1.2 4种典型负反馈放大器

重要提示

典型的负反馈放大器共有4种,其他负反馈放大器的电路会有一些变化,但本质上离不开这4种典型电路,所以必须掌握这4种负反馈放大器的工作原理。

1.2.1 电压并联负反馈放大器

图1-41所示是一级共发射极放大器,它也构成了电压并联负反馈放大器。电路中,VT1是放大管,R1是集电极-基极负反馈偏置电阻,R2是集电极负载电阻,C2是高频消振电容,Ui是输入信号,Uo是输出信号。由于这是一级共发射极放大器,所以VT1集电极输出信号电压的相位与基极上输入信号电压相位相反。

图1-41 电压并联负反馈放大器

1.负反馈元件确定方法

根据接在放大器输出端与输入端之间的元件可能是负反馈元件这一判断方法,如图1-42所示,从电路中可以看出,接在输入端VT1基极和输出端VT1集电极之间的元件有R1和C2两个,所以这两个元件有可能构成负反馈电路。

图1-42 示意图

其他元器件都不是接在放大器的输入端和输出端之间的,没有构成负反馈电路的可能,这样,分析负反馈电路时重点是对R1和C2的分析。

图1-43所示是这一电路的负反馈信号回路示意图。

2.负反馈电阻R1分析

电路中的R1是VT1的集电极-基极负反馈式偏置电阻。这里根据负反馈电路的分析方法来说明接入这一电阻R1后的电路负反馈过程。

如图1-44所示,设某瞬间在VT1基极上的信号电压增大,用“+”号表示,由于VT1是NPN型三极管,所以当基极信号电压在增大时其基极电流在增大。另外,由于VT1接成共发射极放大器,它的反相作用使VT1集电极输出信号电压在减小,用“−”号表示。

图1-43 负反馈信号回路示意图

图1-44 分析R1示意图

这一负极性输出信号电压通过电阻R1加到VT1的基极,造成VT1基极上的信号电压在减小,使净输入VT1基极的信号电流减小,所以这是负反馈过程,R1是负反馈电阻。

关于这一负反馈电路还要说明以下几点。

(1)R1电路特征。电阻R1一端接在放大器的输出端(集电极),另一端接在输入端(基极),所以R1构成反馈电路,由分析可知是负反馈,所以R1是负反馈电阻。

(2)电路分析的另一种表示方法。这一负反馈电路的工作过程还可以这样说明:设VT1基极信号电压↑→VT1基极电流↑(VT1是NPN型三极管)→VT1集电极电流↑(集电极电流受基极电流控制)→VT1集电极信号电压↓(集电极信号电压与电流之间成反相关系)→VT1基极信号电压↓(通过电阻R1)→VT1基极电流↓,所以这是负反馈过程。

(3)假设VT1基极电压减小分析方法。这一负反馈电路的工作过程还可以设VT1基极信号电压减小来说明:设某瞬间VT1的基极信号电压↓→VT1基极电流↓(VT1基极电流减小说明信号的负半周幅度在增大)→VT1集电极电流↓→VT1集电极信号电压↑→VT1基极信号电压↑(通过电阻R1)→VT1基极电流↑(说明负半周信号的幅度被减小,使净输入VT1基极的负半周信号在减小),所以这是负反馈过程。

(4)直流和交流双重负反馈。由于电阻接在VT1的基极与集电极之间,在R1回路中没有隔直流的元件,这样从VT1集电极反馈到VT1基极的电流,可以是直流电流,也可以是交流电流,这样上述负反馈过程的分析同时适合于直流和交流,所以R1对直流信号和交流信号都存在负反馈作用,是一个直流和交流双重负反馈电路。

(5)负反馈量。R1阻值大小对负反馈量的影响是:当R1阻值大时,从VT1管集电极加到VT1基极的负反馈信号就小,若大到极限情况时R1开路,此时没有负反馈信号加到VT1的基极,便不存在负反馈。所以在这种负反馈电路中,负反馈电阻R1阻值愈大,负反馈量愈小,放大器的增益愈大。

8.实用电流回路详细分析3

重要提示

利用极限情况分析是一个很好的记忆方法。比如,电压并联负反馈电路中的负反馈电阻阻值大至开路就不存在负反馈,由此可以说明电压并联负反馈电路中“负反馈电阻大,负反馈量小”这个特性。

(6)频率影响分析。由于电阻R1对不同频率的交流信号阻值相同,所以对交流信号的频率没有选择特性,这样R1对所有频率的交流信号存在相同的负反馈作用。

3.高频负反馈电容C2分析

为了方便电路分析,重画成图1-45所示电路,从电路中可以看出,在负反馈电阻R1上还并联了一只容量很小的电容C2(C2容量为100pF,在音频放大器中它是容量很小的电容)。对C2的负反馈过程分析同电阻R1的分析过程是一样的,但电容和电阻的特性不同,所以这一电容的负反馈原理有所不同,主要说明以下几点。

图1-45 示意图

(1)C2无直流负反馈作用。电容具有隔直作用,这样VT1集电极上的直流电压不能通过C2负反馈到VT1基极,所以C2无直流负反馈的作用。通过这一定性分析就不需要计算这一电路中小电容C2对直流的负反馈量。

(2)C2无音频负反馈作用。VT1管构成的是音频放大器,而C2的容量只有100p F,这么小的电容对音频信号的容抗很大,相当于开路,音频信号也不能通过C2加到VT1基极,所以C2对音频信号也无负反馈的作用。通过这一定性分析就不需要计算这一电路中小电容C2对音频信号的负反馈量。

(3)C2有高频负反馈作用。C2对于比音频更高的信号其容抗很小,所以集电极上的这种高频信号可以通过C2加到基极,这样C2只对频率很高的信号具有负反馈作用,且频率愈高,负反馈愈强烈。显然通过这一定性分析,只需要计算C2对高频信号的负反馈量。

重要提示

在放大器中,会产生一些高频自激现象,一旦出现这种高频自激,放大器就不能正常工作了,为此要设C2这样的高频负反馈电容。由于C2对这种高频信号具有强烈的负反馈作用,放大器对这种高频信号的放大倍数很小,这样可达到消除放大器高频自激的目的。

音频放大器中,像C2这种作用的电容称为消振电容。

显然通过上述定性分析知道了一点,即计算C2对高频信号负反馈的目的,计算的目的很明显,也有益于计算过程的有的放矢,这也是一种简化计算的形式。

4.电压负反馈判别方法

前面讲解的电路中,R1和C2构成的是电压负反馈电路,因为这两个元件将放大器输出的信号电压反馈到放大器的输入端。

对这种电压负反馈电路的判断方法是:若将放大器的输出端对地交流短接后,放大器中不存在负反馈了,那么这是电压负反馈电路。图1-46所示是交流短路示意图,电路中用一只电容C1将VT1管输出端对地交流短接。这时VT1集电极交流接地,交流输出信号Uo等于零,R1上没有交流信号加到VT1的基极,电路不存在负反馈信号,所以这是电压负反馈电路。

图1-46 电压负反馈电路判断方法示意图

图1-47所示是输出端交流短路后的等效电路。从电路中可以看出,R1接VT1管集电极的一端已交流接地,这样R1无法将VT1管输出信号反馈到放大器输入端,这时就没有负反馈作用,所以是电压反馈。

图1-47 输出端交流短路后的等效电路

重要提示

所谓交流接地是对于交流信号而言相当于接地,对直流而言是不接地的。在电路分析中时常会用到这个概念。

5.并联负反馈判别方法

如图1-48所示,并联负反馈电路中,由电阻R1送过来的负反馈信号是与输入信号Ui在基极并联后加到三极管基极的。

图1-48 并联负反馈电路判断方法示意图

由于输入信号Ui和R1加来的负反馈信号都是从VT1基极加入三极管的,这两个信号是并联的关系,所以称为并联负反馈电路。

1.2.2 电流串联负反馈放大器

9.实用电流回路详细分析4

图1-49所示是一级共发射极放大器,电阻R3构成电流串联负反馈电路。

图1-49 电流串联负反馈电路

重要提示

电阻R3是VT1发射极负反馈电阻,R3接在发射极回路中,而发射极是这一放大器输入和输出的共用回路,所以R3是接在放大器的输入端和输出端之间的,它有可能构成负反馈电路。

1.负反馈电路分析

VT1发射极电流流过电阻R3后,在R3上产生电压降,这一信号电压降就是反馈信号电压。

假设某瞬间VT1基极信号电压增大,这导致VT1基极电流增大,使VT1发射极信号电流增大,发射极电流流过电阻R3,如图1-50所示,使R3上的信号电压降增大,即VT1发射极信号电压增大,这导致VT1正向偏置电压(基极与发射极之间电压)减小,使VT1基极电流减小,所以这是负反馈过程,R3构成的是负反馈电路。

图1-50 发射极电流在R3上压降示意图

如图1-51所示,从图中可以看出,输入信号Ui与负反馈信号Ue是串联的关系,所以这是串联负反馈电路。

图1-51 示意图

重要提示

电路中,由于直流电流和交流电流都流过了负反馈电阻R3,所以R3对直流和交流都存在负反馈作用。

2.负反馈量

这种负反馈电路中,如果VT1发射极电流大小不变,负反馈电阻R3愈大,在R3上的负反馈信号电压愈大,使VT1基极电流减小量愈大,即负反馈量愈大,放大器的增益愈小;反之则相反。

定性分析的结论是:在电流串联负反馈电路中,负反馈电阻阻值愈大,负反馈量愈大,反之则小。

3.发射极电阻接有旁路电容的负反馈电路

三极管发射极电阻构成的是电流串联负反馈电路,这一电路根据是否接有发射极旁路电容和该电容容量大小的不同,有多种变形电路。

图1-52所示是接有旁路电容的发射极电阻负反馈电路,这也是一级音频放大器。在发射极负反馈电阻R1上并联了一只容量比较大的旁路电容C1。

图1-52 接有旁路电容的发射极电阻负反馈电路

由于发射极旁路电容C1的容抗远比发射极电阻R1的阻值小,VT1发射极输出的交流信号电流全部通过C1到地,而不能流过R1,如图1-53所示。由于交流信号电流没有流过负反馈电阻R1,所以R1对交流信号不存在交流负反馈作用。

图1-53 VT1管发射极交流信号电流示意图

重要提示

从图1-53中可以看出,C1的容量为47μF,对于音频放大器而言,该电容容量很大了,它对所有音频信号呈现很小的容抗,它的容抗与电阻R1构成并联电路。根据并联电路特性可知,当一个电阻的阻值远小于另一个电阻的阻值时,阻值小的电阻起决定性作用,是电路中的主要矛盾,所以这一电路中音频信号流过电容C1而不流过电阻R1。

R1是发射极负反馈电阻,没有接入C1时VT1发射极流出的直流电流和交流电流都流过R1到地,R1对直流和交流都存在负反馈作用。加入C1后R1只存在直流负反馈作用,因为三极管VT1发射极输出的直流电流流过了电阻R1,如图1-54所示。

图1-54 VT1管发射极直流信号电流示意图

重要提示

判断发射极电阻存在什么样信号负反馈的方法是:什么样的电流流过发射极电阻,就存在什么样的信号电压,便存在什么样的负反馈,所以只要分析是什么样的电流流过了发射极电阻即可。

4.部分发射极电阻加接旁路电容负反馈电路

图1-55所示是部分发射极电阻加接旁路电容的负反馈电路。发射极电路中,有时为了获得合适的直流和交流负反馈,将发射极电阻分成两只串联的形式。

图1-55 部分发射极电阻加接旁路电容的负反馈电路

重要提示

R1和R2串联起来后作为VT1总的发射极电阻,分成R1和R2串联电路形式是为了方便加入不同量的直流和交流负反馈。

(1)直流电流回路。VT1管发射极输出的直流电流流过R1和R2,如图1-56所示,所以这两个电阻都有直流负反馈作用。

图1-56 直流电流示意图

(2)交流电流回路。由于发射极旁路电容C1的作用,VT1管发射极交流电流通过R1和C1到地,如图1-57所示,交流电流没有流过R2,所以R2不存在交流负反馈,只有R1有交流负反馈作用。

图1-57 交流电流示意图

10.实用电流回路详细分析5

重要提示

采用这种发射极电阻形式的目的是,在获得更大的直流负反馈的同时减小交流负反馈,因为交流负反馈量太大后,会使放大器的增益下降得太多。

对于这种多个发射极电阻串联的电路,分析某个电阻是直流还是交流负反馈关键是看流过该电阻的电流是什么。如果只是直流电流流过该电阻,就是只有直流负反馈;如果除直流电流外还有交流电流流过该电阻,则该电阻存在交流和直流的双重负反馈。

5.接有高频旁路电容的发射极电阻负反馈电路

图1-58所示是接有高频旁路电容的发射极电阻负反馈电路。由于输入端耦合电容C1容量为10µF,所以VT1构成音频放大器,VT1发射极电阻上接有一只容量较小的旁路电容C2(1µF)。

图1-58 接有高频旁路电容的发射极电阻负反馈电路

(1)直流和音频信号中的低频信号、中频信号都存在负反馈作用。对于音频放大器而言,由于C2容量比较小(1μF),对音频信号中的低频信号和中频信号容抗远大于电阻R2的阻值,这样C2相当于开路状态,此时音频信号中的低频信号和中频信号因为C2容抗很大而流过电阻R2,如图1-59所示,所以R2信号对直流和音频信号中的低频、中频信号都存在负反馈作用。

图1-59 直流和音频信号中低频、中频信号电流示意图

(2)高频旁路电容C2。对于音频信号中的高频信号而言,C2容抗比较小,因为高频信号的频率高,所以容抗小。C2构成了VT1发射极输出的高频信号电流通路,如图1-60所示,C2起到高频旁路的作用,所以R2没有高频负反馈作用。这样,放大器对高频信号的负反馈量较小,对高频信号的放大倍数大于对低频信号和中频信号的放大倍数,这样的电路称为高频补偿电路。C2这种只让音频信号中的高频信号流过的电容称为高频旁路电容。

图1-60 高频信号电流示意图

重要提示

如果VT1构成的是高频放大器(电路中的输入端耦合电容容量减小几百皮法),高频放大器的工作频率远高于音频信号频率,由于信号的频率本身高,C2容量虽然只有1μF,但是容抗已经很小,远小于发射极负反馈电阻R2,所有的高频信号通过C2流到地线。加入了C2之后,R2没有了高频信号负反馈作用,只存在直流负反馈。

通过这一电路的分析可知,在进行电路分析时,不仅要了解是什么类型的放大器,了解电路中元器件的特性,还需要了解元器件标称值的大小,否则电路分析不准确。例如,电路中同是1μF的电容C2,在不同工作频率的放大器中所起的具体作用不同。

对于音频信号而言,C2只对音频信号中的高频信号进行旁路;对于高频放大器而言,C2则对所有的高频信号旁路。

6.接有不同容量旁路电容的发射极电路

图1-61所示电路中发射极电阻上接有两种不同容量的旁路电容。电路中,VT1构成音频放大器,它有两只串联起来的发射极电阻R2和R3,另有两只容量不等的发射极旁路电容C2和C3。C2容量较小,对音频信号中的高频信号容抗很小,而对中频信号和低频信号的容抗大。

图1-61 接有两种不同容量旁路电容的发射极电路

(1)直流电流回路。电阻R2和R3都能让VT1管发射极输出的直流电流流过,如图1-62所示,所以R2和R3都存在直流负反馈作用。

图1-62 直流电流示意图

(2)负反馈电阻R2。电阻R2除流过直流电流外,还让音频信号中的低频信号和中频信号电流通过,如图1-63所示,所以存在直流、低频和中频负反馈,C3可以让音频信号中的低频信号和中频信号流过。

图1-63 低频信号和中频信号电流示意图

(3)负反馈电阻R3。R3只流过直流电流,所以只存在直流负反馈,C3让音频信号中的低频、中频、高频信号通过。

(4)高频信号电流回路。C2只让音频信号中的高频信号流过,如图1-64所示,通过C2的高频信号电流再通过C3流到地端。由于C2容量较小,对音频信号中的低频信号和中频信号容抗大,不让它们通过。

图1-64 高频信号电流示意图

7.判断电流负反馈电路方法

电流负反馈电路判断方法是:如图1-65所示,如果将放大器的输出端开路后,放大器中的负反馈信号不存在,那么是电流负反馈电路,否则就不是电流负反馈电路。从电路中可以看出,VT1管集电极回路开路后,已经没有电流流过发射极电阻R1,也就是没有负反馈信号了,所以R1构成的是电流负反馈而不是电压负反馈电路。

图1-65 电流负反馈电路判断方法示意图

8.串联负反馈电路判断方法

当负反馈信号与输入信号在不同端点(分别是三极管基极和发射极)加入放大器时,这是串联负反馈电路,如图1-66所示。

图1-66 串联负反馈电路判断方法示意图

1.2.3 电压串联负反馈放大器

图1-67所示是电压串联负反馈放大器,这也是一个多级放大器,负反馈电路由电阻R4构成,是一个典型的双管阻容耦合负反馈放大器。电路中,VT1是第一级放大器的放大管,VT2是第二级放大器的放大管。

图1-67 电压串联负反馈放大器

1.放大器电路

三极管VT1和VT2两级构成共发射极放大器,两级放大器之间通过电容C3耦合。

(1)第一级放大器。电阻R1构成VT1固定式基极偏置电路,R2是VT1集电极负载电阻,R3是VT1发射极负反馈电阻。C1是放大器输入端耦合电容,C3是第一级放大器输出端耦合电容。

(2)第二级放大器。电阻R5构成VT2固定式基极偏置电路,R6是VT2集电极负载电阻,R7是VT2发射极负反馈电阻,C5是发射极旁路电容,C4是第二级放大器的输出端耦合电容。

图1-68所示是两级放大器三极管直流电流回路示意图。

11.实用电流回路详细分析6

图1-68 两级放大器三极管直流电流回路示意图

(3)信号传输。这一放大器的信号传输过程是:交流输入信号Ui通过输入端耦合电容C1加到第一级放大管VT1基极,经放大后从其集电极输出,通过耦合电容C3加到第二级放大管VT2基极,经VT2放大后从其集电极输出,通过输出端耦合电容C4送到后级电路中,Uo是经过这两级放大器放大后的输出信号。

图1-69所示是这一放大器的信号传输线路示意图。

图1-69 信号传输线路示意图

2.负反馈电路

电阻R4一端接在VT2集电极(第二级放大器的输出端),另一端接在VT1(第一级放大器)发射极,由于电阻R4跨接在两级放大器电路之间,所以这是一个环路负反馈电路。图1-70所示是负反馈信号传输线路示意图。

图1-70 负反馈信号传输线路示意图

设某瞬间在VT1基极上的信号电压增大,如图1-71所示,即为“+”,见图中标记,这一电路存在下列反馈过程。

图1-71 反馈分析线路示意图

12.实用LED电路电流分析

VT1基极电压↑(用↑表示增大)→VT1基极电流↑→VT1集电极电压↓(用↓表示减小,共发射极放大器输出信号电压与输入信号电压相位相反)→VT2基极电压↓→VT2集电极电压↑(VT2构成共发射极放大器)→VT1发射极电压↑(通过反馈电阻R4)→VT1基极与发射极之间正向偏置电压UBE↓(UBE等于基极电压UB减发射极电压UE,发射极电压UE增大,所以UBE减小)→VT1基极电流↓,所以这是负反馈过程,R4是负反馈电阻。

3.电路分析说明

(1)不存在直流负反馈。由于R4构成的负反馈回路信号要通过电容C3和C4,而C3和C4对直流电流而言为开路特性,这样直流电流不能构成负反馈回路。

(2)负反馈量。放大器的输出信号电压Uo是经过R4和R3分压之后,作为负反馈信号加到VT1发射极上的。当加到VT1发射极上的信号电压愈大时,VT1发射极电压愈高,VT1发射结正向偏置电压UBE愈小,VT1基极电流下降的量愈多,说明负反馈量愈大,放大器的增益愈小。

1.2.4 电流并联负反馈放大器

1.电路结构

图1-72所示是电流并联负反馈放大器。电路中的VT1和VT2构成第一、二级放大器,它们都是共发射极放大器。Ui为输入信号,Uo是经过两级放大器放大后的输出信号。

图1-72 电流并联负反馈放大器

重要提示

这一电路有多个反馈元件,但是只有电阻R2接在两级放大器的输入端和输出端之间,所以它有可能构成环路负反馈电路。

2.直流电路

这是一个典型的双管直接耦合放大器,其直流电路比较特殊,由于采用直接耦合电路,两只三极管VT1和VT2之间的直流电路相关。

关于这一放大器的直流电路分析主要说明以下几点。

(1)R2是VT1基极偏置电阻,为VT1提供基极偏置电流。图1-73所示是VT1管基极电流回路示意图,这是一个特殊的偏置电路,偏置电阻R2不是接在直流电源+V端,而是接在VT2发射极上,用VT2管发射极上的直流电压作为偏置电压,当没有VT2管发射极电压时就没有VT1管基极偏置电流。R1是VT1集电极负载电阻,同时又是VT2偏置电阻之一。

图1-73 VT1管基极电流回路示意图

(2)R3是VT2集电极负载电阻,R4是VT2发射极电阻。

(3)VT2基极偏置电路工作原理是:在放大器接通直流工作电压后,R1给VT2提供基极偏置电流,使VT2有了发射极电流(图1-74所示是VT2管基极电流和发射极电流回路示意图),VT2有了发射极电压。VT2发射极电压经R2加到VT1基极,使VT1也获得基极偏置电流,这样VT1导通而进入工作状态。

图1-74 VT2管基极电流和发射极电流回路示意图

(4)在静态下,VT1集电极直流电压直接加到VT2基极,作为VT2基极偏置电压。VT2偏置电路可以理解为是分压式偏置电路,即由电阻R1与VT1导通后的内阻(集电极与发射极之间内阻)构成的分压式偏置电路,如图1-75所示。

图1-75 示意图

(5)由于VT1集电极和VT2基极之间没有隔直元件,所以当VT1直流电路发生改变时,必然引起VT1集电极直流电压变化,而这一电压的变化直接加到VT2基极,将引起VT2直流工作电流的相应变化。

重要提示

电路中,VT2首先导通,VT1在VT2之后导通,如果VT2不能导通,VT1就不可能导通,因为只有VT2导通后其发射极才有电压,才会有VT1基极偏置电压。

3.信号传输和交流电路

(1)信号传输过程。交流输入信号Ui经输入端耦合电容C1耦合,加到第一只放大管VT1基极,经放大后从其集电极输出,其输出信号直接耦合到第二只放大管VT2基极,经过VT2放大后从其集电极输出,通过输出端耦合电容C4加到后级电路中。图1-76所示是信号传输过程示意图。

图1-76 信号传输过程示意图

(2)交流电路。输入信号在VT1和VT2中得到电压和电流的双重放大,因为这两级都是共发射极放大器。

共发射极放大器的特性是输出信号电压与输入信号电压相位相反,这样VT1和VT2每只三极管集电极与基极上的信号电压相位相反。

(3)元器件作用分析。电路中的C2是直流电路中的滤波、退耦电容。

C3是VT2发射极旁路电容,VT2发射极上的交流信号通过C3直接接电路的地线,使VT2发射极输出的交流信号不流过发射极电阻R4。

4.负反馈电阻R2分析

这里假设某瞬间在VT1基极上的信号电压为正,为了分析方便,将电流并联负反馈电路重画成如图1-77所示,则电路存在下列反馈过程。

图1-77 电流并联负反馈电路

13.电流产生条件及实用电路分析1

VT1基极电压增大(图中用“+”表示增大)→VT1基极电流增大→VT1集电极电压减小(图中用“-”表示减小)→VT2基极电压减小(直接耦合)→VT2发射极电压减小(发射极电压跟随基极电压)→VT1基极电压减小(通过电阻R2)→VT1基极电流减小,所以这是一个负反馈电路。

5.电路分析说明

关于这一负反馈电路还要提示以下几点。

(1)R2有两个作用:一是为VT1提供基极静态偏置电流,二是构成负反馈电路。

(2)R2只有直流负反馈作用。R2只对直流产生负反馈作用,对交流信号是没有负反馈作用的,因为在VT2发射极上接有旁路电容C3,VT2管发射极输出的交流信号电流通过C3流到地端,如图1-78所示,这样VT2发射极上的交流信号电压为零,R2没有将交流信号反馈到VT1的输入端,所以只有直流负反馈作用。另外,VT1和VT2之间采用直接耦合电路,直流电流成反馈回路,所以存在直流负反馈。

图1-78 交流电流示意图

(3)电路中如果没有C3。如果将VT2的发射极旁路电容C3去掉,则R2具有直流和交流双重负反馈作用,此时VT2发射极上也有交流信号,这一交流信号也能反馈到VT1基极上。

(4)R2阻值对负反馈量的影响。R2的阻值愈大,加到VT1基极的负反馈信号愈小,这样负反馈量愈小,放大器的增益愈大;反之则相反。

1.2.5 4种负反馈电路知识点“微播”

1.并联反馈以电流形式输入到放大器中

从放大器输出端取出的电压信号或是电流信号反馈到放大器的输入端,并不是反馈信号是电压时就是以电压的形式输入到放大器中,也不是反馈信号是电流时就是以电流的形式输入到放大器中。

重要提示

反馈信号以电流还是电压形式输入到放大器中与串联反馈还是并联反馈有关,与取出的是电压还是电流反馈信号无关。

电流并联负反馈和电压并联负反馈均以电流形式输入到放大器输入回路中,即只要是并联负反馈都是以电流形式出现在放大器输入端的。

图1-79所示是并联负反馈电路。电路中R2构成并联负反馈电路,Us是信号源,Rs是信号源内阻,Is是信号源输出的信号电流,I1是净输入三极管VT1的基极电流,IF是负反馈电流。

图1-79 并联负反馈电路

从电路中可以看出,负反馈信号电流IF与信号源电流Is是并联的形式。

通过定性分析可知,R2构成的是并联负反馈电路,根据节点电流定律可知,有下列公式成立:

I1=Is-IF

2.串联反馈以电压形式输入到放大器中

电流串联负反馈和电压串联负反馈信号均以电压形式输入到放大器输入回路中,即只要是串联负反馈电路都是以电压形式出现在放大器输入端的。

图1-80所示是串联负反馈电路。电路中R3构成电流串联负反馈电路,Us是信号源电压,U1是净输入到放大器的信号电压,UF是负反馈信号电压。

图1-80 串联负反馈电路

从电路中可以看到,净输入信号电压U1由下列公式决定:

U1=Us-UF

3.发挥负反馈效果的两个条件

为了尽可能地发挥负反馈电路的效果,应该尽可能满足下列两个条件。

(1)使负反馈深度十分大,即要求是深度很深的负反馈,愈深愈好。因为负反馈深度大后,负反馈放大器的增益下降许多,为此要求放大器的开环增益(没有加入负反馈时的放大器增益)足够大。

(2)精心设计负反馈电路,使反馈系数十分稳定,成为常数。只有反馈系数成为常数时,负反馈放大器的增益才稳定。为此,要求负反馈电路中不使用三极管,而使用高稳定的电阻器。

上述两个条件对各种负反馈电路都适用,是一个普遍性条件。对放大器的诸多指标改善都需要满足上述两个条件。

4.负反馈放大器输入阻抗只受反馈信号输入方式影响

放大器中加入负反馈电路之后对放大器的输入阻抗是有影响的。

(1)放大器的输入阻抗只与负反馈信号加到放大器输入端的方式相关,即是串联负反馈还是并联负反馈,而与电压负反馈还是电流负反馈无直接关系。

(2)串联负反馈增大了放大器的输入阻抗,并联负反馈减小了放大器的输入阻抗,负反馈放大器增大或减小放大器输入阻抗的倍数等于反馈深度。

5.负反馈放大器输出阻抗只受电压还是电流反馈信号影响

放大器中加入负反馈电路之后对放大器的输出阻抗是有影响的。

(1)放大器的输出阻抗只与电压还是电流负反馈相关,而与串联负反馈还是并联负反馈无直接关系。

(2)电流负反馈增大了放大器的输出阻抗,电压负反馈减小了放大器的输出阻抗,负反馈放大器增大或减小放大器输出阻抗的程度与反馈深度有关。

6.串联负反馈对信号源内阻要求

串联负反馈放大器的负反馈效果能不能发挥得好与信号源内阻相关。

对于串联负反馈放大器而言,在其他条件相同的情况下,信号源内阻为零时(恒压源)负反馈效果最好,信号源内阻为无穷大时(恒流源)负反馈将不起作用。换句话讲,为了提高串联负反馈的效果应尽可能减低信号源内阻。

串联负反馈电路常用于多级放大器中,这时要求前级放大器的输出电阻小,因为前级放大器的输出电阻就是后面放大器的信号源内阻。

重要提示

串联负反馈信号源内阻为零时负反馈效果最好可以这样理解:对于串联负反馈而言,负反馈是以电压形式出现的,净输入放大器的信号电压由下列公式决定:

U1=Us-UF

式中:Us是信号源电压;U1是净输入到放大器的信号电压;UF是负反馈信号电压。

从上式中可以看出,当Us稳定不变时,U1才能最大程度地受UF控制,换句话说就是这时负反馈的效果才最好。

7.并联负反馈对信号源内阻要求

并联负反馈放大器的负反馈效果能不能发挥得好与信号源内阻相关。

对于并联负反馈放大器而言,在其他条件相同的情况下,信号源内阻为零时(恒压源)无负反馈效果,信号源内阻为无穷大时(恒流源)负反馈效果最好。换句话说,为了提高并联负反馈的效果应尽可能提高信号源内阻。

在多级放大器中,要求前级放大器的输出电阻大,因为前级放大器的输出电阻就是后面放大器的信号源内阻。

重要提示

并联负反馈信号源内阻无穷大时负反馈效果最好可以这样理解:对于并联负反馈而言,负反馈是以电流形式出现的,净输入放大器的信号电流由下列公式决定:

I1=Is-IF

式中:Is是信号源电流;I1是净输入到放大器的信号电流;IF是负反馈信号电流。

从上式中可以看出,当Is稳定不变时,I1才能最大程度地受IF控制,换句话说就是这时负反馈的效果才最好。

并联负反馈信号源内阻为零时无负反馈效果理解比较容易,因为信号源内阻为零后,加到放大器输入端的负反馈信号被零内阻的信号短路到地,这样就无法加到放大器的输入端,所以这时无负反馈作用。

8.电压负反馈对负载的要求

对于电压负反馈放大器而言,由于负反馈是取出的信号电压,所以放大器负载阻抗大时信号输出电压大,这样负反馈信号电压就大,负反馈效果就好。

9.电流负反馈对负载的要求

对于电流负反馈放大器而言,由于负反馈是取出的信号电流,所以放大器负载阻抗大时信号输出电流大,这样负反馈信号电流就大,负反馈效果就好。

10.单级负反馈和多级负反馈特点

当负反馈电路设在一级放大器中时称为单级负反馈,当负反馈电路设在多级放大器中时称为多级负反馈。

对于单级放大器而言,单级负反馈放大器的放大倍数不可能很大,这样负反馈放大器的开环增益不可能太大,而提高负反馈效果的两个条件之一就是开环增益足够大,所以单级放大器的负反馈效果不够理想。

为了提高放大器的放大倍数,采用多级放大器,这样多级放大器的放大倍数可以做得很大,在多级放大器中加入环路负反馈电路后,由于多级放大器的开环增益大,所以负反馈效果好。

多级负反馈放大器通常是指两级或是三级的环路负反馈放大器。

14.电流产生条件及实用电路分析2

重要提示

多级放大器可以实现4种典型的负反馈放大器,但是对于单级负反馈放大器只有下列2种。

(1)电流串联负反馈放大器;

(2)电压并联负反馈放大器。

11.音频放大器中的负反馈问题

对于音频放大器,主要是要求减小放大器的非线性失真,因此可以根据对非线性失真的要求来决定反馈深度。

12.测量放大器中的负反馈问题

测量放大器要求有比较高的增益稳定性,而一般测量放大器都是电压放大器,所以要求它的电压增益比较稳定,这样可以采用串联负反馈电路,以最大限度地通过负反馈电路来稳定测量放大器的电压增益。然后根据电压增益稳定性的要求不同,选择不同的反馈深度,以满足测量放大器的要求。

13.提高输入级放大器输入阻抗的负反馈问题

从负反馈角度来讲,提高输入级放大器输入阻抗有下面两种方案。

(1)采用多级负反馈。在多级放大器中,由于放大器的放大倍数大,这样可以获得较大的反馈深度,在采用环路负反馈电路后可以将输入级放大器的输入阻抗增大许多倍,此时要注意应该使用串联负反馈电路。

(2)单级负反馈。如果只是提高输入级放大器的输入阻抗是没有必要采用一个多级放大器的,可以采用射极输出器,或是采用基极自举电路来提高输入级放大器的输入阻抗。

14.宽频带放大器的负反馈问题

宽频带放大器要求放大器的频带宽,负反馈的目的也是为了扩展放大器的频带。但是,宽频带放大器通常是一个多级放大器,在采用负反馈电路时要注意下列几点,否则不仅达不到负反馈的目的,还有可能引起低频和高频段的自激(成为正反馈),大大降低放大器的性能。

(1)在多级的宽频带放大器中,要采用单级的负反馈电路,因为一个单级的负反馈放大器是不会引起低频和高频段自激的。

(2)因为单级的负反馈放大器主要有两种,不要在同一个宽频带放大器中连续使用相同的单级负反馈放大器,可以交替使用。例如第一级采用电流串联负反馈放大器,第二级则采用电压并联负反馈放大器。采用这种交替方式的负反馈放大器后,两级放大器级间阻抗匹配也好,能更好地达到负反馈的效果。

15.开环增益和反馈系数问题

负反馈效果取决于开环增益和反馈系数之积的大小,在开环增益和反馈系数之积确定后就要确定具体的开环增益和反馈系数大小。

当开环增益和反馈系数之积远大于1后,负反馈放大器的闭环增益约等于反馈系数的倒数。在具体的电路设计中,负反馈放大器的闭环增益是作为要求确定的,是一个已知数。开环增益大了就要求反馈系数小,反之则大。