徐艺萍
[摘 要]放大电路的分析作为模拟电子技术教学的核心内容，尤其是负反馈对放大电路的性能分析是教学的重点和难点。通过深入分析，将辩证唯物主义思想与类比分析方法相结合，探讨负反馈对放大电路性能影响的新的分析方法，提出HAF“原则”，在教学实践中具有一定的指导意义。
[关键词]负反馈 辩证唯物主义思想 类比分析方法
[中图分类号] G642.41 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2014）14-0169-02
在大学课程的教学过程中，放大电路中的负反馈非常重要，电路在引入负反馈后，会对其各种性能参数产生根本性的改善，故而得到非常广泛的应用。学生若能够深刻理解“负反馈”的概念和作用将对其今后的学习和个人发展产生深远的影响。文章在深刻理解负反馈概念的基础上，结合辩证唯物主义思想创造性的借助哲学原理和理想电源模型原理阐述了负反馈对放大电路性能影响的分析方法。
一、电路中的反馈及其判断
在电路中所谓“反馈”就是将电路输出量（电压或者电流）的部分或全部，通过特定的电路（反馈网络）在输入端或输入回路上叠加，从而使电路按预期功能正常稳定地工作。
图1是反馈放大电路的原理框图，反馈放大电路由基本放大电路和反馈网络两部分组成。令基本放大电路增益为A，其主要功能是放大信号；反馈网络增益为F，其主要功能是传输反馈信号。输入量与反馈量叠加的结果称为净输入量，它才是真正加到基本放大电路上的输入量。放大电路的输出量的全部或部分经过反馈网络的作用后就是反馈量。
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图1 反馈放大电路原理框图
实际中，有诸多因素会对放大电路的输出量产生不利影响，如晶体管等半导体器件参数的温度漂移、电源杂波的影响、负载变化、电路及器件中杂散电容和杂散电感的存在等。[1] [2]人为引入反馈，将变化的输出量通过一定方式引入输入回路，在输入量和反馈量的共同作用下，使输出量保持一定。
关于反馈的判断，具体包括：（1）反馈是否存在的判断，主要是通过判断电路中是否存在反馈网络或反馈元件；（2）直流反馈和交流反馈的判断，主要是判断交流和直流通路的情况；（3）正、负反馈（反馈极性）的判断，主要是采用瞬时极性法来判断；（4）电压反馈和电流反馈的判断，其判断方法是将放大电路输出端对地短路，若反馈信号随之消失则判断为电压反馈，若反馈信号依然存在则判断为电流反馈；（5）串联反馈和并联反馈的判断，若反馈信号与输入信号是串联连接关系则为串联反馈，是并联连接关系则为并联反馈；（6）负反馈放大电路的四种基本组态的判断，即电压并联负反馈、电压串联负反馈、电流并联负反馈、电流串联负反馈的判断，只要掌握了上述项内容的判断，就可以很容易的对负反馈的四种组态做出判断[1-3]。
二、负反馈对放大电路性能的影响
放大电路中引入负反馈的主要目的是稳定其性能。在引入负反馈后虽然牺牲了放大电路的增益，但在其它方面是有所得的，如提高增益的稳定性，展宽通频带，减小非线性失真，改变输入阻抗和输出阻抗[1-3]。可见，对于“得”与“失”这对矛盾体的辩证关系在“负反馈对放大电路性能的影响”中得到了充分体现。
三、负反馈对放大电路性能影响的辩证类比分析方法
（一） 增益的稳定性的提高
如图1所示的引入了负反馈的闭环放大电路，用Af（Af=■）表示该引入了负反馈后的增益，对于引入深度负反馈来说Af=■。采用增益的相对变化率表示电路的稳定性。为了对放大电路引入负反馈后的稳定程度加以量化表示，常用有、无反馈两种情况下放大倍数的相对变化量的比值来衡定。在中频段Af、A和均为实数，Af的表达式可写成
Af=■ （1）
对上式求微分得
dAf=■=■ （2）
（2）式的左右式分别处以（1）式的左右式，得
■=■·■ （3）
即■/■=■ （4）
（4）式表明，引入负反馈后的增益的相对变化率仅为原来没有引入负反馈电路的相对变化率的■，也就是说放大倍数的稳定性提高了1+AF倍。可见，引入负反馈后虽然损失了电路的增益，但却换来了增益的稳定性的提高。这充分体现了“得”与“失”的辩证关系[4]。
（二）展宽频带
在放大电路中，旁路电容、耦合电容和晶体管结电容是必然存在的，这使得放大电路的幅频特性呈带通特性。根据放大电路的“增益带宽积”（GBWP）是常数的原理，引入负反馈后放大电路的增益被减小，但却换来放大电路通频带的展宽。这也是一种“得”与“失”的辩证关系。
（三）减小非线性失真
由于组成放大电路的半导体器件（如晶体管、场效应管和集成运放等）都具有非线性特性，且放大电路中除有用信号外，也存在一些谐波成分叠加在有用信号上，这些因素都会造成输入信号的非线性失真。放大电路在引入负反馈后，对有用信号的增益变为原来的1/1+AF倍，这种变化同样作用在谐波成分上，即加入负反馈后，非线性失真也减小为无负反馈时的1/1+AF倍。
（四）对输入阻抗的影响
放大电路输入阻抗是从电路输入端看进去的等效电阻。放大电路中引入负反馈，必然改变原电路的结构和输入阻抗，分析这种影响的前提是正确区分基本放大电路与反馈网络在电路输入端的连接方式，即必须辨明是并联反馈还是串联反馈。
引入负反馈对放大电路输入阻抗的影响可借助理想电源模型进行类比分析，如果反馈结构属于并联反馈，则放大电路的输入阻抗相当于基本放大电路内阻和反馈网络内阻的并联，应该缩小为为原来的1/1+AF倍。如果属于串联反馈，则放大电路的输入阻抗相当于基本放大电路内阻和反馈网络内阻的串联，应该变大为原来的1/1+AF倍。
可见，基本放大电路在引入负反馈时，应根据实际电路对输入阻抗的需求，适当的选择并联反馈和串联反馈，已达到调整优化输入阻抗的目的。
（五）对输出阻抗的影响
输出阻抗是从放大电路输出端看进去的等效内阻。把电路的输出信号的部分或全部作为反馈网络的输入，也会造成电路结构的改变。因而，负反馈然对电路的输出阻抗产生影响，这种影响决定于基本放大电路与反馈网络在放大电路输出端的连接方式。如果是电压反馈，则电路的输出电压被稳定，放大电路的输出特性近似趋于理想电压源的特性，输出阻抗变为原来的1/1+AF倍；如果是电流反馈，则电路的输出电流被稳定，放大电路的输出特性近似趋于理想电流源的特性，输出阻抗变为原来的1+AF倍。
四、结束语
基本放大电路引入负反馈后对其性能产生了诸多的影响。电路增益降低，但通频带却展宽了，增益稳定性也提高了；输入、输出阻抗得到改善。文章通过辩证类比分析方法可以定性的得出放大电路特性参数的改变规律，若要定量的描述这种改变则需要再借助出一条原则，暂称为“1+AF原则”，即若引入负反馈使原电路参数变大则必为原来的1+AF倍；若引入负反馈使原电路参数变小则必为原来的1/1+AF倍。
采用辩证类比分析方法，再结合“1+AF原则”，能使学生在学习“负反馈对放大电路性能的影响”这个知识点上更容易理解。将《马克思主义哲学原理》与《模拟电子技术》这两门看似不相关的课程结合起来，另辟蹊径分析电子技术问题，既能帮助同学掌握枯燥的模拟电子技术知识又能引导同学们解放思想，扩展思路，找到针对同样问题不同的解决思路。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 王远，张玉平.模拟电子技术（第3版）[M].北京：机械工业出版社，2007，6.
[2] 康华光，陈大钦，张林.电子技术基础模拟部分（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006：1.
[3] 华成英. 模拟电子技术基本教程[M]. 北京：清华大学出版社，2006：2.
[4] 何敏，闵锐， 孙峥， 徐勇，模拟电子电路中的辩证唯物主义思想[C] .中国电子教育学会高教分会，2011：41-45.
[责任编辑：张 雷]
