浅谈反馈类型的直观判别法

高佑华

电子线路是电子、电工专业和电气维修等专业的专业基础课程。学好电子线路能很好地为今后学习专业课打好基础。而反馈部分是电子线路中的一个重点和难点。特别是反馈类型的判别是职业技术学校学生在学习过程中的难点之一。在多年的教学实践中,本人摸索出一套克服有关反馈类型的判别知识难点的方法,借助多媒体辅助教学,将学生已学过的晶体三极管的各电极间的相对相位关系和电工基础的串并联电路及电容器导电性能等知识应用进来,并尽可能地使判别方法简单直观化,最后归纳总结,巧记关键知识要点。现将反馈类型的直观判别方法逐一分析如下:

一、辨认电路中的反馈元件

一个电路是否存在反馈,要看该电路有没有反馈元件 。要判别反馈类型,也首先要找到反馈元件的位置。因此,准确辨认电路中的反馈元件是十分重要的。任何同时连接着输出回路和输入回路,并且影响着输入回路的元件,都是反馈元件。所以可以通过直接观察电路的方法,很快地辨认出电路的反馈元件。例如图1所示,图a)中电阻Rf是反馈元件;而图b)中电阻Rf就不是反馈元件,因为它只连接到输入端的接地点,并没有对输入端起到任何影响。

二、正反馈与负反馈的判别

首先,明确正反馈与负反馈的概念。 根据反馈极性的不同,可将反馈分为正反馈与负反馈。使放大器净输入量增大的反馈,称为正反馈;反之称为负反馈。考虑到职业技术学校学生的文化理论和专业基础都较差,为了方便学生的理解和判别,本人把这一概念简单直观化,即通过图2,向学生形象地介绍:当反馈信号与输入信号加在放大器输入端的同一个电极时,若二者的瞬时极性一致,为正反馈;反之为负反馈。当反馈信号与输入信号加在放大器输入端的不同电极时,结果相反。

其次,理解放大器的三种基本接法中三极管各电极间的相对相位关系。为了方便学生更快更好地掌握瞬时极性法,本人认为有必要先回顾一下三极管各极间的相对相位关系。将放大器的三种基本接法示意图(图3)向学生逐一展示,通过直观比较,哪些是同相放大器,哪些是反相放大器?学生很快就能准确地回答出来(即:共发射极为反相放大器,其它为同相放大器)。

为了使知识条理化,可将三极管各电极间的相对相位关系归纳如下:①在共发射极放大器中,集电极输出信号与基极输入信号的瞬时极性相反;②在共集电极放大器中,发射极输出信号与基极输入信号的瞬时极性相同;③在共基极放大器中,集电极输出信号与发射极输入信号的瞬时极性相同。

第三,掌握瞬时极性法。瞬时极性法的具体步骤如下:①假设输入信号在某一瞬间对地极性为“+”;②从输入端到输出端,根据三极管各电极间的相对相位关系依次标出放大器各点瞬时极性;③在输入端将反馈信号的瞬时极性与输入信号的瞬时极性进行比较,应用正、负反馈的直观概念确定反馈的极性。例如,图1 a)所示:反馈电阻Rf引入了负反馈。掌握好瞬时极性法的关键点如下:①要明确正、负反馈的直观概念;②要掌握好三极管各电极间的相对相位关系;③对于反馈电路中的电阻、电容元件,一般认为对瞬时极性没有影响;④要牢记瞬时极性法的三个步骤。

三、 电压反馈与电流反馈的判别

首先,通过比较法明确概念。根据反馈信号从输出端取样方式不同,可分为电压反馈与电流反馈。如果反馈信号取自放大器的输出电压,称为电压反馈;如果反馈信号取自放大器的输出电流,称为电流反馈。即:当取样环节与放大器输出端并联,为电压反馈;当取样环节与放大器输出端串联,为电流反馈。如图4所示:

其次,介绍判别方法。

由于职业技术学校学生的文化理论和专业基础都较差及理解能力有限,他们对教材所提到的输出短路法往往掌握得不是很好,应用时容易出错。为此,可采用较为简单易懂的直观判别法。为了使直观法简单明了化,且具有通用性,可将输出端的反馈取样环节分成两种类型来分析:

1、取样环节与输出电压在不同电极,若取样环节与输出电压(或负载电阻)在不同电极,可以断定它引入的是电流反馈。这样,用直观法就能轻易地判别正确。如图5所示,Rf引入的均为电流反馈。

2、取样环节与输出电压在同一个电极

在放大器的输出端,若取样环节与输出电压在同一个电极时,可通过观察取样环节与输出电压(或负载电阻)的连接方式来判别:若二者相并联,为电压反馈;反之,为电流反馈。并通过图6来加以说明。

四、串联反馈与并联反馈的判别

首先,要明确概念。根据反馈信号与输入信号连接方式(也称比较方式)的不同,可分为串联反馈与并联反馈。如果反馈信号在输入端是与信号源串联的称为串联反馈;如果反馈信号在输入端是与信号源并联的称为并联反馈。如图7所示。

其次,介绍判别方法。同样,学生对教材所提的输入端短路法也一样掌握得很吃力。为此,向学生介绍简单明了的直观判别法:在放大器的输入端,若输入信号和反馈信号加在同一个电极的,为并联反馈;反之,为串联反馈。例如,在上面的图2中,图a)为并联反馈,图b)为串联反馈;在图5中,图a)为并联反馈,图b)为串联反馈。接着让学生自己来判别图6中的反馈,结果他们能迅速地判别正确:图a)为并联反馈,图b)和图c)都是串联反馈。同时,学生的学习热情也被大大的激发了,自信心也得到了增强。

五、直流反馈与交流反馈的判别

首先,要明确概念。如果反馈量只有直流量,称为直流反馈;如果反馈量只有交流量,称为交流反馈。直流反馈可以稳定静态工作点,交流反馈可以改善放大器的动态性能。

其次,复习电容器的导电特性。电容器具有通交流隔直流的导电特性(以提问的方式复习)。

第三,介绍直观判别法。

本来交直流反馈的判别是比较简单的,但由于现在职业技术学校学生的专业基础差,他们大多还是无法自行判别清楚。而很多教材又没提到交直流反馈的判别方法。所以,补充了一种较简单的直观判别法:如果反馈支路并接电容器,为直流反馈;如果反馈支路上串接电容器,为交流反馈;如果反馈支路上既没有串接电容器,也没有并联电容器,则为交、直流反馈了。如图8所示。

六、归纳小结

在刚刚听完上述各种反馈类型的判别方法的介绍之后,大多数学生会因为类型太多而感到有些混乱。这时,非常需要老师能及时地帮助学生梳理和归纳。考虑到放大器一般都是引入交流负反馈,只有在需要稳定静态工作点时,才会引入直流负反馈。所以,针对交流反馈类型的判别方法和步骤综合归纳如下:

1、首先用直观法辨认电路的反馈元件;

2、若电路存在反馈元件,便用瞬时极性法判别反馈的极性;

3、然后在电路的输出端用直观法判别电压、电流反馈;

4、最后在电路的输入端用直观法判别串联、并联反馈;

为了加深理解,再以图5为例,和学生一同按以上步骤来逐步分析该电路的反馈类型。结果很顺利地就判别出来:图a)的反馈元件Rf引入了电流并联负反馈;图b)的反馈元件Rf引入了电流串联负反馈。课后,发现学生交来的作业近80%都能把反馈类型判别正确。而且有的学生还能自己制作各种反馈电路图,由于学生掌握好反馈类型的判别方法,后来理解负反馈对放大器性能的影响便轻松多了,对正弦波振荡器的相位平衡条件的判别也能得心应手。更重要的是,学生分析电路的能力得到了提高,学习电路的兴趣变浓了,也为日后的专业实习打下了基础。