負反饋放大器

在放大器中采用負反饋電路，其目的是為了改善放大器的工作性能，提高放大器的輸出信號質(zhì)量。在引入負反饋電路之后，放大器的增益 要比沒有負反饋時的增益小，但是可以改善放大器的許多性能，主要有四項：減小放大器的非線性失真、擴寬放大器的頻帶、降低放大器的噪聲和穩(wěn)定放大器的工作狀態(tài)。

正反饋和負反饋概念

放大器的信號傳輸都是從放大器的輸入端傳輸?shù)椒糯笃鬏敵龆?，但是反饋過程則不同，它是從放大器輸出端取出一部分輸出信號作為反饋信號，再加到放大器的輸入端，與原放大器輸入信號進行混合，這一過程稱為反饋。

1.反饋方框圖

如圖4-1所示是反饋方框圖。從圖中可以看出，輸入信號Ui從輸入端加到放大器中進行放大，放大后的輸出信號Uo其中的一部分加到下一級放大器中，另有一部分信號經(jīng)過反饋電路作為反饋信號UF，與輸入信號Ui合并，作為凈輸入信號VI加到放大器中。

圖1 反饋方框圖

2.反饋種類

反饋電路有兩種：正反饋電路和負反饋電路。這兩種反饋的結(jié)果(指對輸出信號的影響)完全相反。

3.正反饋概念

正反饋可以舉一個例子來說明，吃某種食品，由于它很可可，所以在吃了之后更想吃，這是正反過程。

如圖4-2所示正反饋方框圖，當(dāng)反饋信號UF與輸入信號Ui是同相位時，這兩個信號混合后是相加的關(guān)系，所以凈輸入放大器的信號UI比輸入信號Ui更大，而放大器的放大倍數(shù)沒有變化，這樣放大器的輸出信號Uo比不加入反饋電路時的大，這種反饋稱為正反饋。

圖2 正反饋方框圖

在加入正反饋之后的放大器，輸出信號愈反饋愈大(當(dāng)然不會無限制地增大，這一點在后面的振蕩器電路中介紹)，這是正反饋的特點。正反饋電路在放大器電路中通常不用，它只是用于振蕩器中。

4.負反饋概念

負反饋也可以舉一例說明，一盆開水，當(dāng)手指不小心接觸到熱水時，手指很快縮回，而不是繼續(xù)向里面伸，手指的回縮過程就是負反饋過程。

如圖4-3所示是負反饋方框圖，當(dāng)反饋信號UF相位和輸入信號Ui的相位相反時，它們混合的結(jié)果是相減，結(jié)果凈輸入放大器的信號UI比輸入信號Ui要小，使放大器的輸出信號Uo減小，引起放大器電路這種反饋過程的電路稱為負反饋電路。

圖3 負反饋方框圖

5.反饋量

負反饋的結(jié)果使凈輸入放大器的信號變小，放大器的輸出信號減小，這等效成放大器的增益在加入負反饋電路之后減小了。當(dāng)負反饋電路造成的凈輸入信號愈小，即負反饋量愈大，負反饋放大器的增益愈小，反之負反饋量愈小，負反饋放大器的增益愈大。

正反饋也有同樣的正反饋量問題。

全面了解負反饋電路種類

1．負反饋種類

四種負反饋電路

負反饋電路接在放大器的輸出端和輸入端之間，根據(jù)負反饋放大器輸入端和輸出端的不同組合形式，負反饋放大器共有下列四種電路：

(1)電壓并聯(lián)負反饋放大器電路。

(2)電壓串聯(lián)負反饋放大器電路。

(3)電流并聯(lián)負反饋放大器電路。

(4)電流串聯(lián)負反饋放大器電路。

負反饋電路分析方法

負反饋電路是初學(xué)者比較難學(xué)的電路之一，如果掌握了基本的電路分析方法和四種典型的負反饋電路工作原理，那學(xué)習(xí)將比較輕松。

1.瞬時信號極性分析法

對于負反饋電路工作原理的分析有特定的方法，即采用信號電壓瞬時極性分析法。如圖4-4所示是一種負反饋電路，以該電路為例介紹這種電路分析方法中。

圖4 瞬時信號極性分析法示意圖

2.電路分析說明

在采用瞬時信號極性分析法分析負反饋電路時，要注意以下幾點。

3.負反饋信號種類分析說明

在進行負反饋電路分析時，要分析出參加負反饋的信號種類，如是直流信號還是交流信號，對交流信號而言是低頻還是高頻信號，還是某一特定頻率的信號。

分析參加負反饋的信號種類時，主要是看負反饋電路特性和整個負反饋回路的特性，有這些回路特性決定了負反饋的種類，主要有下列幾種情況。

四種典型負反饋放大器

典型負反饋放大器的共有四種，其他負反饋放大器的電路會有一些變化，但都從本質(zhì)上離不開這四種典型電路，所以必須掌握這四種負反饋放大器工作原理。

電壓并聯(lián)負反饋放大器

如圖4-5所示是一級共發(fā)射極放大器，它也構(gòu)成了電壓并聯(lián)負反饋放大器。電路中，VT1是放大管，R1是集電極-基極負反饋偏置電阻 ，R2是集電極負載電阻，Ui是輸入信號，UO是輸出信號。由于這是一級共發(fā)射極放大器，所以VT1管集電極輸出信號電壓的相位與基極上輸入信號電壓相位相反。

圖 電壓并聯(lián)負反饋放大器

1.負反饋元件確定方法

根據(jù)接在放大器輸出端與輸入端之間的元器件可能是負反饋元器件這一判斷方法，從電路中可以看出，接在輸入端VT1管基極和輸出端VT1管集電極之間的元件有R1和C2兩個，所以這兩個元件有可能構(gòu)成負反饋電路。其他元器件都不是接在放大器的輸入端和輸出端之間，沒有構(gòu)成負反饋電路的可能，這樣分析負反饋電路時重點是R1和C2。

2.負反饋電阻R1分析

前面在基極偏置電路中已經(jīng)介紹，R1是VT1管的集電極-基極負反饋式偏置電阻。這里根據(jù)負反饋電路的分析方法來說明接入這一電阻R1后的電路負反饋過程。

關(guān)于這一負反饋電路還要說明以下幾點。

3.高頻負反饋電容C2分析

從電路中可以看出，在負反饋電阻R1上還并聯(lián)了一只容量很小的電容C2 ，對C2的負反饋過程分析同電阻R1的分析過程是一樣的，但電容器和電阻器的特性不同，所以這一電容的負反饋原理有所不同，主要說明以下幾點。

4.電壓負反饋判別方法

電路中R1和C2構(gòu)成的是電壓負反饋電路，因為這兩個元將放大器輸出的信號電壓反饋到放大器的輸入端，所以稱為電壓負反饋電路。

5.并聯(lián)負反饋判別方法

見圖4-5所示是并聯(lián)負反饋電路，由R1送過來的負反饋信號是與輸入信號Ui在基極并聯(lián)后加到三極管基極的，所以這是并聯(lián)負反饋電路。

根據(jù)電壓負反饋和并聯(lián)負反饋的判別方法可知，如圖4-5所示電路中的R1和C2構(gòu)成電壓并聯(lián)負反饋電路。

4.2.2 電流串聯(lián)負反饋放大器

如圖4-8所示是一級共發(fā)射極放大器，R3構(gòu)成電流串聯(lián)負反饋電路。

圖4-8 電流串聯(lián)負反饋電路

R3是VT1發(fā)射極負反饋電阻，R3接在發(fā)射極回路中，而發(fā)射極是這一放大器輸入、輸出回路共用端，所以R3是接在放大器的輸入端和輸出端之間的，它有可能構(gòu)成負反饋電路。

1.負反饋電路分析

VT1發(fā)射極電流流過電阻R3后，在R3上產(chǎn)生電壓降，這一信號電壓降就是反饋信號電壓。

電阻R3上負反饋信號電壓與輸入信號相串聯(lián)，所以這是串聯(lián)負反饋電路。

【負反饋量提示】：

這種負反饋電路中，如果VT1發(fā)射極電流大小不變，負反饋電阻R3愈大，在R3上的負反饋信號電壓愈大，使VT1基極電流減小量愈大，即負反饋量愈大，放大器的增益愈小，反之則相反。電路中，由于直流和交流電流都流過了負反饋電阻R3，所以R3對直流和交流都存在負反饋作用。

2.接有旁路電容的發(fā)射極負反饋電阻電路

三極管發(fā)射極電阻構(gòu)成的是電流串聯(lián)負反饋電路，這一電路根據(jù)是否接有發(fā)射極旁路電容和該電容容量大小不同，有多種變形電路。

R1是發(fā)射極負反饋電阻，沒有接入C1時VT1發(fā)射極流出的直流電流和交流信號電流都流過R1到地，R1對直流和交流都存在負反饋作用。加入C1后R1只存在直流負反饋作用，因為交流信號電流沒有流過R1，所以R1對交流信號不存在負反饋作用。

從圖中可以看出，C1的容量為47F，對于音頻放大器而言，該電容容量很大了，它對所有頻率音頻信號呈現(xiàn)很小的容抗，所以它能讓所有頻率的音頻信號通過。

判斷發(fā)射極電阻存在什么樣信號負反饋的方法是：

什么樣的電流流過發(fā)射極電阻，就存在什么樣信號電壓，便存在什么樣的負反饋，所以只要分析是什么樣的電流流過了發(fā)射極電阻即可。

3.部分發(fā)射極電阻加旁路電容電路

采用這種發(fā)射極電阻設(shè)計的目的是獲得更大的直流負反饋同時減小交流負反饋，因為交流負反饋量太大后，會使放大器的增益下降得太多。

【分析提示】：

對于這種多個發(fā)射極電阻串聯(lián)電路，分析哪只電阻是直流還是交流負反饋關(guān)鍵是看流過該電阻的電流是什么，如果只是直流電流流過該電阻，就是只有直流負反饋。如果除直流電流外還有交流電流流過該電阻，則該電阻存在交流和直流的雙重負反饋。

4.接有高頻旁路電容的發(fā)射極負反饋電阻電路

如果VT1管構(gòu)成的是高頻放大器(電路中的輸入端耦合電容容量減小幾百皮法)，高頻放大器的工作頻率遠高于音頻信號頻率，由于信號的頻率本身高，C2容量雖然只有1F，但是容抗已經(jīng)很小，遠小于發(fā)射極負反饋電阻R2，所有的高頻信號通過C2流到地線。加入了C2之后，R2沒有高頻信號負反饋作用，只存在直流負反饋。

【分析提示】：

通過這一電路的分析可知，在進行電路分析時有時不僅要了解是什么類型放大器，了解電路中元器件的特性，有時還需要了解元器件標稱值的大小，否則電路分析不準確，例如電路中同是1F的電容C2，在不同工作頻率的放大器中所起的具體作用不同。對音頻信號而言，C2只對音頻信號中的高頻信號進行旁路;對于高頻放大器而言，則對所有的高頻信號旁路。

5.接有不同容量旁路電容的發(fā)射極電阻電路

6.判斷電流負反饋電路方法

電流負反饋電路判斷方法是這樣：如圖4-13所示，如果將放大器的輸出端對地交流短接后，放大器中負反饋仍然存在，那么是電流負反饋電路，否則就不是電流負反饋電路。

圖4-13 電流負反饋電路判斷方法示意圖

7.串聯(lián)負反饋電路判斷方法

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