求助电压负反馈降低输出阻抗的物理过程

上好佳

楼上的楼上同学，我们的理解是一致的，前面也有基本类似的解说，可是楼主认为这种解释比较牵强。

Hugo199782

我觉得天马飞云版主已经说的很明确，在《负反馈放大器》一书里都有明确答案。只要懂得通过画等效电路画出相应电路，就可以分析直接推导出计算公式。

WUYZHI

    其实，电子电路的负反馈问题已经研究得十分透彻了，对于各种不同形式反馈的计算都非常准确完善，这对于一般的设计应用已经足够了。虽然是这样，但对一些反馈问题的缘由人们未必真正搞清楚了，随之而来的问题就是对一个具体电路的分析或解释说不明道不白，经不起反问。如电压负反馈为什么可以降低电子管内阻，电流负反馈为什么又会升高电子管内阻等等。这些问题如果不结合电路工作的物理过程去思考是很难找到答案的。
    大家都知道，电子管内阻是电子管增量屏压与增量屏流之比，表示为：Ro=ΔUp/ΔIp。很明显，这两个变量只要其中一个发生变化，都会影响到Ro的变化。这个算式还表明内阻就是屏压对屏流的控制能力。内阻越大的管子，屏压对屏流的控制能力就越弱，反之，控制能力就越强。
    现在我们看一个最简单的电子管负反馈电路：电子管的屏极输出电压相位与栅极输入的电压相位相反，若将屏极电压反馈到栅极，就是一个最简单的电压负反馈电路。观察这个电路我们会发现：由于屏极电压反馈到了栅极，原来单纯由屏极电压控制的屏流，现在由屏压和栅压共同进行控制。由于栅极离阴极很近，栅压对屏流的控制能力很强，在反馈电压的作用下，将使电子管屏流产生很大变化，这个变化，使电子管表现出了很低的内阻，这就是电子管加了电压负反馈后输出阻抗降低的根本原因。
    下面用一个流程图来描述电压负反馈降低电子管内阻的过程，
    ΔUp↑→ΔIp↑→ΔIdp=ΔIp+ΔIgp↑→Rdo=ΔUp/ΔIdp↓。
    ΔIdp：加负反馈后的等效屏流变化增量，单位mA。
    ΔIgp：由栅极控制的屏流变化量增量，单位mA，量值为B·S(B:反馈系数，S电子管跨导mA/v)。
     Rdo：等效输出阻抗(等效屏阻)。
    从上面的流程图可以看出，引起Rdo下降的根本原因是：栅极引起的屏流变化量增量ΔIgp“远大于”原来的屏流变化量增量ΔIp的缘故。一般情况，根据反馈系数B的不同，ΔUIgp的增幅可为ΔIp增幅的数十倍至数百倍之多。以6P15为例，不加负反馈时，内阻为100k，当屏极负载阻抗为1k时，加入50%的(反馈系数B=0.5)电压负反馈，输出阻抗就变成167Ω了，其阻抗变化相差竟达599倍，可见栅压控制屏流的作用之巨大。
    有了上述认识，再来分析具体的实用电路就不会有什么困难了。

WUYZHI

    上面是一个简单易懂的电压负反馈物理过程分析。为了便于理解，这里只考虑了屏极增量电压，增量电流和栅极电压调控屏流的物理作用，省略了输入电压、输出电压、工作屏流、负载阻抗、电压相位和反馈量等重要物理量。若要分析一个实用电路，上述省略要素必须进行考虑，问题会复杂一些，但是万变不离其宗，都是栅压主导了屏流的变化，问题的关键是我们如何从这些变化中找到可以反映输出阻抗变化的数据，由此进行分析，才可以说明电压负反馈降低输出阻抗的过程(原因)。
先列出一个带电压负反馈的实用电路工作流程图：
    Vr↑→Vo↓→ΔUdp=Vr*S*R/(1+A*B)↓→ΔIdp=S*(Vr-Vr/(1+A*B))↓→Rdo=ΔUdp/ΔIdP↓。
    Vr:输入电压。
    Vo:输出电压。
    ΔUdp:等效屏压增量。
    ΔIdp:等效屏流增量。
    Rdo:等效输出阻抗。
    S:电子管跨导。
    R:负载阻抗。
    A:电压增益。
    B:反馈系数。
    1+A*B为反馈量。流程图中的算式是为了说明反馈过程中各相关参数变化情况特意列出的，如输入电压被反馈电压抵消情况，被抵消电压影响屏流变化的情况等等。若将ΔUdp/ΔIdp的算式整理化简，就得到了加电压负反馈五极管等效内阻的计算公式1/B*S。
    例：由6P15组成的功放电路，负载阻抗1k，跨导12mA/V，此时该级增益为12，若输入电压取7V，反馈系数取0.5，按流程图中的算式进行计算，等效输出阻抗为167Ω。输入电压可以在合理范围内任意取值，例中的数值是为了计算方便特意给定的。

vodkafu

有些人没办法理解稍微复杂、抽象一点点事物。只有中学生能懂的解释方式才是对的么

jupeter

WUYZHI 发表于 2016-11-7 10:14
上面是一个简单易懂的电压负反馈物理过程分析。为了便于理解，这里只考虑了屏极增量电压，增量电流和栅 ...

“以6P15为例，不加负反馈时，内阻为100k，当屏极负载阻抗为1k时，加入50%的(反馈系数B=0.5)电压负反馈，输出阻抗就变成167Ω了，其阻抗变化相差竟达599倍，可见栅压控制屏流的作用之巨大。”

这里还是把输出阻抗和内阻搞混了。注意，管子的内阻是100K，并不意味着输出阻抗是100K，当屏极电阻是1K时，输出阻抗就是1K//100K，大约是1K吧。这时候反馈系数是0.5的话，输出阻抗=1K/(1+0.5*S*1K)=143欧。其中S*1K是对此刻管子的放大倍数的估算，S是6P15的跨导。

也就是说加入50%的负反馈以后，输出阻抗从1K降低到143欧，降低的倍数大约就是负反馈的深度。并不能说输出阻抗是从100K开始降下来600倍，因为其中主要的贡献是靠屏极电阻提供的。负反馈的结果是在屏极电阻的贡献之后锦上添花的。

管子的内阻是自身结构确定的参数，是内部的。负反馈网络是外部的。两者合成了一个整体对外表现。负反馈改变不了管子的内阻，只是改变了电路的输出阻抗。

yaofei

输出阻抗是个等效概念，就是指不同负载电阻下输出电压变化曲线斜率。输出电压越稳定，代表放大器更接近于恒电压源，等效地说就是输出阻抗变小。

不是电子管本身的内阻，是放大器整体的。

Kai8844233129

向各位老师学习了。

G.Mahler

管子内阻和电路（有源网络）的内阻（准确来说是输出阻抗）是两码事，但又有关联。电子管内阻仅由工作点决定。负反馈减小输出阻抗，有时确实可以折合为减小了管子的“等效内阻”。等效内阻和实际的内阻不是一码事。

G.Mahler

MC275 发表于 2016-10-27 22:49
好久没冒泡了 看到老兄的回复 实在忍不住上来顶一下 。精辟呀 精屁 这是最接近事物本源的解析了 根本 ...

不能谈公式色变。公式有时反而是最简洁明晰的语言，能揭示出深刻的规律。

G.Mahler

管子内阻决定输出阻抗是一个很普遍的误解。尤其是阴极输出器，许多人认为低内阻大电流的管子做的阴极输出器输出阻抗低，殊不知阴极输出器的输出阻抗与管子内阻并没有直接的关系。在管子放大系数mu远大于一的情况下，其输出阻抗等于跨导之倒数与阴极电阻之并联。这是一条普遍规律，对一般压控电流源型的三端器件（电子管、FET）均成立。

多一句嘴，低内阻大电流管子做阴极输出也不是一无是处，它的优势是输出电流大，而不是输出阻抗小。所以阴极输出器的最优选管是内阻低电流大且跨导高的管子。

阴极输出器一般不用阻抗匹配，但想榨干每一滴功率，就要进行负载线匹配。先确定输出器的最大不失真输出电压和输出电流，两者之比值即最佳负载阻抗，再选用宽带阻抗匹配网络进行阻抗变换即可。说人话的话就是请人绕个音频输出牛搁在阴极。。

MC275

G.Mahler 发表于 2021-11-2 20:45
管子内阻决定输出阻抗是一个很普遍的误解。尤其是阴极输出器，许多人认为低内阻大电流的管子做的阴极输出器 ...

其实这个问题说得最清晰明了的还是2楼，直指本源。管内组是不会改变的，一管一阻，这是单一单元的问题。用负反馈减低输出阻抗是系统性问题，改变的是等效输出阻抗，何为等效？就是相当于的意思。理想恒压源内阻阻为零，但理想恒压源不存在，总有内阻存在然后分走部分电压，这个电压损，我们利用某种架构或方法去抵消掉这个电压电压损失，这个时候就可以认为输出阻抗为零，当然还是等效的，就调压变压器来说，输出电压因内阻的问题，原来220v输出的位置实际不够220V，那把它调到最终能输出220v给负载的位置就好了，这时理论上变压器等效内阻为零。也即等效输出阻抗为零。因为内阻电压损被抵消了。所以视作输出内阻为零。但变压器的实际内阻其实一点都没变过

MC275

是6楼说的最清晰，记错了