放大反馈（精选7篇）
放大反馈 篇1
负反馈就是将放大电路 (或某一系统) 输出端的电压信号或电流信号的一部分或全部, 通个反馈电路引回到放大电路的输入端。负反馈电路接在放大器的输出端和输入端之间, 根据负反馈电路在放大器输入端和输出端之间的不同组合形式可分为:电压并联负反馈放大器电路, 电压串联负反馈放大器电路, 电流并联负反馈放大器电路, 电流串联负反馈放大器电路等四种类型。负反馈电路类型的判断在其电路分析中十分重要。
1 判断负反馈～瞬间信号极性法
负反馈电路的分析与一般放大器的电路分析有所不同, 需要进行反馈信号的相位分析, 以判断反馈电路是不是负反馈。在信号电压瞬间极性分析法中, 先假设放大器的输入管基极信号电压在增大, 并在电路中用“+”号标在该三极管基极上, 如图1所示, 标出第一个“+”, 然后分析基极信号电压在增大时, 引起三极管基极电流是增大还是减小, 再沿放大器信号传输线路一步一步分析放大器各信号输出点信号电压中的相位是增大还是减小, 并在各点上用“+”号或“-”号标出, “-”号表示是在减小, 一直分析到放大器的输出端, 标出输出信号电压的相位, 见图1中的五步标注示意图。然后将这一输出信号沿输出端与输入端之间的负反馈电路分析, 标出负反馈信号加到输入管时的极性, 再分析这一负反馈信号对输入管基极电流产生什么影响。如果减小了净输入信号, 就是负反馈过程, 否则就不是。
2 判断电压和电流负反馈信号的方法
电路分析中, 了解电压和电流负反馈的目的是:可以知道负反馈放大器是能够稳定输出电压还是稳定输出电流。判断电压和电流负反馈信号的方法是这样:如图2所示, 确定负反馈信号取自三极管的集电极还是发射极, 取自集电极为电压反馈, 取自发射极为电流反馈。
3 判断并联的串联负反馈的方法
电路分析中, 了解并联和串联负反馈的目的是:可以知道负反馈放大器的输入阻抗是增大还是降低。判断并联和串联负反馈信号的方法是这样:如图2所示, 确定负反馈信号是加在三极管的基极还是发射极, 加在三极管基极的是并联负反馈, 加在三极管发射极的是串联负反馈。
4 负反馈量的分析方法
负反馈电路分析中, 需要对负反馈的量进行分析, 以确定负反馈电路对放大器放大倍数的影响。分析中, 假设负反馈电阻阻值在增大还是减小, 并分析负反馈量是增大或是减小, 以推论放大器的放大倍数是增大还或是减小。负反馈从放大器的输出端取出一部分信号作为反馈信号。从放大器输出端取出的信号愈多时, 负反馈使静输入放大器的信号变得愈小, 放大器的输出信号也愈小。显然, 从放大器输出端取出的负反馈信号愈多, 放大器的负反馈量愈大, 使放大器的放大倍数下降量愈多。同理, 当负反馈量较小时, 放大器的放大倍数下降量较小。
5 结语
上述分析方法理论联系实际, 通过对负反馈放大电路的分析, 阐述了判定负反馈电路类型的方法。有利于电子技术课程教学中难点的突破和掌握。
摘要：在放大电路中引入负反馈, 能改善放大电路的工作性能, 使电压放大倍数的稳定性提高, 同时减小了放大信号输出波形的非线性失真。因此, 负反馈在电子技术中得到广泛的应用。
关键词：放大电路,负反馈,工作性能
放大反馈 篇2
反馈放大电路是电子电路技术的重要内容。在放大电路中引入不同类型的反馈,可以实现改善电路性能或建立振荡的功能,其中正确选择反馈类型是关键。本人与课程组成员一起,总结出了一种判定反馈放大电路类型的方法,它是根据电路的结构从较宏观的角度来判定反馈放大电路类型的。我们在教学中使用该方法多年,对反馈放大电路类型的判定简单、准确。
1反馈放大电路的基本概念
在电子电路中,所谓反馈,就是将放大电路的输出量(电压或电流)的一部分或全部,通过某种电路(称为反馈网络)送回到输入回路,与外部所加输入信号共同形成放大电路的输入信号(电压或电流),以影响输出量(电压或电流)的过程。反馈体现了输出信号对输入信号的反作用[1]。
反馈有正、负之分。正反馈能提高增益,但会使放大电路的工作稳定度、失真度、频率特性等性能变坏;负反馈虽然降低了放大电路的增益,但却使放大电路许多方面的性能得到改善,利用负反馈技术还可以构成各种运算电路。所以在实际放大电路中均引人负反馈,而正反馈主要用在振荡电路中[2]。
反馈还有直流反馈和交流反馈之分,直流负反馈改善放大电路的直流性能,常用以稳定静态工作点;交流负反馈改善放大电路的动态性能。在很多电路中,常常是交、直流反馈兼而有之[1]。
2反馈放大电路结构模型
为判定反馈放大电路的类型,建立了如图1所示的反馈电路结构模型。
模型说明:反馈放大电路由基本放大电路和反馈网络组成,基本放大电路的两个输入端分别定义为“输入信号的前端”(简称为“前端”)和“输入信号的后端”(简称为“后端”);“前端”与“后端”的电位差就是送到基本放大电路的净输入电压uid;放大电路的输出端分为“输出电压的上端”(简称为“上端”)和“输出电压的下端”(简称为“下端”)[3];图中的小长方形表示反馈桥梁,它是反馈网络的一部分或全部。反馈桥梁也有两个端子,它的右端若与输出电压的“上端”相连接,就构成了电压反馈,若与输出电压的“下端”相连接就构成了电流反馈(注意:形成电流反馈时,下端不能直接接地,应该接一个电阻,否则就无反馈了);图中反馈桥梁的左端与输入回路连接,连接方式有串联和并联两种,如果与输入信号的“后端”相连接,反馈信号则以电压的形式与净输入电压uid相加减,构成串联反馈,若与输入信号的“前端”相连接,反馈信号则以电流的形式与输入电流ii分流(相加减)后,以净输入电流iid送入基本放大电路,就构成了并联反馈。因此反馈的基本类型有四种,即电压串联反馈、电压并联反馈、电流串联反馈和电流并联反馈。
3判定反馈放大电路类型的步骤及方法
(1) 找反馈桥梁,确定反馈网络。
反馈桥梁是直接连接输出和输入的最短路径,它跟输出和输入的其他公共部分一起统称为反馈网络。反馈桥梁可以从输入端开始采取“顺藤摸瓜”的办法向输出端寻找。
(2) 判断反馈的基本形式。
反馈桥梁在输出端连接输出电压的“上端”(或“下端”),就形成电压反馈(或电流反馈);反馈桥梁在输入端连接输入信号的“前端”(或“后端”)就为并联反馈(或串联反馈)。
(3) 判定反馈极性。
用瞬时极性法判定是正反馈还是负反馈。具体方法是:先假设输入电压信号ui在某一瞬时的极性为正(相对于参考地而言),并用♁标记,然后顺着信号的传输方向,逐步推出输出信号和反馈信号的瞬时极性(并用♁或⦵标记),最后判定反馈信号是增强还是削弱了净输入信号,如果是削弱,则为负反馈,如果是增强,则是正反馈。
(4) 判定交、直流反馈。
信号取样后经过反馈网络送往输入端只有直流的是直流反馈,只有交流的为交流反馈。交、直流反馈的判断较容易,下面举例说明判断反馈的类型时,交、直流反馈不作讨论。
4应用举例
在以下的讨论中,为简便起见,对于多级放大电路,只讨论级间反馈。
要求判定图2的反馈类型[2]。此反馈放大电路中基本放大电路的核心元件是集成运放,该电路集成运放的反相端和同相端分别是输入信号的“前端”和“后端”,负载RL的两端分别是输出电压的“上端”和“下端”。根据步骤(1),反馈桥梁是R2所在支路, 反馈网络由R2,R3所在支路构成。由步骤(2),反馈桥梁的一端与输出电压的“下端”相连形成电流反馈,另一端连接输入信号的“前端”与输入信号ii分流形成并联反馈,反馈的基本类型是电流并联反馈;由步骤(3),设ui的瞬时极性为♁,此刻反馈桥梁的在输入端的极性为♁,在输出端的极性为⦵,反馈电流if是从信号前端的节点流出,使净输入量iid减小,故为负反馈。因此反馈类型是电流并联负反馈。
在图3中[4],反馈网络为Rf和R4所在支路,反馈桥梁Rf所在支路在输出端连接输出电压的“上端”形成电压反馈,在输入端连接输入信号的“前端”,与输入信号分流形成并联反馈,故反馈的基本类型是电压并联反馈;利用瞬时极性法,设输入信号“前端”(即集成运放的同相输入端P点)为♁,则集成运放的输出为,复合管的射极即输出电压的“上端”D点也为♁,虽然反馈桥梁的两端P、D都为正,但在输入端P点的电位有一个微小的升高,经过放大之后,在输出端D点的电位则会有一个很大的提升,这样反馈桥梁在输出端的电位就高于输入端的电位,于是反馈电流if就流入节点P,使净输入量iid增大,形成正反馈。总的反馈类型是电压并联正反馈。
此电路图如果断开A,P两点之间的连线,并使A、N相连接,则反馈桥梁仍然是Rf所在支路,反馈网络由Rf及R2所在电路构成。反馈桥梁的一端接输出电压的“上端”,另一端接输入信号的“后端”形成电压串联反馈,再利用瞬时极性法,很容易判断出电路的反馈类型为电压串联负反馈。
在图4中[2],反馈桥梁是集成运放A3及其外围元件组成的电路,它与R8,R7,R3,R4等构成反馈网络。反馈桥梁在输出端的连接点D,采样输出电压,取出uo的一部分(R4上的电压),形成电压反馈。注意:若反馈桥梁在输出端不能明显地看出连接的是输出电压的“上端”还是“下端”时,可以令“上端”接地,使输出电压为零,如果反馈信号消失就是电压反馈,否则是电流反馈,此处若使集成运放的输出端接地,则uo为零,D点电压也为零,反馈信号就不存在,故为电压反馈;反馈桥梁在输入端连接点P点即输入信号的“下端”形成串联反馈;设ui的瞬时极性为♁,从图中可以看出,经过一系列的电位移动及变化,此时送到输入回路的反馈电压uf(R8上的电压)的极性为♁,使净输入信号uid减少(存在等式ui=uid+uf,当ui有微小的升高,uf就有较大的升高,从而使uid减小),形成负反馈。因此该电路的反馈类型为电压串联负反馈。
对图5所示电路,明显地看出,反馈桥梁Cf,Rf所在支路在输出端连接的E2点,不是输出电压的“上端”,不是进行电压采样,故不是电压反馈。而采样的不是电压,就是电流,所以此处接的是电流反馈。此处也可以令负载RL短路,使uo为零,发现反馈依然存在,由此判断为电流反馈;反馈桥梁在输入端接信号的“下端”E1点,反馈电流在Re1上转化为电压形式uf与净输入电压uid(注意uid=ube1)相加减,形成串联反馈;设输入信号端的瞬时极性为♁,经过一系列电位移动及变化,使E1点的反馈极性为⦵,使净输入量uid增大,形成正反馈。所以电路的级间反馈的类型为电流串联正反馈。如果这时满足电路正常工作条件,加上输入信号,用示波器观察输出信号波形,就会出现波形向上(或向下)翻滚而无法读数的现象,再次说明放大电路若接成了正反馈,就会使放大电路的性能变坏。
若要构成负反馈,可以使反馈桥梁的端点改接。例如:保持B点与E2点的连接不变,断开A点与E1点的连线而使A点与B1点相连接,就构成了电流并联负反馈。再如:保持A点与E1点的连接不变,断开B点与E2点的连线使B点与D点相连接,就构成了电压串联负反馈。
5结语
反馈类型的判定是分析和设计反馈放大电路的前提,在判定反馈放大电路的类型时,如果结合建立的反馈放大电路的结构模型,明确基本放大电路,找准反馈网络和反馈桥梁,按步骤正确运用判断方法,就能正确地判断反馈类型。尽管关于反馈放大电路类型的判断方法早就有人做过具有成果性的研究,而本文描述的判定反馈放大电路类型的方法着眼于电路的宏观结构,使用更直观,判定更简捷、准确,提高了电路分析和设计的效率。
摘要：反馈放大电路由基本放大电路和反馈网络组成,反馈桥梁是反馈网络的一部分或全部。反馈放大电路类型的判定方法是:反馈桥梁的一端连接在输出电压的“上端”(或“下端”)就形成电压(或电流)反馈,反馈桥梁的另一端连接输入信号的“前端”(或“后端”)就形成并联(或串联)反馈,再利用瞬时极性法确定使净输入量减小(或增大)的反馈为负反馈(或正反馈)。此方法能快速地判定出反馈放大电路的类型。
关键词：反馈桥梁,反馈类型,判断方法,电流电压反馈,串联并联反馈,正负反馈
参考文献
[1]徐安静.模拟电子技术[M].北京:清华大学出版社,2008.
[2]胡宴如.模拟电子技术[M].2版.北京:高等教育出版社,2009.
[3]邓宽林.反馈电路的判别方法[J].十堰职业技术学院学报,2003,16(2):78-79.
[4]陈大钦.电子技术基础:模拟部分教师手册[M].4版.北京:高等教育出版社,2003.
[5]童诗白.模拟电子技术基础[M].3版.北京:高等教育出版社,2003.
[6]康华光.电子技术基础:模拟部分[M].4版.北京:高等教育出版社,2002.
[7]胡宴如.模拟电子技术学习指导[M].北京:高等教育出版社,2009.
[8]王小海.电子技术基础实验教程[M].北京:高等教育出版社,2006.
[9]胡宴如.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2004.
负反馈放大电路组态的判别方法 篇3
实际电路中的反馈由于反馈的信号成分和信号极性的不同、反馈网络和基本放大电路的连结方式的不同而产生不同的反馈效果, 从而在实际电路中发挥相应的作用。如果要判断负反馈放大电路的组态, 首先要找出反馈回路, 然后判断反馈极性, 如果是负反馈放大电路则判断电路的组态。
一、反馈回路的判断
晶体管和运算放大器中最基本的就是电路的放大部分, 反馈就是将输出信号的一部分或全部以电流或电压的形式引回到输入端的电路, 而反馈回路则是从输出端引回到输入端的那条电路。如图1中的R1和R2这条电路, 就是一个反馈回路。
二、反馈极性的判断
判断一个反馈是正反馈还是负反馈一般我们使用“瞬时极性法”。先假设断开反馈网络, 在输入端加一正极性信号, 此信号经放大器和反馈网络后返回到输入端, 若仍为正极性信号, 则为正反馈, 反之为负反馈。如图1所示, 假设ui输入为“+”, 经过集成运放的同相输入端后, 信号极性不变, 还是为“+”, 此时输出信号和输入信号的极性相同。输出信号通过反馈回路以电压的形式引回到输入端, 但反馈回路R1上引回到输入端得电压uF的极性和净输入电压uD的极性正好相反, 因此图1所示电路为负反馈放大电路。
三、电压负反馈和电流负反馈的判别
电压负反馈和电流负反馈一般有三种方法, 都是根据电路输出端的特点来判别的。
方法1:从电路的输出端看。先找出反馈回路, 看反馈信号是来自于输出电压还是输出电流。如果反馈信号来自于输出电压, 则电路为电压负反馈;如果反馈信号来自于输出电流, 则电路为电流负反馈。
例:如图1所示, 输出信号来自于uo。如图2所示, 输出信号来自于io。所以图1为电压负反馈, 图2为电流负反馈。
方法2:让输出信号交流接地。如果反馈信号消失, 则反馈为电压负反馈;如果反馈仍然存在, 则为电流负反馈。
例:如图1所示, 如果将uo交流接地, 此时uo为零, 则R1上的电压uF为零。反馈量消失, 所以图1为电压负反馈电路。如图2所示, 如果将输出电压uo交流接地, 此时uo为零, 但是此时iF仍然存在, 因此图2电路为电流负反馈电路。
方法3:若输出有交流接地点, 从输出端所引得反馈为电压负反馈, 从非输出端所引得反馈为电流负反馈;若输出无交流接地点, 所引反馈一般为电流负反馈。
例:图1所示电路中输出uo有交流接地点, 图1中反馈是从输出端引出的, 所以图1电路为电压反馈;图2所示电路中输出uo无交流接地点, 所以为电流负反馈。
四、串联负反馈和并联负反馈的判别
这里我们介绍两种判别电压负反馈和电流负反馈的方法, 都是根据电路输入端的特点来判别的。
方法1:如果反馈信号与输入信号在输入端以电压的形式相叠加, 则反馈为串联负反馈;如果反馈信号与输入端以电流的形式相叠加, 则反馈为并联反馈。
例:如图1所示, 反馈量为uF, 净输入量uD和反馈量uF是以电压的形式叠加的, 所以图1电路为串联负反馈;如图2所示, 反馈量为iF, 反馈量iF和净输入量iD之间是以电流的形式叠加的, 所以图2所示电路为并联负反馈。
方法2:从电路的输入看, 若反馈回路是与输入端 (非接地端) 相连接则为并联负反馈;若反馈回路是与非输入端 (接地端) 相连则为串联负反馈。
例:如图1所示, 反馈量为uF与非输入端相连, 则图1所示电路为串联负反馈;如图2所示反馈量i F与输入端相连, 所以图2所示电路为并联负反馈。
本文从两种角度介绍了如何判断负反馈组态的方法。几种方法互相验证, 可达到融会贯通, 举一反三的目的。在熟悉了负反馈组态的判断后, 就可根据实际需要在设计电路中引入适当的负反馈, 以满足系统要求。现将负反馈放大电路判别的步骤总结如下:
先找出反馈网络 (一般是电阻、电容) ;然后判别是交流反馈还是直流反馈;再判别是否负反馈, 如果是负反馈则根据上文介绍的方法判断是何种类型的负反馈。
摘要：反馈技术可以大大改善放大电路的工作性能, 提高放大电路的稳定性。而在放大电路中普遍采用的是负反馈。所以正确判断负反馈放大电路的组态非常重要。而由于负反馈的概念抽象、复杂, 许多学生感到难以理解和掌握。传统的分析判断方法, 学习起来非常辛苦, 也不容易被学生掌握。我们通过几年的教学实践, 发现一种简单易行的方法, 现通过本文介绍给大家。
关键词：负反馈,电子技术,组态判别
参考文献
[1]童诗白、华成英.模拟电子技术基础.第三版.北京.高等教育出版社.1980
[2]曾令琴.模拟电子技术.北京.人民邮电出版社.2008
放大反馈在篮球技能教学中的应用 篇4
关键词：篮球,放大反馈,教学法
1 引言
体育教师的重要任务之一,就是根据学习者的不同情况,科学地运用反馈原理来提高教学训练效果。在运动技能控制与学习领域,许多学者一直致力于放大反馈的研究。放大反馈应用在篮球技能教学中,通常是教师向练习者提供反馈,将感觉信号放大的过程[1]。该方法能够提供关于动作表现和成绩的信息,从而有利于强化正确动作,纠正错误动作,并且能够激发个体为获取更优技术及更高的目标而努力。本文将从放大反馈法的分类入手,运用该方法结合篮球教学,为进一步提高篮球技能学习效果提供建设性意见。
2 放大反馈的分类
运动技能的形成是一个反复练习,逐步改进和完善动作的过程,这一过程是与反馈的监测作用分不开的。放大反馈作为反馈的主要方式,可以由教师很好地控制,给学习者学习和改进动作提供信息,提高动作质量。
例如,在投篮练习中,当投篮练习者被教师告知投篮出手偏了,通过分析其出手时动作的过程,放大了练习者的视觉反馈信息,从而有利于帮助学生自我感觉反馈。在教学和训练过程中,教师经常通过这种放大反馈指导学生,不断提供练习结果或者动作操作信息,强化学习者的学习。与此同时,诱发学生对反馈的依赖,从而发挥教师作用。
根据提供给学习者可操纵的反馈信息源方式的不同,Gentile首次将放大反馈分为结果认识反馈和操作认识反馈两大类[2],而杨锡让则根据运动过程的不同阶段,将放大反馈分为三种[1]。
第一种放大反馈称结果认识反馈(Knowledge of Result):通常是在动作完成以后提供的语言信息,指出练习者所达到的动作结果或者环境目标的理想程度,被称为KR。KR是从外部提供的关于动作结果的信息。比如进行篮球防守训练时,教师告诉学生,“你今天动作已经达标”,这就是教师把运动员练习的成绩通过语言信息告诉当事人。
第二种放大反馈称操作认识反馈(Knowledge of Performance):提供关于练习者完成动作质量的反馈,被称为KP。比如通过录像方式,给练习者播放其完成动作的录像来实现。
第三种放大反馈称感官反馈:感官反馈通常要在外部感官的辅助下增强反馈作用。例如练习者在做投篮准备动作,当教师用语言告知其投篮准备动作正确时,此时感官反馈就被放大了。通常KP、KR都是在动作结束产生结果后进行的,而放大感官反馈过程是发生在运动进行中。
3 放大反馈在篮球技能教学中的应用
3.1 提供指导的最佳时机
关于放大反馈使用时机的问题是教育学中重点问题之一[3]。放大反馈通常会发挥练习者注意力的指向功能,故应当在动作关键环节给予适时的放大反馈。放大反馈有助于人们合理分配注意力,能够及时纠正错误和正确完成动作。例如,当一名学生在完成投篮动作过程中,存在很多问题。如学生步伐不对,投球动作不协调等。但是,最基本的是在投球时,学生的眼睛没有注视篮筐后沿,此时是提供动作反馈的关键时机,因为这是动作关键环节。这一环节的改正,不但会对投篮成绩提高产生立竿见影的效果,而且学生也可能同时改正了在完成投球动作中存在的一些其他问题。
3.2 提供指导的频率
放大反馈频率的研究主要探讨绝对频率和相对频率对运动技能学习的影响,所谓绝对频率就是提供放大反馈的次数;而相对频率指的是提供放大反馈的次数占练习总次数的百分比。传统理论认为绝对频率是关键变量,也就是说学习的增长是由于学习者获得放大反馈数量的增多[3]。但是近年来国内外许多学者经过大量实验证明:虽然绝对频率对于运动技能学习很重要,但是相对频率对运动技能学习会更加有利[4]。
萨蒙尼(Salmoni)认为[5],在每次练习后都接受KR,即发生频率为百分之百时,可以被有效的利用,也有助于正确地完成动作。而这一过程产生的负面作用是,在以此方式使用KR的过程中,受试者会对KR产生依赖,因此在没有KR的情况下进行运动时,运动成绩会有所下降。
实际上,在对体育教育的研究中,教师是不会以百分之百的频率提供放大反馈,在分组练习的过程中,通常在一分钟内进行1-2次放大反馈就足够了,因此对一名练习者来说,很难而且也不必在一节课内接受到过多次数的放大反馈。
在原地单手肩上投篮教学试验中,给予不同频率放大反馈,学生的学习效果也有差异。在关于不同频率反馈对学习篮球投篮效果的实验研究中,33%的频率反馈实验组成绩优于100%频率反馈实验组,有反馈组的成绩远远高于无反馈实验组的成绩[4]。
聂沃尔(Newell 1974)研究也表明[1],放大反馈为学员提供了一种有效的参考,当这种参考在进行32-52次练习后就已经建立动作技能,此时,学习者不需要KR就可以通过有效的感官信息,利用它对各次完成情况与既定目标之间进行对比。
所以,篮球技能的学习并不依赖于百分之百的反馈频率。而是需要建立一个科学、合理的反馈频率区间值,明确最佳指导运动技能学习的反馈频率,使运动技能得到最优化控制。
3.3 提供定性和定量的指导
放大反馈是可以定性的,也是可以定量的,或二者兼而有之。例如篮球练习者学习击地传球。被告知“击球点离身体太近”,这是定性的放大反馈。当学习者被告知“击球点离击地点远了50厘米”,这就是定量的放大反馈。在上述情况下,定量的反馈信息要比定性的反馈信息更准确。大部分试验结果说明定量的KR,在运动技能学习中的作用要比定性的KR效果好。
瓦特(Walter)等人指出[6],精确的定量反馈只有在学习者进行一定数量的练习后才起到促进作用,因为练习一定次数后才能更有效地利用比较精确的信息。在此之前,学习者对动作的掌握还没有较好的分化能力,他们并不需要很精确的放大反馈,只需要一般的比较普通的信息就足够了。
所以对篮球初学者,信息的精确性必须与学习者的学习能力相匹配,这样才能有效利用信息。当初学者学习新的动作时,如果放大反馈超过了他的利用能力,很难从中得到益处。比如,告诉篮球初学者“击球点离击地点远了50厘米”时,这种信息的专业性过高,其产生的效果还不如那些定性的信息反馈。所以对初学者提供放大反馈时,要考虑到学习者将信息转化为行动的能力,这对动作的纠正非常重要。
3.4 提供纠正错误的指导
在运动技能学习的研究文献中[6],有很多证据支持在错误动作产生的情况下采用放大反馈的必要性。决定给错误动作提供相关的放大反馈时,尤其是对一个较大的班级进行教学时,应当考虑产生错误的数量和程度。由于不可能对学生所犯的每个错误都提供放大反馈,因此提供的反馈主要是那些值得引起重视的错误。教师要有个基本标准为依据,建立正确动作或错误动作的程度,适时提供放大反馈。
史武德(Sherwwd)[1]曾让试验者进行快速双手胸前传球,要求在200毫秒内完成。第一组在每次练习时不考虑错误的程度,只要有错误就给反馈。而第二组要考虑错误动作的程度,当超过200毫秒的10%时才提供放大反馈。结果显示,在错误程度达到10%时提供放大反馈比无论错误的大小都给反馈所取得的效果要好。这一试验表明,并不是每一个错误都提供放大反馈就会促进运动技能的学习。
对于某些特定的运动技能来说,做出关于动作的恰当行动时,所必需的某些信息不能被学习者感知并利用,容易导致学习者产生错误,这时就必需将其错误动作放大反馈。例如,让篮球初学者进行后仰投篮练习,由于学生过于强调后仰,对躯干的稳定性注意不够,这时就需要放大反馈。教师应对学生出手角度、速度、动作完成过程进行分析,这对于运动技能的获得十分关键。所以在篮球教学中,要根据教学对象的不同,建立正确动作或错误动作的程度;对学习者依靠自身感官不能反馈的关键动作环节,要适时提供放大反馈。
阿耐特(Annett)的研究表明[1],重复正确的提示并不足以促进技能的获得,对产生的错误进行提示有助于技能的获得。塞顿塔普(Siedentop)建议指导者在学生进行练习的过程中将两种放大反馈的形式相结合[1],最好的方法是,正确动作和错误动作反馈结合比例为1︰4。
3.5 结合计算机技术和录像提供指导
随着计算机技术和录像技术的发展,可以对动作进行一些复杂的运动学分析。目前运动图像分析已经逐渐成为放大反馈的常用方式。对此,阿塔尔(Arnold)等人发表过对此问题的研究综述[6],对篮球队采用新的战术训练,即用录像反馈进行5周以上,产生的效果比较好,在录像反馈使用的时间短于5周时间的研究中,录像的回放未产生有效的辅助作用。赛路德(Selder)等人认为[1],录像的采用有助于纠正那些容易观察到的与视觉信息相关的运动成绩。其他的一些因素可能由于不易被观察,因此很难从视觉信息转化为运动信息。对于这些方面,语言提示的放大反馈更重要些。
4 结论
篮球教学与训练过程中,对初学者提供放大反馈时,要考虑到学习者将信息转化为行动的能力,信息的精确性必须与学习者的学习能力相匹配。精确程度低的定性放大反馈信息对篮球初学者有效;而较为精确的定量放大反馈信息,对高水平的学生更为合适。
教师或教练员在纠正错误和巩固正确动作时,要选择动作的合适部分适时放大反馈,最重要的动作环节应当列在首位。要分析不同技术动作的特点,采用恰当的反馈频率,建立一个科学、合理的反馈频率区间值,使运动技能得到最优化控制。对产生的错误动作进行放大反馈,比针对正确动作进行的放大反馈产生的效果更好。在篮球教学中,一般来说,正确动作反馈与错误动作反馈结合的比例为1∶4,对错误动作的改正效果更好。对超过一定程度的错误给予放大反馈(不是有错误就反馈),是促进篮球技能提高的有效方式。当学习者依靠自身感官不能反馈关键动作环节时,要适时提供放大反馈。
计算机技术和录像可以是一种有效的放大反馈方式,但是这种形式的放大反馈对于训练时间较长,水平较高者产生的效果要比对初学者产生的效果好。
参考文献
[1]杨锡让.实用运动技能学[M].北京:高等教育出版社,2004.
[2]Gentkle.A.M.,Nacson,J.Q.Organizational processes in motor control,Inj.Keogh and R.S.Hotton.Exercise and sport science review[C].San-ta Barbara.CA:Journal Publishing Affiliates,1976:138-156.
[3]徐本力.体育控制论[M].成都:四川教育出版社,1988.
[4]夏忠梁.不同频率反馈对学习篮球投篮效果的试验研究[J].沈阳体育学院学报,2007,26(2):100-102.
[5]Salmoni A W,Schmidt R A,WALTER C B.Knowledge of results and motor learning:a reviewand critical reappraisal[J].Psychological Bul-let in,1984,(95):355-386.
放大反馈 篇5
根据负反馈电路在放大器输入端和输出端的不同组合形式, 负反馈可以分为四种组态:电压串联负反馈, 电压并联负反馈, 电流串联负反馈和电流并联负反馈。学生在学习中普遍反映对引入负反馈的放大电路的反馈类型判断困难。因此, 需要针对学生的薄弱点, 改进教学方法, 找出简洁直观的方法便于学生掌握。下面就对上述四种反馈类型, 介绍几种简单易学的分析方法。
1. 反馈极性 (正、负反馈) 的判断
通常采用“瞬时极性法”来区别该电路是引入了正反馈还是负反馈, 教材上的定义如下。
(1) 假定输入信号的瞬时值对地有一正向变化, 即瞬时电位升高 (用“↑”表示) , 瞬时极性用“ (+) ”表示。
(2) 按照信号先放大后反馈的传输途径, 根据放大电路在中频区有关电压的相位关系, 依次得到各级放大电路的输入信号与输出信号的瞬时电位是升高还是降低, 即瞬时极性是 (+) 还是 (-) 。
(3) 推出反馈信号的瞬时极性, 从而判断反馈信号是加强还是削弱输入信号, 加强的 (净输入信号增大) 为正反馈, 削弱的 (净输入信号减小) 为负反馈。
大多数学生反映, 步骤 (1) 和步骤 (2) 会处理, 困难在最后一步, 不知道如何看输入信号是加强还是削弱。这对于初学者来说, 确实有些难度。在此推荐另外一种办法, 难度不是很大, 也可以判断出反馈极性是正还是负。具体方法如下:前面两个步骤与“瞬时极性法”一致, 第三步, 看输入端和反馈信号引回端是否为同一个端子, 如果是同一个端子, 输入信号的极性和反馈信号极性相反的就为负反馈, 否则为正反馈。如果输入端和反馈信号引回端不是同一个端子, 输入信号的极性和反馈信号的极性相同的就为负反馈, 否则为正反馈。进一步理解为, 如果输入端和反馈信号引回端为同一个端子, 那么理解为输入信号与反馈信号并联, 称为并联反馈。输入端为并联反馈, 则输入信号与反馈信号极性相反为负反馈, 否则为正反馈。如果输入端和反馈信号引回端不是同一个端子, 理解为输入信号与反馈信号串联, 称为串联反馈。输入端若是串联反馈, 则输入信号与反馈信号极性相同为负反馈, 否则为正反馈。用一句口诀可以概括:“串联相同负反馈, 并联相反负反馈。”口诀中, “串联”、“并联”, 即为串联反馈和并联反馈, “相同”指输入信号的极性和反馈信号的极性相相同。因为放大电路中负反馈应用较多, 所以学生在记忆的时候, 只要记住负反馈的状态就可以, 与口诀不符的就为正反馈。这个方法同时适用于分立元件和集成运放元件。
值得一提的是, 对于只有一级由运算放大器组成的反馈电路, 给学生提供一种更便捷的判断方法, 从电路结构上可以看出, 若反馈支路接在反相输入端, 则为负反馈;若接在同相输入端, 则为正反馈。
2. 电压反馈和电流反馈的判断
首先要提醒学生电压反馈和电流反馈是根据反馈信号在放大电路输出端采样不同而得来的, 从放大电路输出端判断。
教材上介绍的方法叫“输出短路法”。将放大电路输出端对交流短路, 若反馈信号随之消失, 则为电压反馈, 否则为电流反馈。学生反映这个方法在判断放大电路反馈类型时, 不能完全正确的运用。在此推荐“直观判定法”。直接观察电路的结构即可判断出是电压反馈还是电流反馈。在交流通路中, 若放大电路的输出端和反馈网络的取样处在同一个放大器件的同一个电极上, 就为电压反馈, 否则为电流反馈。在实际应用中, 比较下来, 发现“输出短路法”更适用于集成运放电路反馈类型的判断, “直观判定法”更适合于三极管电路的反馈类型判断, 下面举例说明。
对于三极管电路, 如下图a、b所示。联系“直观判定法”不难看出, 图a中, 放大电路输出端在集电极, 反馈网络取样也在集电极, 两者处在同一个放大器的同一个电极上, 所以为电压反馈。另外一种情况, 放大电路输出端在集电极, 反馈网络取样在发射极, 两者处在同一个放大器的不同电极上, 因此为电流反馈。图b中, 放大电路输出端在发射极, 反馈网络取样若是在集电极, 为电流反馈;反馈网络取样若是在发射极, 为电压反馈。
对于集成运放电路, 如下图c、d所示。联系“输出短路法”不难看出。图c中, 输出电压在RL两端, 反馈信号通过分压关系将输出电压的一部分引回到输入回路, 若此时将输出端短路, 随即反馈信号消失, 由此判定为电压反馈。图d中, 输出电压仍在RL两端, 反馈信号不是从输出电压端提取, 而是从放大电路中与输出电流有关的其他端引回输入回路, 若将输出信号交流短路, 此时反馈仍然存在, 因此判断为电流反馈。
3. 串联反馈和并联反馈的判断
同样这里要提醒学生串联反馈与并联反馈是根据输入信号与反馈信号在输入回路中以不同形式相加得来的, 从输入端去判断。教材中的定义为:反馈信号与输入信号在放大电路的输入回路中以电压的形式求和, 即为串联反馈。反馈信号与输入信号在放大电路的输入回路中以电流的形式求和, 即并联反馈。学生在判断反馈类型的时候, 往往分不清以电压的形式求和还是以电流的形式求和, 容易混淆。在此还是介绍一种直观方法, 从观察电路的结构就能准确辨别出串联反馈还是并联反馈。
若反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的同一个电极, 则为并联反馈, 否则为串联反馈。从三极管电路为例, 若反馈信号与输入信号同时加在三极管的基极或发射极, 则为并联反馈。如图e、f所示。
若反馈信号与输入信号一个加在基极一个加在发射极则为串联反馈。如图g、h所示。
以运放电路为例说明。若反馈信号与输入信号同时加在同相端或反相端为并联反馈。如图i、j所示。
若反馈信号与输入信号一个加在同相端一个加在反相端则为串联反馈。如图k、l所示。
4. 结语
利用这些简单直观的方法来分析反馈电路的反馈类型, 在实际应用中学生们认为比较容易掌握, 取得了一定的效果。这些方法简化了电路的分析方法, 增强了学生对模拟电路学习兴趣, 为后续专业课的学习打下了良好的基础。
摘要：负反馈作为模拟电路教学的重点内容, 其反馈组态的判断是教学的难点。对于初学者来说, 反馈类型及判定方法不易掌握。本文主要介绍负反馈放大电路反馈类型的几种简单易学的分析方法, 并通过举例证明本方法的可靠性和直观性。
关键词：模拟电子技术课程,负反馈放大电路,反馈类型,分析方法
参考文献
负反馈在放大器中的应用 篇6
放大器的增益对晶体管参数的依赖性很大, 而晶体管参数的离散性又很大, 这给电路设计和成批生产带来了困难。但是, 如果在放大器中不仅引入直流负反馈, 也引入交流负反馈, 则可以减少晶体管静态工作点对晶体管参数的依赖性, 同时又减小了放大倍数对晶体管参数的依赖性。不仅如此, 在引入负反馈后, 还可以改善放大器一系列重要性能。因此, 在实际应用中的各类电子线路中, 几乎没有不引进这种或那种负反馈的。
2 负反馈对放大器性能的影响
2.1 负反馈使放大器的放大倍数降低
任何负反馈放大电路都可以用图1所示的方块图表示。
图中为输入量, 为反馈量, 为净输入量为输出量和之间的关系为
在方块图中定义基本放大电路的放大倍数为=
负反馈放大电路的放大倍数为
在信号的中频段, Af、A和F均为实数, 所以Af=, 表明引入负反馈后电路的放大倍数等于基本放大电路放大倍数的 (1+AF) 分之一, (1+AF) 叫做放大器的发深度。显然, 反馈越强 (即1+AF越大) , 放大倍数降低越多。
2.2 负反馈可提高放大倍数的稳定性
根据式, 若1+AF>>1, 则Af≈
表明当电路引入深度负反馈 (即1+AF>>1) 时, 放大倍数几乎仅仅决定于反馈网络的反馈系数F, 而与基本放大电路无关, 也就是与电路中的其它参数 (如晶体管参数、电源电压、元件参数等) 无关。由于反馈网络常为无源网络, 受环境温度的影响极小, 因而放大倍数获得很高的稳定性。这一点在实际应用中很重要。因为深度负反馈消除了Af对晶体管参数的依赖性后, 不仅可提高Af的稳定性, 而且还克服了由于晶体管参数的离散性所造成的电路特性不一致的缺点, 从而解决了晶体管在电路中的互换性, 使工程设计大大简化, 只要适当控制反馈系数就可得到所需的增益。
为了定量求出在不同反馈深度时, Af的稳定性比A的稳定性提高了多少, 可由式对A求导数, 再略加变换得到
此式表明:负反馈放大电路的放大倍数Af的相对变化量仅为其基本放大电路放大倍数A的相对变化量的 (1+AF) 分之一, 也就是说Af的稳定性是A的 (1+AF) 倍。
2.3 负反馈可扩展放大器的通频带
由上述可知, 在深度负反馈时, Af≈, 如果反馈网络由电阻网络组成, 使F与频率无关, 则Af也近似与频率无关, 从而扩展了放大器的通频带, 显然, 通频带扩展的程度与反馈深度成正比。对于单级阻容耦合放大器, 在引进负反馈后, 放大器的上限频率和下限频率分别为:
式中, fH、fL分别是基放大电路的上限频率和下限频率。可见, 在引入负反馈后上限频率增大到进本放大电路的 (1+AF) 倍, 下限频率减小到基本放大电路的 (1+AF) 分之一。
一般情况下, 由于fH>>fL, fHf>>fLf, 因此基本放大电路及负反馈放大电路的通频带分别可近似表示为
即引入负反馈使频带展宽到基本放大电路的 (1+AF) 倍。
2.4 负反馈可减小输出信号的非线性失真
对于理想的放大电路, 其输出信号与输入信号应完全呈线性关系。但是, 由于组成放大电路的半导体器件均具有非线性特性, 当输入信号为幅值较大的正弦波时, 输出信号却往往不是正弦波。输出信号中除含有与输入信号频率相同的基波外, 还含有其它谐波, 因而产生失真。负反馈不仅可以扩展放大器的通频带, 以减小线性失真, 而且还可以减小输出信号的非线性失真。
设放大电路输入级放大管的b-e间得到正弦波电压ube, 由于晶体管输入特性的非线性, ib将要失真, 其正半周幅值大, 负半周幅值小, 如图2 (a) 所示。这样必然造成输出电压、电流的失真。可以设想, 如果能使b-e间电压正半周幅值小些而负半周幅值大些, 那么ib将近似为正弦波, 如图2 (b) 所示。电路引入负反馈, 将使净输入量产生类似上述b-e间电压的变化, 因此减小了非线性失真。
图3所示为减小非线性失真的定性分析。设在正弦波输入量Xi作用下, 输出量Xo与Xi同相, 且产生正半周幅值大、负半周幅值小的失真, 反馈量Xf与Xo的失真情况相同, 如图 (a) 所示。当电路闭环后, 由于净输入量Xi'=Xi-Xf, 因而其正半周幅值小而负半周幅值大, 如图 (b) 所示。结果将使输出波形正、负半周的幅值趋于一致, 从而非线性失真减小。
2.5 负反馈对输入、输出阻抗的影响
负反馈对放大器输入、输出阻抗的影响比较复杂, 不同的反馈形式, 对阻抗的影响也不一样。
2.5.1 对输入电阻的影响
输入电阻是从放大电路输入端看进去的等效电阻, 因而反馈对输入电阻的影响, 取决于基本放大电路与反馈网络在电路输入端的连接方式, 即取决于电路引入的是串联反馈还是并联反馈。
(1) 串联负反馈增大输入电阻
图4所示为串联负反馈放大电路的方块图, 基本放大电路的输入电阻
而整个电路的输入电阻为
从而得出串联负反馈放大电路输入电阻Rif为
上式表明输入电阻增大到R i的 (1+AF) 倍。
(2) 并联负反馈减小输入电阻
图5所示为并联负反馈放大电路的方块图, 基本放大电路的输入电阻为
而整个电路的输入电阻为
从而得出并联负反馈放大电路输入电
阻Rif的表达式为Rif=
上式表明引入并联负反馈后, 输入电阻仅为基本放大电路输入电阻的 (1+AF) 分之一。
2.5.2 对输出电阻的影响
输出电阻是从放大电路输出端看进去的等效内阻, 因而负反馈对输出电阻的影响取决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, 即取决于电路引入的是电压反馈还是电流反馈。
(1) 电压负反馈减小输出电阻
电压负反馈放大电路的方块图如图6 (a) 所示, 电路的输出电阻为
Ro中的电流Io表达式为
所以有Rof=
上式表明引入负反馈后输出电阻仅为其基本放大电路输出电阻的 (1+AF) 分之一。
(2) 电流负反馈增大输出电阻
电流负反馈放大电路的方块图如图6 (b) 所示, 电路的输出电阻为
流入基本放大电路的电流Io为
所以有Rof= (1+AF) Ro
上式表明引入负反馈后输出电阻增大到基本放大电路输出电阻的 (1+AF) 倍。
3 结束语
在放大器中引进负反馈后, 不仅可以提高放大倍数的稳定性和晶体管的互换性;而且还可以扩展放大器的通频带, 改善频率特性, 减小输出信号的非线性失真;提高或降低放大器的输入、输出阻抗。但是, 这一切都是用降低放大器的闭环增益换来的, 没有增益的损失就没有上述一切。如果只看到某一方面的需要而无限制地加深负反馈, 不仅会使放大器失去所需的放大能力, 还可能使放大器产生自激振荡而根本无法工作。
摘要：本文分析了负反馈对放大器主要性能的影响, 并指出引入合适的负反馈可以改善放大器的性能。
关键词：负反馈,放大器,影响
参考文献
[1]童诗白, 华成英.模拟电子技术基础[M].高等教育出版社.2001
[2]谢嘉奎, 金宝琴等.电子线路 (线性部分) [M].高等教育出版社.1988
[3]鬲淑芳.模拟电子技术基础[M].陕西师范大学出版社.1997
[4]叶君平.电子线路基础实验[M].高等教育出版社.1982
放大反馈 篇7
1典型电路
图1为两级共射放大电路, 图2为带有电压串联负反馈的两级共射放大电路, 其反馈网络由R11, C6, R4组成, 它可构成交流负反馈电路[3]。
2静态工作点分析
由于采用的是交流负反馈, 理论上分析加入反馈网络后电路的直流工作状态应该不变。在Protel 99 se平台上, 选择Simulate下拉菜单, 点击Run项, 在*.sdf图下方点击Oprating Point就可显示图1和图2电路的静态工作点, 发现两个电路的静态工作点是相同的, 这与理论分析结果一致[4], 如图3所示。
3瞬态特性分析
设置信号源幅值为2 mV, 频率为1 kHz, 在*.sdf图下方点击Transient Analysis就可显示图1和图2电路的输入/输出波形图。从图4可看出, 开环放大电路的输出波形存在明显的截止失真;从图5可看出, 在输入信号幅值不变的情况下, 加入负反馈后消除了非线性失真, 并且从中可以算出闭环放大倍数为30, 这与理论上分析的在深度负反馈的情况下闭环电路放大倍数undefined相吻合。图4和图5清晰地显示了信号传递过程VI→c1→b2→VO的相位变化过程[5]。
4参数扫描分析
在Simulate下拉菜单中setup选择Parameter Sweep项[6], 选中反馈电阻R11, 起始值选为1 kΩ, 终值选为10 kΩ, 步长选为3 kΩ进行分析, 于是得到R11变化后的闭环输出信号波形, 如图6所示。其中, vo_p01, vo_p03, vo_p06, vo_p08分别显示当R11=1 kΩ, 4 kΩ, 7 kΩ, 10 kΩ闭环状态下输出信号波形图, 其放大倍数分别为12.5, 30, 50, 62.5。从中可以发现, 随着R11的增大, 反馈系数undefined越来越小, 闭环系统渐渐退出深度负反馈状态, AF不再近似等于1/F。
5交流小信号分析
改变电路中V1和V2的设置, 在Simulate下拉菜单setup中选择AC Small Signal Analysis项, 在*.sdf图中就显示出开环和闭环电路的AC Analysis图。对比图7和图8可以发现, 闭环电路电压放大倍数明显减小, 电路的通频带变宽, 特别是高频部分显著拓宽[7]。
6结语
通过以上的各项分析, 借助于Protel 99 se的仿真软件, 则不需购买电子元器件, 也不需要示波器、毫伏表、信号源等实验仪器, 就可以分析负反馈放大电路的多项性能指标, 同时显示出了负反馈对放大电路性能的改善, 比如负反馈可以减小非线性失真, 降低放大倍数, 扩展频带;还可以很方便地进行参数扫描分析, 从而获得反馈电阻不同情况下的输出信号波形和闭环电压放大倍数。
Protel 99 se功能强大, 还可进行直流扫描分析、温度扫描分析、噪声分析、传递函数分析, 蒙特卡罗分析[8]。在实验过程中所能观看的现象和测量的数据都能用Protel 99 se仿真实现。
参考文献
[1]邢国泉.基于Prote199se触发器电路的仿真教学[J].咸宁学院学报, 2009, 29 (3) :71-74.
[2]邢国泉.基于Prote199se逻辑门电路的仿真教学[J].赤峰学院学报:自然科学版, 2009, 25 (8) :26-27.
[3]康华光, 陈大钦, 张林.电子技术基础 (模拟部分) [M].5版.北京:高等教育出版社, 2005.
[4]夏路易.电路原理图与电路板设计教程Prote199se[M].北京:北京希望电子出版社, 2002.
[5]梁恩主, 梁恩维.Protel99se电路设计与仿真应用[M].北京:清华大学出版社, 2000.
[6]清源计算机工作室.Protel99se电路设计与仿真[M].北京:机械工业出版社, 2002.
[7]赵晶.电路设计与制版:Protel99高级应用[M].北京:人民邮电出版社, 2000.