负反馈放大电路的基本原理

一、负反馈放大电路的基本原理

所谓反馈，就是在电子系统中把输出回路的电量(电流、电压)馈送到输入回路的过程。如果引入反馈后，电路的增益变小了，这种反馈一般称为负反馈。下面分别对四中常用类型的反馈组态进行仿真分析。

1.1，电压串联负反馈电路

电压串联负反馈电路如图一所示。基本放大电路就是一只集成运放，这里我们选用的型号是LM307H，并用一个开关来控制电路有无反馈的存在。开关方向的说明如下：当开关拨向左边时，表示无反馈;当开关拨向右边时，接入反馈电路。用一个示波器来观察反馈的情况。其中，输入信号V1是一个交流电压源信号。示波器A通道连接输入信号【红色】;B通道连接输出信号【蓝色】。

图一：电压负反馈电路

开关拨向左边时，没有负反馈，输入、输出的波形信号如图二所示。上边A通道的波形是输入信号波形，下面B通道的波形是输出信号波形。可以看到，此时输出信号波形已经严重失真。

图二：波形失真严重波形

开关拨向右边时，加入负反馈，输入、输出的波形信号如图三所示。上边A通道的波形是输入信号波形，下面B通道的波形是输出信号波形。可以看到，此时输出信号波形没有失真。但是输出信号幅度相比无反馈变小了，与理论相符。

图三：波形没有失真

1.2，电压并联负反馈电路

电压并联负反馈电路如图四所示。基本放大电路就是一只集成运放，这里我们选用的型号是LM307H，并用一个开关来控制电路有无反馈的存在。开关方向的说明如下：当开关拨向左边时，表示无反馈;当开关拨向右边时，接入反馈电路。用一个示波器来观察反馈的情况。其中，输入信号V1是一个交流电压源信号。示波器A通道连接输入信号【红色】;B通道连接输出信号【蓝色】。

图四：电压并联负反馈电路

开关拨向左边时，没有负反馈，输入、输出的波形信号如图五所示。上边A通道的波形是输入信号波形，下面B通道的波形是输出信号波形。可以看到，此时输出信号波形已经严重失真。

图五：波形严重失真

开关拨向右边时，加入负反馈，输入、输出的波形信号如图六所示。上边A通道的波形是输入信号波形，下面B通道的波形是输出信号波形。可以看到，此时输出信号波形没有失真。但是输出信号幅度相比无反馈变小了，与理论相符。

图六：波形无失真

1.3，电流串联负反馈电路

电流串联负反馈电路如图七所示。基本放大电路就是一只集成运放，这里我们选用的型号是LM307H，并用一个开关来控制电路有无反馈的存在。开关方向的说明如下：当开关拨向左边时，表示无反馈;当开关拨向右边时，接入反馈电路。用一个示波器来观察反馈的情况。其中，输入信号V1是一个交流电压源信号。示波器A通道连接输入信号【红色】;B通道连接输出信号【蓝色】。

图七：电流串联负反馈电路

开关拨向左边时，没有负反馈，输入、输出的波形信号如图八所示。上边A通道的波形是输入信号波形，下面B通道的波形是输出信号波形。可以看到，此时输出信号波形已经严重失真。

图八：失真严重波形

开关拨向右边时，加入负反馈，输入、输出的波形信号如图九所示。上边A通道的波形是输入信号波形，下面B通道的波形是输出信号波形。可以看到，此时输出信号波形没有失真。但是输出信号幅度相比无反馈变小了，与理论相符。

图九：波形没有失真

1.4，电流并联负反馈电路

电流并联负反馈电路如图十所示。基本放大电路就是一只集成运放，这里我们选用的型号是LM307H，并用一个开关来控制电路有无反馈的存在。开关方向的说明如下：当开关拨向左边时，表示无反馈;当开关拨向右边时，接入反馈电路。用一个示波器来观察反馈的情况。其中，输入信号V1是一个交流电压源信号。示波器A通道连接输入信号【红色】;B通道连接输出信号【蓝色】。

图十：电流并联负反馈电路

开关拨向左边时，没有负反馈，输入、输出的波形信号如图十一所示。上边A通道的波形是输入信号波形，下面B通道的波形是输出信号波形。可以看到，此时输出信号波形已经严重失真。

图十一：失真波形

开关拨向右边时，加入负反馈，输入、输出的波形信号如图十二所示。上边A通道的波形是输入信号波形，下面B通道的波形是输出信号波形。可以看到，此时输出信号波形没有失真。但是输出信号幅度相比无反馈变小了，与理论相符。

图十二：无失真波形

二、负反馈放大电路的频带展宽和对失真的改善作用

我们构建的负反馈放大器仿真电路如图十三所示。R5为反馈电阻，电容C1是旁路电容，它的接上与否，决定了电路有无反馈。其中输入信号V1是一个交流电压源。示波器A通道接入输入信号，B通道接输出信号。

图十三负反馈放大器电路

2.1，负反馈对失真的改善作用

首先接上电容C1，即没有交流负反馈。打开示波器显示面板，按下仿真按钮，示波器的显示波形，如图十四所示。

图十四：失真波形

上面A通道的波形是输入信号波形，下面B通道是输出信号波形。可以看出，此时输出信号波形已经失真。此时断开电容C1，加入交流负反馈，按下仿真按钮，示波器的显示波形如图十五所示。

图十五：无失真波形

上面A通道的波形是输入信号波形，下面B通道是输出信号波形。可以看出，此时输出信号波形无失真。

通过仿真实验，我们得到这样一个结论：负反馈对失真是有很好的改善作用的。

2.2 负反馈放大器电路的频带真宽的改善作用

再来看负反馈放大电路的频带展宽的改善作用，首先接上C1，即没有交流负反馈。打开波特图显示面板，按下仿真按钮，波特图显示幅频特性，如图十六所示。

图十六：无负反馈幅频特性

此时在断开C1电容，加入交流负反馈，按下仿真按钮，波特仪显示的幅频特性曲线，如图十七所示。

图十七：负反馈幅频特性曲线

可以看到，加入交流负反馈之后，电路的频带宽度明显增加。所以负反馈对频带的展宽具有明显的改善作用。