1.1 负反馈放大器综述

1.1.1 反馈、正反馈和负反馈

1．放大器信号传输

通常放大器的信号传输全过程是：信号从放大器输入端输入，通过放大器放大后从放大器输出端输出，其输出信号加到后级电路中，这一输出信号不再加到放大器的输入端。图1-1所示是放大器信号传输过程示意图。

2．反馈过程

图1-2所示是反馈方框图。从图中可以看出，输入信号Ui从输入端加到放大器中进行放大，放大后的输出信号Uo中的一部分信号经过反馈电路后成为反馈信号UF，与输入信号Ui合并，作为净输入信号Ul加到放大器中。

图1-3所示是实际电路中的反馈电路举例。电路中的三极管VT1构成一级放大器，基极是这一放大器的输入端，集电极是放大器的输出端，VT1管集电极与基极之间接有电阻R1, R1构成了反馈电路。

反馈电路使原本放大器输入端和输出端不相连的电路构成了一个闭合回路，如图1-4所示，这个闭合回路是各种反馈电路的基本电路特征。

3．正反馈概念

图1-5所示是正反馈方框图。当反馈信号UF与输入信号Ui是同相位时，这两个信号混合后是相加的关系，即Ui+UF，所以净输入放大器的信号Ul比输入信号Ui更大，而放大器的放大倍数没有变化，这样放大器的输出信号Uo比不加入反馈电路时的大，这种反馈称为正反馈。显然，正反馈让放大器的输出信号幅度更大，但这对于放大器而言并不是好事，相反是有害的。

加入正反馈之后的放大器，输出信号愈大反馈愈大（当然不会无限制地增大，电路会自动稳幅），这是正反馈的特点。正反馈电路在放大器中通常不用（局部会用），它只适用于振荡器中。

4．信号相位

分析正反馈和负反馈电路过程中，时常用到信号相位的概念，如果不能真正地掌握这个知识点，那么分析电路会相当困难，或是根本无法进行分析。

（1）同相信号。图1-6所示是两个同频率同相位的正弦信号示意图。A、B两个信号频率相同，它们的电压波形同时增大，同时减小，同时为正半周，同时为负半周，同时达到正峰点，同时达到负峰点，这样的两个信号相位是相同的（只是信号A的幅度大于信号B的幅度），两个信号之间相位差为0°，这两个信号称为同相信号。正反馈电路中，输入信号Ui和反馈信号UF就是这样的同相信号。

（2）反相信号。图1-7所示是两个相位相反的正弦信号示意图。两个信号A、B频率相同，在电压波形中，当信号A达到最大值（正峰点）时，另一个信号B达到最小值（负峰点），一个为正半周时，另一个为负半周，一个信号在增大时，另一个信号在减小，这样的两种信号相位相反，两个信号之间的相位差为180°，这两个信号称为反相信号。在负反馈电路中，输入信号Ui和反馈信号UF就是这样的反相信号。

5．负反馈

图1-8所示是负反馈方框图。当反馈信号UF相位和输入信号Ui的相位相反时，它们混合的结果是相减，结果净输入放大器的信号Ul比输入信号Ui要小，使放大器的输出信号Uo减小，引起放大器这种反馈过程的电路称为负反馈电路。

6．反馈量

反馈量通俗地讲就是从放大器输出端取出的反馈信号，经反馈电路加到放大器输入端的反馈信号量，即反馈信号大小。

负反馈的结果使净输入放大器的信号变小，放大器的输出信号减小，这等效成放大器的增益在加入负反馈电路之后减小了。

当负反馈电路造成的净输入信号愈小，即负反馈量愈大，负反馈放大器的增益愈小；反之负反馈量愈小，负反馈放大器的增益愈大。

负反馈量愈大，虽然使放大器的放大倍数减小量愈大，但是对放大器的性能改善效果愈好。

1.1.2 负反馈电路种类

负反馈电路接在放大器的输出端和输入端之间，根据负反馈放大器输入端和输出端的不同组合形式，负反馈放大器共有下列4种电路。

（1）电压并联负反馈放大器；

（2）电压串联负反馈放大器；

（3）电流并联负反馈放大器；

（4）电流串联负反馈放大器。

1．电压负反馈电路

电压负反馈是针对负反馈电路从放大器输出端取出信号而言的。电压负反馈是指从放大器输出端取出输出信号的电压来作为负反馈信号，而不是取出输出信号的电流来作为负反馈信号，这样的负反馈称为电压负反馈。图1-9所示是电压负反馈示意图，图中从输出端取出的信号电压作为反馈信号。

图1-10所示是实用的电压负反馈电路示意图，可与方框图对应理解。从电路中可以看出，电阻R1接在三极管VT1集电极，而集电极是这级放大器的输出端，且集电极输出的是信号电压。

2．电流负反馈电路

电流负反馈也是针对负反馈电路从放大器输出端取出信号而言的，它是指从放大器输出端取出输出信号的电流来作为负反馈信号，而不是取出输出信号的电压来作为负反馈信号，这样的负反馈称为电流负反馈。图1-11所示是电流负反馈示意图，从R1取出输出信号电流作为电流反馈信号。

图1-12所示是实用的电流负反馈电路。从电路中可以看出，VT1管集电极是该级放大器的输出端，而负反馈电阻R3接在VT1管发射极与地线之间。VT1管发射极电流流过电阻R3，而发射极电流是这级放大器的输出信号电流，所以这是电流负反馈电路。

3．串联负反馈电路

电压和电流负反馈都是针对放大器输出端而言的，指负反馈信号从放大器输出端的取出方式。串联和并联负反馈则是针对放大器输入端而言的，指负反馈信号加到放大器输入端的方式。

图1-13所示是串联负反馈电路示意图。负反馈电路取出的负反馈信号，同放大器的输入信号以串联形式加到放大器的输入回路中，这样的负反馈称为串联负反馈。如图1-13右侧所示，放大器输入阻抗与负反馈电阻串联，这样输入信号与负反馈信号以串联形式加入到放大器中。

图1-14所示是实用的串联负反馈电路。电路中的负反馈电阻R3串联在VT1管发射极回路中，同时它也是串联在放大器输入回路中的，因为放大器的输入信号Ui产生的基极信号电流回路是：Ui→电容C1→VT1管基极→VT1管发射极→R3→地端。

4．并联负反馈电路

图1-15所示是并联负反馈电路示意图。负反馈电路取出的负反馈信号，同放大器的输入信号以并联形式加到放大器的输入回路中，这样的负反馈称为并联负反馈。从电路上可以看出，放大器输入阻抗与负反馈电阻并联，这样输入信号和负反馈信号以并联形式输入到放大器中。

图1-16所示是实用的并联负反馈电路。电路中的电阻R1并联在三极管VT1管基极，基极是这一放大器的输入端，负反馈电阻R1直接并联在放大器的输入端上，所以这是并联负反馈电路。

1.1.3 负反馈信号

前面从电路结构上介绍了负反馈电路，下面从参加负反馈的信号方面介绍负反馈，根据参加负反馈的信号不同，分为下列几种。

1．直流负反馈

图1-17所示电路中的电阻R6构成直流负反馈电路，由于旁路电容C4的存在，三极管VT2发射极输出的交流信号电流通过C4到地端，交流信号电流没有流过负反馈电阻R6，只是VT2管发射极输出的直流电流流过电阻R6，所以R6只是构成了直流负反馈电路。

2．交流负反馈

图1-18所示电路中的电阻R4构成交流负反馈电路，因为电路中的电容C4具有隔直通交作用，这样直流电流不能流过电阻R4，只有交流信号电流流过R4，所以R4构成的是交流负反馈电路。

图1-19所示是这一电路中的交流负反馈信号传输线路示意图。

3．交流和直流双重负反馈

图1-20所示电路中的电阻R1构成了交流和直流双重负反馈电路，因为VT1管集电极输出的交流和直流都能通过电阻R1。

1.1.4 不同频率信号的负反馈

1．高频负反馈

它是指只有电路中的高频信号参与负反馈，而电路中的低频信号和中频信号没有参与负反馈。

2．低频负反馈

它是指只有电路中的低频信号参与负反馈，而电路中的高频信号和中频信号没有参与负反馈。

3．某一特定频率信号的负反馈电路

它是指某一特定频率或某一很窄频带内的信号参与负反馈，而其他频率的信号不参与负反馈。

1.1.5 局部和大环路负反馈

1．局部负反馈电路

负反馈电路接在本级放大器输入端和输出端之间时称为本级负反馈电路。如图1-21所示，电路中的R2构成局部的负反馈电路，它在VT1放大器电路中。

局部负反馈又称为单级负反馈。

2．多级大环路负反馈电路

当负反馈电路接在多级放大器之间时（在前级放大器输入端和后级放大器输出端之间），称为大环路负反馈电路。如图1-22所示，电路中的电阻R4构成了两级放大器之间的负反馈电路，R4一端接在第一级放大器放大输入端（VT1管基极），另一端接在第二级放大器VT2管发射极。

图1-23所示是这一电路中负反馈信号传输线路示意图。

多级大环路负反馈又称多级负反馈。

1.1.6 负反馈电路分析方法

负反馈电路一直是比较难学的电路之一，如果掌握了基本的电路分析方法和4种典型负反馈电路的工作原理，那学习将比较轻松。

1．瞬时信号极性分析方法

对于负反馈电路工作原理的分析有特定的方法，即采用信号电压瞬时极性分析法。图1-24所示是一种负反馈电路，以该电路为例介绍这种电路的分析方法。

（1）第一步，设基极电压增大。电路中用“+”号标在三极管基极上，表示基极电压增大，如图1-25所示。

（2）第二步，分析基极电流情况。当基极信号电压增大时，引起三极管基极电流是增大还是减小？NPN型三极管是基极电压增大，基极电流增大，如图1-26所示。对于PNP型三极管而言，基极电压增大时基极电流减小。

（3）第三步，分析信号传输线路上有关点的信号电压相位。沿着放大器中的信号传输线路，一步一步分析各点信号电压是增大还是减小，并在各点上用“+”号或“-”号标出。“+”号表示是增大，“-”号表示是减小。这样的分析一直到放大器输出端。

图1-27所示是第三步分析示意图。在基极信号电压增大时，VT1管集电极电压为减小（因为共发射极放大器中集电极电压相位与基极电压相位相反），用“-”号标注。

如果是多级放大器之间的负反馈电路，则要分别标出各只三极管相关电极上的信号电压极性。如图1-28所示，在VT1和VT2管信号传输的电极上标出信号极性符号“+”或“-”，如VT2管基极上信号极性为“-”，表示信号电压下降。

（4）第四步，分析反馈信号加到放大器输入端。分析放大器输出端的反馈信号加到输入级放大管基极时，对净输入信号产生什么影响，如果减小了净输入信号，是负反馈过程，否则就不是负反馈电路。图1-29所示电路中，通过电阻R1将VT1管集电极上“-”的信号电压加到基极，使基极电压减小，基极电流减小。

2．三极管各电极上信号极性判断方法

三极管共有3种类型的放大器，对它们的信号极性判断方法说明如下。

（1）共发射极放大器。图1-30所示是共发射极放大器，基极上的“+”是输入信号电压极性，这时集电极信号电压极性为“-”，发射极上的信号电压极性为“+”。

（2）共集电极放大器。图1-31所示是共集电极放大器，基极上的“+”是输入信号电压极性，这时集电极交流接地，发射极上的信号电压极性为“+”。

（3）共基极放大器。图1-32所示是共基极放大器，发射极上的“+”是输入信号电压极性，这时基极交流接地，集电极上的信号电压极性为“+”。

3．负反馈和正反馈判断方法

（1）反馈信号加到三极管基极时的判断方法。如图1-33所示，当反馈信号加到三极管基极时，输入信号电压增大，反馈信号电压也增大时，这是正反馈；输入信号电压增大，反馈信号电压减小时，这是负反馈。这一图有利于判断时的记忆。

（2）反馈信号加到发射极时的判断方法。当反馈信号加到三极管发射极上时也有多种情况，图1-34所示是几种正反馈和负反馈判断方法示意图。图中，Ui是加到VT1管基极上的输入信号，UF是加到VT1管发射极上的反馈信号。图1-34（a）所示是NPN型三极管电路，VT1管基极上信号电压增大（为“+”），发射极上信号电压减小（为“-”），这是正反馈电路。

图1-34（b）所示是NPN型三极管电路，VT1管基极上信号电压增大（为“+”），发射极上信号电压增大（为“+”），这是负反馈电路。

图1-34（c）所示是PNP型三极管电路，对于PNP型三极管电路，为了分析反馈过程的方便，通常设加到三极管基极上的信号电压在减小。VT1管基极上信号电压减小（为“-”），发射极上信号电压增大（为“+”），这是正反馈电路。

图1-34（d）所示是PNP型三极管电路，VT1管基极上信号电压减小（为“-”），发射极上信号电压减小（为“-”），这是负反馈电路。

4．负反馈电路分析说明

在采用瞬时信号极性分析法分析负反馈电路时，要注意以下几点。

（1）一个关键点。找出放大器中的负反馈元件是分析电路的一个关键，这里介绍一个方法，即凡是跨接放大器输入端和输出端的元件均是构成反馈电路的元件，在多级放大器中用这种方法找出负反馈元件更加方便。如图1-35所示，电路中电阻R4接在第二级放大器VT2管发射极与第一级放大器VT1管基极之间，它就是负反馈元件。

（2）一个判断标准。整个负反馈电路分析应该是成环路的，即从输入级放大器的输入端分析到参与负反馈放大器的输出级，再回到输入级放大器的输入端。如果分析过程中没有成环路，说明电路分析错了。如图1-36所示，电路中电阻R4构成了反馈回路。

（3）注意NPN型和PNP型三极管的不同。电路分析中要用到三极管基极或发射极电压变化对基极电流的影响，如图1-37所示。对于NPN型三极管而言，当基极信号电压在增大时，引起基极电流增大；当基极信号电压减小时，引起基极电流减小；当发射极信号电压增大时，引起基极电流减小；当发射极信号电压减小时，引起基极电流的增大。对于PNP型三极管，电压变化而引起的电流变化与上述全部相反。

（4）电流变化方向不能错。在电路分析过程中，信号电压的变化引起电流增大还是减小，变化的结果不能搞错，否则分析结果出错。如图1-38所示，这是NPN型三极管，基极电流信号电压为“+”，即基极信号电压在增大，这时基极电流应该增大，如果分析成基极电流减小那就错误了。如若在分析过程中，有两次将这一问题搞错，最后的结果，虽是正确的，但分析过程是错误的。

（5）一个简便的方法。在电路分析过程中，可以假设三极管基极信号电压极性为正，也可以设它为负，最终的负反馈结果是一样的。对于NPN型三极管而言，设为负对电路分析不太方便（使基极电流减小的分析不符合通常习惯），所以通常是设为正。对于PNP型三极管而言则要设为负来进行分析。

（6）一种符号。负反馈电路的分析也可以用符号↑或↓来分别表示信号在增大或减小。例如，如图1-39所示，VT1管基极信号电压↑（使VT1管基极电流↑）→VT1管集电极信号电压↓→通过电阻R1使VT1管基极信号电压↓→使VT1管基极电流减小，所以R1构成的是负反馈电路。

（7）一个注意点。对于信号的负半周而言，三极管某一电极的电压与信号幅度之间的关系在理解上有时会比较困惑。如图1-40所示，信号B负半周峰点的直流电压为U1，当信号幅度更大时为A信号，它的负半周峰点的直流电压为U2,U2＜U1，但是A信号的幅度（负半周幅度）大于B信号（负半周幅度），这是因为信号A、B都是“骑”在一个直流电压Uo（直流偏置电压）上的。

对于正半周信号而言不存在这种理解上的困惑，因为直流电压大信号幅度大。所以，在做一些公式的计算时先分析信号的方向，这样计算就只管大小而不管信号的方向，可降低计算的复杂性。

5．负反馈信号种类分析说明

在进行负反馈电路分析时，要分析出参加负反馈的信号种类。例如，是直流信号还是交流信号，还是直流和交流的混合信号。对交流信号而言，要分清是低频段信号还是高频段信号，或是某一特定频段的信号。

分析参加负反馈的信号种类时，主要是看负反馈电路特性和整个负反馈回路的特性，这些回路特性决定了负反馈的种类，主要有下列几种情况。

（1）没有隔直元件。如果整个负反馈回路中没有隔直元件（如没有电容器），那么直流信号可以参与负反馈，所以这时的负反馈信号肯定有直流信号，是直流和交流的混合反馈。

（2）反馈电路中存在交流旁路元件。并不是直流信号能够进行负反馈，就一定存在交流负反馈，当负反馈元件上存在交流旁路元件时，就不会存在交流负反馈，如发射极负反馈电阻可以提供直流负反馈，但当其上并联发射极旁路电容时，就只存在直流负反馈，而没有交流负反馈。

（3）反馈电路中存在选频元件。当负反馈回路有选频元件时，如LC谐振电路，负反馈信号就有频率特性要求了。若只让低频信号参与负反馈，就是低频负反馈；若只让高频信号参与负反馈就是高频负反馈；若只让某一频率的信号参与负反馈，就是这一特定频率信号的负反馈。