裕度是环路增益为0dB时, 相移与-180°的距离, 即Фm=180°-·ФA+ФF·。
总之, 只要对应附加相移为±180°的幅值小于0dB, 就不会产生振荡, 因此设计电路时要有一定相位裕度。对于负反馈放大电路, 反馈越深 (即F值越大) , 越容易产生自激振荡, 若为了增强放大电路的稳定性而减小F值, 则反馈深度不够, 从而使放大电路的性能改善不够。在这种情况下, 在设计电路时可采用频率补偿技术, 通常可在基本放大电路或反馈网络中加入一些元件 (如R、C) , 改变放大电路的开环频率响应, 使得在保证一定的幅值裕度和相位裕度的前提下获得较大的环路增益。通常采用的措施有简单滞后补偿, RC滞后补偿, 密勒效应补偿及超前补偿等。
摘要：本文分析了负反馈对放大电路性能的影响;负反馈放大电路的类型及放大电路引入负反馈的原则;影响电路稳定性的主要因素以及消除自激振荡的方法。
关键词：负反馈,放大电路性能,负反馈类型,引入原则,自激振荡
参考文献
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