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1.2 4種典型負反饋放大器

重要提示

典型的負反饋放大器共有4種,其他負反饋放大器的電路會有一些變化,但本質上離不開這4種典型電路,所以必須掌握這4種負反饋放大器的工作原理。

1.2.1 電壓并聯負反饋放大器

圖1-41所示是一級共發射極放大器,它也構成了電壓并聯負反饋放大器。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,C2是高頻消振電容,Ui是輸入信號,Uo是輸出信號。由于這是一級共發射極放大器,所以VT1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1-41 電壓并聯負反饋放大器

1.負反饋元件確定方法

根據接在放大器輸出端與輸入端之間的元件可能是負反饋元件這一判斷方法,如圖1-42所示,從電路中可以看出,接在輸入端VT1基極和輸出端VT1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成負反饋電路。

圖1-42 示意圖

其他元器件都不是接在放大器的輸入端和輸出端之間的,沒有構成負反饋電路的可能,這樣,分析負反饋電路時重點是對R1和C2的分析。

圖1-43所示是這一電路的負反饋信號回路示意圖。

2.負反饋電阻R1分析

電路中的R1是VT1的集電極-基極負反饋式偏置電阻。這里根據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。

如圖1-44所示,設某瞬間在VT1基極上的信號電壓增大,用“+”號表示,由于VT1是NPN型三極管,所以當基極信號電壓在增大時其基極電流在增大。另外,由于VT1接成共發射極放大器,它的反相作用使VT1集電極輸出信號電壓在減小,用“?”號表示。

圖1-43 負反饋信號回路示意圖

圖1-44 分析R1示意圖

這一負極性輸出信號電壓通過電阻R1加到VT1的基極,造成VT1基極上的信號電壓在減小,使凈輸入VT1基極的信號電流減小,所以這是負反饋過程,R1是負反饋電阻。

關于這一負反饋電路還要說明以下幾點。

(1)R1電路特征。電阻R1一端接在放大器的輸出端(集電極),另一端接在輸入端(基極),所以R1構成反饋電路,由分析可知是負反饋,所以R1是負反饋電阻。

(2)電路分析的另一種表示方法。這一負反饋電路的工作過程還可以這樣說明:設VT1基極信號電壓↑→VT1基極電流↑(VT1是NPN型三極管)→VT1集電極電流↑(集電極電流受基極電流控制)→VT1集電極信號電壓↓(集電極信號電壓與電流之間成反相關系)→VT1基極信號電壓↓(通過電阻R1)→VT1基極電流↓,所以這是負反饋過程。

(3)假設VT1基極電壓減小分析方法。這一負反饋電路的工作過程還可以設VT1基極信號電壓減小來說明:設某瞬間VT1的基極信號電壓↓→VT1基極電流↓(VT1基極電流減小說明信號的負半周幅度在增大)→VT1集電極電流↓→VT1集電極信號電壓↑→VT1基極信號電壓↑(通過電阻R1)→VT1基極電流↑(說明負半周信號的幅度被減小,使凈輸入VT1基極的負半周信號在減小),所以這是負反饋過程。

(4)直流和交流雙重負反饋。由于電阻接在VT1的基極與集電極之間,在R1回路中沒有隔直流的元件,這樣從VT1集電極反饋到VT1基極的電流,可以是直流電流,也可以是交流電流,這樣上述負反饋過程的分析同時適合于直流和交流,所以R1對直流信號和交流信號都存在負反饋作用,是一個直流和交流雙重負反饋電路。

(5)負反饋量。R1阻值大小對負反饋量的影響是:當R1阻值大時,從VT1管集電極加到VT1基極的負反饋信號就小,若大到極限情況時R1開路,此時沒有負反饋信號加到VT1的基極,便不存在負反饋。所以在這種負反饋電路中,負反饋電阻R1阻值愈大,負反饋量愈小,放大器的增益愈大。

8.實用電流回路詳細分析3

重要提示

利用極限情況分析是一個很好的記憶方法。比如,電壓并聯負反饋電路中的負反饋電阻阻值大至開路就不存在負反饋,由此可以說明電壓并聯負反饋電路中“負反饋電阻大,負反饋量小”這個特性。

(6)頻率影響分析。由于電阻R1對不同頻率的交流信號阻值相同,所以對交流信號的頻率沒有選擇特性,這樣R1對所有頻率的交流信號存在相同的負反饋作用。

3.高頻負反饋電容C2分析

為了方便電路分析,重畫成圖1-45所示電路,從電路中可以看出,在負反饋電阻R1上還并聯了一只容量很小的電容C2(C2容量為100pF,在音頻放大器中它是容量很小的電容)。對C2的負反饋過程分析同電阻R1的分析過程是一樣的,但電容和電阻的特性不同,所以這一電容的負反饋原理有所不同,主要說明以下幾點。

圖1-45 示意圖

(1)C2無直流負反饋作用。電容具有隔直作用,這樣VT1集電極上的直流電壓不能通過C2負反饋到VT1基極,所以C2無直流負反饋的作用。通過這一定性分析就不需要計算這一電路中小電容C2對直流的負反饋量。

(2)C2無音頻負反饋作用。VT1管構成的是音頻放大器,而C2的容量只有100p F,這么小的電容對音頻信號的容抗很大,相當于開路,音頻信號也不能通過C2加到VT1基極,所以C2對音頻信號也無負反饋的作用。通過這一定性分析就不需要計算這一電路中小電容C2對音頻信號的負反饋量。

(3)C2有高頻負反饋作用。C2對于比音頻更高的信號其容抗很小,所以集電極上的這種高頻信號可以通過C2加到基極,這樣C2只對頻率很高的信號具有負反饋作用,且頻率愈高,負反饋愈強烈。顯然通過這一定性分析,只需要計算C2對高頻信號的負反饋量。

重要提示

在放大器中,會產生一些高頻自激現象,一旦出現這種高頻自激,放大器就不能正常工作了,為此要設C2這樣的高頻負反饋電容。由于C2對這種高頻信號具有強烈的負反饋作用,放大器對這種高頻信號的放大倍數很小,這樣可達到消除放大器高頻自激的目的。

音頻放大器中,像C2這種作用的電容稱為消振電容。

顯然通過上述定性分析知道了一點,即計算C2對高頻信號負反饋的目的,計算的目的很明顯,也有益于計算過程的有的放矢,這也是一種簡化計算的形式。

4.電壓負反饋判別方法

前面講解的電路中,R1和C2構成的是電壓負反饋電路,因為這兩個元件將放大器輸出的信號電壓反饋到放大器的輸入端。

對這種電壓負反饋電路的判斷方法是:若將放大器的輸出端對地交流短接后,放大器中不存在負反饋了,那么這是電壓負反饋電路。圖1-46所示是交流短路示意圖,電路中用一只電容C1將VT1管輸出端對地交流短接。這時VT1集電極交流接地,交流輸出信號Uo等于零,R1上沒有交流信號加到VT1的基極,電路不存在負反饋信號,所以這是電壓負反饋電路。

圖1-46 電壓負反饋電路判斷方法示意圖

圖1-47所示是輸出端交流短路后的等效電路。從電路中可以看出,R1接VT1管集電極的一端已交流接地,這樣R1無法將VT1管輸出信號反饋到放大器輸入端,這時就沒有負反饋作用,所以是電壓反饋。

圖1-47 輸出端交流短路后的等效電路

重要提示

所謂交流接地是對于交流信號而言相當于接地,對直流而言是不接地的。在電路分析中時常會用到這個概念。

5.并聯負反饋判別方法

如圖1-48所示,并聯負反饋電路中,由電阻R1送過來的負反饋信號是與輸入信號Ui在基極并聯后加到三極管基極的。

圖1-48 并聯負反饋電路判斷方法示意圖

由于輸入信號Ui和R1加來的負反饋信號都是從VT1基極加入三極管的,這兩個信號是并聯的關系,所以稱為并聯負反饋電路。

1.2.2 電流串聯負反饋放大器

9.實用電流回路詳細分析4

圖1-49所示是一級共發射極放大器,電阻R3構成電流串聯負反饋電路。

圖1-49 電流串聯負反饋電路

重要提示

電阻R3是VT1發射極負反饋電阻,R3接在發射極回路中,而發射極是這一放大器輸入和輸出的共用回路,所以R3是接在放大器的輸入端和輸出端之間的,它有可能構成負反饋電路。

1.負反饋電路分析

VT1發射極電流流過電阻R3后,在R3上產生電壓降,這一信號電壓降就是反饋信號電壓。

假設某瞬間VT1基極信號電壓增大,這導致VT1基極電流增大,使VT1發射極信號電流增大,發射極電流流過電阻R3,如圖1-50所示,使R3上的信號電壓降增大,即VT1發射極信號電壓增大,這導致VT1正向偏置電壓(基極與發射極之間電壓)減小,使VT1基極電流減小,所以這是負反饋過程,R3構成的是負反饋電路。

圖1-50 發射極電流在R3上壓降示意圖

如圖1-51所示,從圖中可以看出,輸入信號Ui與負反饋信號Ue是串聯的關系,所以這是串聯負反饋電路。

圖1-51 示意圖

重要提示

電路中,由于直流電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.負反饋量

這種負反饋電路中,如果VT1發射極電流大小不變,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。

定性分析的結論是:在電流串聯負反饋電路中,負反饋電阻阻值愈大,負反饋量愈大,反之則小。

3.發射極電阻接有旁路電容的負反饋電路

三極管發射極電阻構成的是電流串聯負反饋電路,這一電路根據是否接有發射極旁路電容和該電容容量大小的不同,有多種變形電路。

圖1-52所示是接有旁路電容的發射極電阻負反饋電路,這也是一級音頻放大器。在發射極負反饋電阻R1上并聯了一只容量比較大的旁路電容C1。

圖1-52 接有旁路電容的發射極電阻負反饋電路

由于發射極旁路電容C1的容抗遠比發射極電阻R1的阻值小,VT1發射極輸出的交流信號電流全部通過C1到地,而不能流過R1,如圖1-53所示。由于交流信號電流沒有流過負反饋電阻R1,所以R1對交流信號不存在交流負反饋作用。

圖1-53 VT1管發射極交流信號電流示意圖

重要提示

從圖1-53中可以看出,C1的容量為47μF,對于音頻放大器而言,該電容容量很大了,它對所有音頻信號呈現很小的容抗,它的容抗與電阻R1構成并聯電路。根據并聯電路特性可知,當一個電阻的阻值遠小于另一個電阻的阻值時,阻值小的電阻起決定性作用,是電路中的主要矛盾,所以這一電路中音頻信號流過電容C1而不流過電阻R1。

R1是發射極負反饋電阻,沒有接入C1時VT1發射極流出的直流電流和交流電流都流過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,因為三極管VT1發射極輸出的直流電流流過了電阻R1,如圖1-54所示。

圖1-54 VT1管發射極直流信號電流示意圖

重要提示

判斷發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射極電阻,就存在什么樣的信號電壓,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射極電阻即可。

4.部分發射極電阻加接旁路電容負反饋電路

圖1-55所示是部分發射極電阻加接旁路電容的負反饋電路。發射極電路中,有時為了獲得合適的直流和交流負反饋,將發射極電阻分成兩只串聯的形式。

圖1-55 部分發射極電阻加接旁路電容的負反饋電路

重要提示

R1和R2串聯起來后作為VT1總的發射極電阻,分成R1和R2串聯電路形式是為了方便加入不同量的直流和交流負反饋。

(1)直流電流回路。VT1管發射極輸出的直流電流流過R1和R2,如圖1-56所示,所以這兩個電阻都有直流負反饋作用。

圖1-56 直流電流示意圖

(2)交流電流回路。由于發射極旁路電容C1的作用,VT1管發射極交流電流通過R1和C1到地,如圖1-57所示,交流電流沒有流過R2,所以R2不存在交流負反饋,只有R1有交流負反饋作用。

圖1-57 交流電流示意圖

10.實用電流回路詳細分析5

重要提示

采用這種發射極電阻形式的目的是,在獲得更大的直流負反饋的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。

對于這種多個發射極電阻串聯的電路,分析某個電阻是直流還是交流負反饋關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。

5.接有高頻旁路電容的發射極電阻負反饋電路

圖1-58所示是接有高頻旁路電容的發射極電阻負反饋電路。由于輸入端耦合電容C1容量為10μF,所以VT1構成音頻放大器,VT1發射極電阻上接有一只容量較小的旁路電容C2(1μF)。

圖1-58 接有高頻旁路電容的發射極電阻負反饋電路

(1)直流和音頻信號中的低頻信號、中頻信號都存在負反饋作用。對于音頻放大器而言,由于C2容量比較小(1μF),對音頻信號中的低頻信號和中頻信號容抗遠大于電阻R2的阻值,這樣C2相當于開路狀態,此時音頻信號中的低頻信號和中頻信號因為C2容抗很大而流過電阻R2,如圖1-59所示,所以R2信號對直流和音頻信號中的低頻、中頻信號都存在負反饋作用。

圖1-59 直流和音頻信號中低頻、中頻信號電流示意圖

(2)高頻旁路電容C2。對于音頻信號中的高頻信號而言,C2容抗比較小,因為高頻信號的頻率高,所以容抗小。C2構成了VT1發射極輸出的高頻信號電流通路,如圖1-60所示,C2起到高頻旁路的作用,所以R2沒有高頻負反饋作用。這樣,放大器對高頻信號的負反饋量較小,對高頻信號的放大倍數大于對低頻信號和中頻信號的放大倍數,這樣的電路稱為高頻補償電路。C2這種只讓音頻信號中的高頻信號流過的電容稱為高頻旁路電容。

圖1-60 高頻信號電流示意圖

重要提示

如果VT1構成的是高頻放大器(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1μF,但是容抗已經很小,遠小于發射極負反饋電阻R2,所有的高頻信號通過C2流到地線。加入了C2之后,R2沒有了高頻信號負反饋作用,只存在直流負反饋。

通過這一電路的分析可知,在進行電路分析時,不僅要了解是什么類型的放大器,了解電路中元器件的特性,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1μF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。

對于音頻信號而言,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,C2則對所有的高頻信號旁路。

6.接有不同容量旁路電容的發射極電路

圖1-61所示電路中發射極電阻上接有兩種不同容量的旁路電容。電路中,VT1構成音頻放大器,它有兩只串聯起來的發射極電阻R2和R3,另有兩只容量不等的發射極旁路電容C2和C3。C2容量較小,對音頻信號中的高頻信號容抗很小,而對中頻信號和低頻信號的容抗大。

圖1-61 接有兩種不同容量旁路電容的發射極電路

(1)直流電流回路。電阻R2和R3都能讓VT1管發射極輸出的直流電流流過,如圖1-62所示,所以R2和R3都存在直流負反饋作用。

圖1-62 直流電流示意圖

(2)負反饋電阻R2。電阻R2除流過直流電流外,還讓音頻信號中的低頻信號和中頻信號電流通過,如圖1-63所示,所以存在直流、低頻和中頻負反饋,C3可以讓音頻信號中的低頻信號和中頻信號流過。

圖1-63 低頻信號和中頻信號電流示意圖

(3)負反饋電阻R3。R3只流過直流電流,所以只存在直流負反饋,C3讓音頻信號中的低頻、中頻、高頻信號通過。

(4)高頻信號電流回路。C2只讓音頻信號中的高頻信號流過,如圖1-64所示,通過C2的高頻信號電流再通過C3流到地端。由于C2容量較小,對音頻信號中的低頻信號和中頻信號容抗大,不讓它們通過。

圖1-64 高頻信號電流示意圖

7.判斷電流負反饋電路方法

電流負反饋電路判斷方法是:如圖1-65所示,如果將放大器的輸出端開路后,放大器中的負反饋信號不存在,那么是電流負反饋電路,否則就不是電流負反饋電路。從電路中可以看出,VT1管集電極回路開路后,已經沒有電流流過發射極電阻R1,也就是沒有負反饋信號了,所以R1構成的是電流負反饋而不是電壓負反饋電路。

圖1-65 電流負反饋電路判斷方法示意圖

8.串聯負反饋電路判斷方法

當負反饋信號與輸入信號在不同端點(分別是三極管基極和發射極)加入放大器時,這是串聯負反饋電路,如圖1-66所示。

圖1-66 串聯負反饋電路判斷方法示意圖

1.2.3 電壓串聯負反饋放大器

圖1-67所示是電壓串聯負反饋放大器,這也是一個多級放大器,負反饋電路由電阻R4構成,是一個典型的雙管阻容耦合負反饋放大器。電路中,VT1是第一級放大器的放大管,VT2是第二級放大器的放大管。

圖1-67 電壓串聯負反饋放大器

1.放大器電路

三極管VT1和VT2兩級構成共發射極放大器,兩級放大器之間通過電容C3耦合。

(1)第一級放大器。電阻R1構成VT1固定式基極偏置電路,R2是VT1集電極負載電阻,R3是VT1發射極負反饋電阻。C1是放大器輸入端耦合電容,C3是第一級放大器輸出端耦合電容。

(2)第二級放大器。電阻R5構成VT2固定式基極偏置電路,R6是VT2集電極負載電阻,R7是VT2發射極負反饋電阻,C5是發射極旁路電容,C4是第二級放大器的輸出端耦合電容。

圖1-68所示是兩級放大器三極管直流電流回路示意圖。

11.實用電流回路詳細分析6

圖1-68 兩級放大器三極管直流電流回路示意圖

(3)信號傳輸。這一放大器的信號傳輸過程是:交流輸入信號Ui通過輸入端耦合電容C1加到第一級放大管VT1基極,經放大后從其集電極輸出,通過耦合電容C3加到第二級放大管VT2基極,經VT2放大后從其集電極輸出,通過輸出端耦合電容C4送到后級電路中,Uo是經過這兩級放大器放大后的輸出信號。

圖1-69所示是這一放大器的信號傳輸線路示意圖。

圖1-69 信號傳輸線路示意圖

2.負反饋電路

電阻R4一端接在VT2集電極(第二級放大器的輸出端),另一端接在VT1(第一級放大器)發射極,由于電阻R4跨接在兩級放大器電路之間,所以這是一個環路負反饋電路。圖1-70所示是負反饋信號傳輸線路示意圖。

圖1-70 負反饋信號傳輸線路示意圖

設某瞬間在VT1基極上的信號電壓增大,如圖1-71所示,即為“+”,見圖中標記,這一電路存在下列反饋過程。

圖1-71 反饋分析線路示意圖

12.實用LED電路電流分析

VT1基極電壓↑(用↑表示增大)→VT1基極電流↑→VT1集電極電壓↓(用↓表示減小,共發射極放大器輸出信號電壓與輸入信號電壓相位相反)→VT2基極電壓↓→VT2集電極電壓↑(VT2構成共發射極放大器)→VT1發射極電壓↑(通過反饋電阻R4)→VT1基極與發射極之間正向偏置電壓UBE↓(UBE等于基極電壓UB減發射極電壓UE,發射極電壓UE增大,所以UBE減小)→VT1基極電流↓,所以這是負反饋過程,R4是負反饋電阻。

3.電路分析說明

(1)不存在直流負反饋。由于R4構成的負反饋回路信號要通過電容C3和C4,而C3和C4對直流電流而言為開路特性,這樣直流電流不能構成負反饋回路。

(2)負反饋量。放大器的輸出信號電壓Uo是經過R4和R3分壓之后,作為負反饋信號加到VT1發射極上的。當加到VT1發射極上的信號電壓愈大時,VT1發射極電壓愈高,VT1發射結正向偏置電壓UBE愈小,VT1基極電流下降的量愈多,說明負反饋量愈大,放大器的增益愈小。

1.2.4 電流并聯負反饋放大器

1.電路結構

圖1-72所示是電流并聯負反饋放大器。電路中的VT1和VT2構成第一、二級放大器,它們都是共發射極放大器。Ui為輸入信號,Uo是經過兩級放大器放大后的輸出信號。

圖1-72 電流并聯負反饋放大器

重要提示

這一電路有多個反饋元件,但是只有電阻R2接在兩級放大器的輸入端和輸出端之間,所以它有可能構成環路負反饋電路。

2.直流電路

這是一個典型的雙管直接耦合放大器,其直流電路比較特殊,由于采用直接耦合電路,兩只三極管VT1和VT2之間的直流電路相關。

關于這一放大器的直流電路分析主要說明以下幾點。

(1)R2是VT1基極偏置電阻,為VT1提供基極偏置電流。圖1-73所示是VT1管基極電流回路示意圖,這是一個特殊的偏置電路,偏置電阻R2不是接在直流電源+V端,而是接在VT2發射極上,用VT2管發射極上的直流電壓作為偏置電壓,當沒有VT2管發射極電壓時就沒有VT1管基極偏置電流。R1是VT1集電極負載電阻,同時又是VT2偏置電阻之一。

圖1-73 VT1管基極電流回路示意圖

(2)R3是VT2集電極負載電阻,R4是VT2發射極電阻。

(3)VT2基極偏置電路工作原理是:在放大器接通直流工作電壓后,R1給VT2提供基極偏置電流,使VT2有了發射極電流(圖1-74所示是VT2管基極電流和發射極電流回路示意圖),VT2有了發射極電壓。VT2發射極電壓經R2加到VT1基極,使VT1也獲得基極偏置電流,這樣VT1導通而進入工作狀態。

圖1-74 VT2管基極電流和發射極電流回路示意圖

(4)在靜態下,VT1集電極直流電壓直接加到VT2基極,作為VT2基極偏置電壓。VT2偏置電路可以理解為是分壓式偏置電路,即由電阻R1與VT1導通后的內阻(集電極與發射極之間內阻)構成的分壓式偏置電路,如圖1-75所示。

圖1-75 示意圖

(5)由于VT1集電極和VT2基極之間沒有隔直元件,所以當VT1直流電路發生改變時,必然引起VT1集電極直流電壓變化,而這一電壓的變化直接加到VT2基極,將引起VT2直流工作電流的相應變化。

重要提示

電路中,VT2首先導通,VT1在VT2之后導通,如果VT2不能導通,VT1就不可能導通,因為只有VT2導通后其發射極才有電壓,才會有VT1基極偏置電壓。

3.信號傳輸和交流電路

(1)信號傳輸過程。交流輸入信號Ui經輸入端耦合電容C1耦合,加到第一只放大管VT1基極,經放大后從其集電極輸出,其輸出信號直接耦合到第二只放大管VT2基極,經過VT2放大后從其集電極輸出,通過輸出端耦合電容C4加到后級電路中。圖1-76所示是信號傳輸過程示意圖。

圖1-76 信號傳輸過程示意圖

(2)交流電路。輸入信號在VT1和VT2中得到電壓和電流的雙重放大,因為這兩級都是共發射極放大器。

共發射極放大器的特性是輸出信號電壓與輸入信號電壓相位相反,這樣VT1和VT2每只三極管集電極與基極上的信號電壓相位相反。

(3)元器件作用分析。電路中的C2是直流電路中的濾波、退耦電容。

C3是VT2發射極旁路電容,VT2發射極上的交流信號通過C3直接接電路的地線,使VT2發射極輸出的交流信號不流過發射極電阻R4。

4.負反饋電阻R2分析

這里假設某瞬間在VT1基極上的信號電壓為正,為了分析方便,將電流并聯負反饋電路重畫成如圖1-77所示,則電路存在下列反饋過程。

圖1-77 電流并聯負反饋電路

13.電流產生條件及實用電路分析1

VT1基極電壓增大(圖中用“+”表示增大)→VT1基極電流增大→VT1集電極電壓減小(圖中用“-”表示減小)→VT2基極電壓減小(直接耦合)→VT2發射極電壓減小(發射極電壓跟隨基極電壓)→VT1基極電壓減小(通過電阻R2)→VT1基極電流減小,所以這是一個負反饋電路。

5.電路分析說明

關于這一負反饋電路還要提示以下幾點。

(1)R2有兩個作用:一是為VT1提供基極靜態偏置電流,二是構成負反饋電路。

(2)R2只有直流負反饋作用。R2只對直流產生負反饋作用,對交流信號是沒有負反饋作用的,因為在VT2發射極上接有旁路電容C3,VT2管發射極輸出的交流信號電流通過C3流到地端,如圖1-78所示,這樣VT2發射極上的交流信號電壓為零,R2沒有將交流信號反饋到VT1的輸入端,所以只有直流負反饋作用。另外,VT1和VT2之間采用直接耦合電路,直流電流成反饋回路,所以存在直流負反饋。

圖1-78 交流電流示意圖

(3)電路中如果沒有C3。如果將VT2的發射極旁路電容C3去掉,則R2具有直流和交流雙重負反饋作用,此時VT2發射極上也有交流信號,這一交流信號也能反饋到VT1基極上。

(4)R2阻值對負反饋量的影響。R2的阻值愈大,加到VT1基極的負反饋信號愈小,這樣負反饋量愈小,放大器的增益愈大;反之則相反。

1.2.5 4種負反饋電路知識點“微播”

1.并聯反饋以電流形式輸入到放大器中

從放大器輸出端取出的電壓信號或是電流信號反饋到放大器的輸入端,并不是反饋信號是電壓時就是以電壓的形式輸入到放大器中,也不是反饋信號是電流時就是以電流的形式輸入到放大器中。

重要提示

反饋信號以電流還是電壓形式輸入到放大器中與串聯反饋還是并聯反饋有關,與取出的是電壓還是電流反饋信號無關。

電流并聯負反饋和電壓并聯負反饋均以電流形式輸入到放大器輸入回路中,即只要是并聯負反饋都是以電流形式出現在放大器輸入端的。

圖1-79所示是并聯負反饋電路。電路中R2構成并聯負反饋電路,Us是信號源,Rs是信號源內阻,Is是信號源輸出的信號電流,I1是凈輸入三極管VT1的基極電流,IF是負反饋電流。

圖1-79 并聯負反饋電路

從電路中可以看出,負反饋信號電流IF與信號源電流Is是并聯的形式。

通過定性分析可知,R2構成的是并聯負反饋電路,根據節點電流定律可知,有下列公式成立:

I1=Is-IF

2.串聯反饋以電壓形式輸入到放大器中

電流串聯負反饋和電壓串聯負反饋信號均以電壓形式輸入到放大器輸入回路中,即只要是串聯負反饋電路都是以電壓形式出現在放大器輸入端的。

圖1-80所示是串聯負反饋電路。電路中R3構成電流串聯負反饋電路,Us是信號源電壓,U1是凈輸入到放大器的信號電壓,UF是負反饋信號電壓。

圖1-80 串聯負反饋電路

從電路中可以看到,凈輸入信號電壓U1由下列公式決定:

U1=Us-UF

3.發揮負反饋效果的兩個條件

為了盡可能地發揮負反饋電路的效果,應該盡可能滿足下列兩個條件。

(1)使負反饋深度十分大,即要求是深度很深的負反饋,愈深愈好。因為負反饋深度大后,負反饋放大器的增益下降許多,為此要求放大器的開環增益(沒有加入負反饋時的放大器增益)足夠大。

(2)精心設計負反饋電路,使反饋系數十分穩定,成為常數。只有反饋系數成為常數時,負反饋放大器的增益才穩定。為此,要求負反饋電路中不使用三極管,而使用高穩定的電阻器。

上述兩個條件對各種負反饋電路都適用,是一個普遍性條件。對放大器的諸多指標改善都需要滿足上述兩個條件。

4.負反饋放大器輸入阻抗只受反饋信號輸入方式影響

放大器中加入負反饋電路之后對放大器的輸入阻抗是有影響的。

(1)放大器的輸入阻抗只與負反饋信號加到放大器輸入端的方式相關,即是串聯負反饋還是并聯負反饋,而與電壓負反饋還是電流負反饋無直接關系。

(2)串聯負反饋增大了放大器的輸入阻抗,并聯負反饋減小了放大器的輸入阻抗,負反饋放大器增大或減小放大器輸入阻抗的倍數等于反饋深度。

5.負反饋放大器輸出阻抗只受電壓還是電流反饋信號影響

放大器中加入負反饋電路之后對放大器的輸出阻抗是有影響的。

(1)放大器的輸出阻抗只與電壓還是電流負反饋相關,而與串聯負反饋還是并聯負反饋無直接關系。

(2)電流負反饋增大了放大器的輸出阻抗,電壓負反饋減小了放大器的輸出阻抗,負反饋放大器增大或減小放大器輸出阻抗的程度與反饋深度有關。

6.串聯負反饋對信號源內阻要求

串聯負反饋放大器的負反饋效果能不能發揮得好與信號源內阻相關。

對于串聯負反饋放大器而言,在其他條件相同的情況下,信號源內阻為零時(恒壓源)負反饋效果最好,信號源內阻為無窮大時(恒流源)負反饋將不起作用。換句話講,為了提高串聯負反饋的效果應盡可能減低信號源內阻。

串聯負反饋電路常用于多級放大器中,這時要求前級放大器的輸出電阻小,因為前級放大器的輸出電阻就是后面放大器的信號源內阻。

重要提示

串聯負反饋信號源內阻為零時負反饋效果最好可以這樣理解:對于串聯負反饋而言,負反饋是以電壓形式出現的,凈輸入放大器的信號電壓由下列公式決定:

U1=Us-UF

式中:Us是信號源電壓;U1是凈輸入到放大器的信號電壓;UF是負反饋信號電壓。

從上式中可以看出,當Us穩定不變時,U1才能最大程度地受UF控制,換句話說就是這時負反饋的效果才最好。

7.并聯負反饋對信號源內阻要求

并聯負反饋放大器的負反饋效果能不能發揮得好與信號源內阻相關。

對于并聯負反饋放大器而言,在其他條件相同的情況下,信號源內阻為零時(恒壓源)無負反饋效果,信號源內阻為無窮大時(恒流源)負反饋效果最好。換句話說,為了提高并聯負反饋的效果應盡可能提高信號源內阻。

在多級放大器中,要求前級放大器的輸出電阻大,因為前級放大器的輸出電阻就是后面放大器的信號源內阻。

重要提示

并聯負反饋信號源內阻無窮大時負反饋效果最好可以這樣理解:對于并聯負反饋而言,負反饋是以電流形式出現的,凈輸入放大器的信號電流由下列公式決定:

I1=Is-IF

式中:Is是信號源電流;I1是凈輸入到放大器的信號電流;IF是負反饋信號電流。

從上式中可以看出,當Is穩定不變時,I1才能最大程度地受IF控制,換句話說就是這時負反饋的效果才最好。

并聯負反饋信號源內阻為零時無負反饋效果理解比較容易,因為信號源內阻為零后,加到放大器輸入端的負反饋信號被零內阻的信號短路到地,這樣就無法加到放大器的輸入端,所以這時無負反饋作用。

8.電壓負反饋對負載的要求

對于電壓負反饋放大器而言,由于負反饋是取出的信號電壓,所以放大器負載阻抗大時信號輸出電壓大,這樣負反饋信號電壓就大,負反饋效果就好。

9.電流負反饋對負載的要求

對于電流負反饋放大器而言,由于負反饋是取出的信號電流,所以放大器負載阻抗大時信號輸出電流大,這樣負反饋信號電流就大,負反饋效果就好。

10.單級負反饋和多級負反饋特點

當負反饋電路設在一級放大器中時稱為單級負反饋,當負反饋電路設在多級放大器中時稱為多級負反饋。

對于單級放大器而言,單級負反饋放大器的放大倍數不可能很大,這樣負反饋放大器的開環增益不可能太大,而提高負反饋效果的兩個條件之一就是開環增益足夠大,所以單級放大器的負反饋效果不夠理想。

為了提高放大器的放大倍數,采用多級放大器,這樣多級放大器的放大倍數可以做得很大,在多級放大器中加入環路負反饋電路后,由于多級放大器的開環增益大,所以負反饋效果好。

多級負反饋放大器通常是指兩級或是三級的環路負反饋放大器。

14.電流產生條件及實用電路分析2

重要提示

多級放大器可以實現4種典型的負反饋放大器,但是對于單級負反饋放大器只有下列2種。

(1)電流串聯負反饋放大器;

(2)電壓并聯負反饋放大器。

11.音頻放大器中的負反饋問題

對于音頻放大器,主要是要求減小放大器的非線性失真,因此可以根據對非線性失真的要求來決定反饋深度。

12.測量放大器中的負反饋問題

測量放大器要求有比較高的增益穩定性,而一般測量放大器都是電壓放大器,所以要求它的電壓增益比較穩定,這樣可以采用串聯負反饋電路,以最大限度地通過負反饋電路來穩定測量放大器的電壓增益。然后根據電壓增益穩定性的要求不同,選擇不同的反饋深度,以滿足測量放大器的要求。

13.提高輸入級放大器輸入阻抗的負反饋問題

從負反饋角度來講,提高輸入級放大器輸入阻抗有下面兩種方案。

(1)采用多級負反饋。在多級放大器中,由于放大器的放大倍數大,這樣可以獲得較大的反饋深度,在采用環路負反饋電路后可以將輸入級放大器的輸入阻抗增大許多倍,此時要注意應該使用串聯負反饋電路。

(2)單級負反饋。如果只是提高輸入級放大器的輸入阻抗是沒有必要采用一個多級放大器的,可以采用射極輸出器,或是采用基極自舉電路來提高輸入級放大器的輸入阻抗。

14.寬頻帶放大器的負反饋問題

寬頻帶放大器要求放大器的頻帶寬,負反饋的目的也是為了擴展放大器的頻帶。但是,寬頻帶放大器通常是一個多級放大器,在采用負反饋電路時要注意下列幾點,否則不僅達不到負反饋的目的,還有可能引起低頻和高頻段的自激(成為正反饋),大大降低放大器的性能。

(1)在多級的寬頻帶放大器中,要采用單級的負反饋電路,因為一個單級的負反饋放大器是不會引起低頻和高頻段自激的。

(2)因為單級的負反饋放大器主要有兩種,不要在同一個寬頻帶放大器中連續使用相同的單級負反饋放大器,可以交替使用。例如第一級采用電流串聯負反饋放大器,第二級則采用電壓并聯負反饋放大器。采用這種交替方式的負反饋放大器后,兩級放大器級間阻抗匹配也好,能更好地達到負反饋的效果。

15.開環增益和反饋系數問題

負反饋效果取決于開環增益和反饋系數之積的大小,在開環增益和反饋系數之積確定后就要確定具體的開環增益和反饋系數大小。

當開環增益和反饋系數之積遠大于1后,負反饋放大器的閉環增益約等于反饋系數的倒數。在具體的電路設計中,負反饋放大器的閉環增益是作為要求確定的,是一個已知數。開環增益大了就要求反饋系數小,反之則大。

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