負反饋放大器

在放大器中採用負反饋電路，其目的是為了改善放大器的工作效能，提高放大器的輸出訊號質量。在引入負反饋電路之後，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效能，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定放大器的工作狀態。

正反饋和負反饋概念

放大器的訊號傳輸都是從放大器的輸入端傳輸到放大器輸出端，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訊號作為反饋訊號，再加到放大器的輸入端，與原放大器輸入訊號進行混合，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，輸入訊號Ui從輸入端加到放大器中進行放大，放大後的輸出訊號Uo其中的一部分加到下一級放大器中，另有一部分訊號經過反饋電路作為反饋訊號UF，與輸入訊號Ui合併，作為淨輸入訊號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。這兩種反饋的結果(指對輸出訊號的影響)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，由於它很可可，所以在吃了之後更想吃，這是正反過程。

如圖4-2所示正反饋方框圖，當反饋訊號UF與輸入訊號Ui是同相位時，這兩個訊號混合後是相加的關係，所以淨輸入放大器的訊號UI比輸入訊號Ui更大，而放大器的放大倍數沒有變化，這樣放大器的輸出訊號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

在加入正反饋之後的放大器，輸出訊號愈反饋愈大(當然不會無限制地增大，這一點在後面的振盪器電路中介紹)，這是正反饋的特點。正反饋電路在放大器電路中通常不用，它只是用於振盪器中。

4.負反饋概念

負反饋也可以舉一例說明，一盆開水，當手指不小心接觸到熱水時，手指很快縮回，而不是繼續向裡面伸，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，當反饋訊號UF相位和輸入訊號Ui的相位相反時，它們混合的結果是相減，結果淨輸入放大器的訊號UI比輸入訊號Ui要小，使放大器的輸出訊號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

負反饋的結果使淨輸入放大器的訊號變小，放大器的輸出訊號減小，這等效成放大器的增益在加入負反饋電路之後減小了。當負反饋電路造成的淨輸入訊號愈小，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。

全面瞭解負反饋電路種類

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)電壓並聯負反饋放大器電路。

(2)電壓串聯負反饋放大器電路。

(3)電流並聯負反饋放大器電路。

(4)電流串聯負反饋放大器電路。

負反饋電路分析方法

負反饋電路是初學者比較難學的電路之一，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，那學習將比較輕鬆。

1.瞬時訊號極性分析法

對於負反饋電路工作原理的分析有特定的方法，即採用訊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 瞬時訊號極性分析法示意圖

2.電路分析說明

在採用瞬時訊號極性分析法分析負反饋電路時，要注意以下幾點。

3.負反饋訊號種類分析說明

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

分析參加負反饋的訊號種類時，主要是看負反饋電路特性和整個負反饋迴路的特性，有這些迴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。

電壓並聯負反饋放大器

如圖4-5所示是一級共發射極放大器，它也構成了電壓並聯負反饋放大器。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，Ui是輸入訊號，UO是輸出訊號。由於這是一級共發射極放大器，所以VT1管集電極輸出訊號電壓的相位與基極上輸入訊號電壓相位相反。

圖 電壓並聯負反饋放大器

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介紹，R1是VT1管的集電極-基極負反饋式偏置電阻。這裡根據負反饋電路的分析方法來說明接入這一電阻R1後的電路負反饋過程。

關於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上還並聯了一隻容量很小的電容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構成的是電壓負反饋電路，因為這兩個元將放大器輸出的訊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.並聯負反饋判別方法

見圖4-5所示是並聯負反饋電路，由R1送過來的負反饋訊號是與輸入訊號Ui在基極並聯後加到三極體基極的，所以這是並聯負反饋電路。

根據電壓負反饋和並聯負反饋的判別方法可知，如圖4-5所示電路中的R1和C2構成電壓並聯負反饋電路。

4.2.2 電流串聯負反饋放大器

如圖4-8所示是一級共發射極放大器，R3構成電流串聯負反饋電路。

圖4-8 電流串聯負反饋電路

R3是VT1發射極負反饋電阻，R3接在發射極迴路中，而發射極是這一放大器輸入、輸出迴路共用端，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後，在R3上產生電壓降，這一訊號電壓降就是反饋訊號電壓。

電阻R3上負反饋訊號電壓與輸入訊號相串聯，所以這是串聯負反饋電路。

【負反饋量提示】：

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上的負反饋訊號電壓愈大，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，由於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.接有旁路電容的發射極負反饋電阻電路

三極體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不同，有多種變形電路。

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訊號電流都流過R1到地，R1對直流和交流都存在負反饋作用。加入C1後R1只存在直流負反饋作用，因為交流訊號電流沒有流過R1，所以R1對交流訊號不存在負反饋作用。

從圖中可以看出，C1的容量為47F，對於音訊放大器而言，該電容容量很大了，它對所有頻率音訊訊號呈現很小的容抗，所以它能讓所有頻率的音訊訊號通過。

判斷髮射極電阻存在什麼樣訊號負反饋的方法是：

什麼樣的電流流過發射極電阻，就存在什麼樣訊號電壓，便存在什麼樣的負反饋，所以只要分析是什麼樣的電流流過了發射極電阻即可。

3.部分發射極電阻加旁路電容電路

採用這種發射極電阻設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後，會使放大器的增益下降得太多。

【分析提示】：

對於這種多個發射極電阻串聯電路，分析哪隻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麼，如果只是直流電流流過該電阻，就是隻有直流負反饋。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射極負反饋電阻電路

如果VT1管構成的是高頻放大器(電路中的輸入端耦合電容容量減小几百皮法)，高頻放大器的工作頻率遠高於音訊訊號頻率，由於訊號的頻率本身高，C2容量雖然只有1F，但是容抗已經很小，遠小於發射極負反饋電阻R2，所有的高頻訊號通過C2流到地線。加入了C2之後，R2沒有高頻訊號負反饋作用，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麼型別放大器，瞭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。對音訊訊號而言，C2只對音訊訊號中的高頻訊號進行旁路;對於高頻放大器而言，則對所有的高頻訊號旁路。

5.接有不同容量旁路電容的發射極電阻電路

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後，放大器中負反饋仍然存在，那麼是電流負反饋電路，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.串聯負反饋電路判斷方法

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