详解负反馈放大器电路

1 / 1 难点电路详解之负反馈放大器电路 1 负反馈放大器 在放大器中采用负反馈电路，其目的是为了改善放大器的工作性能，提高放大器的输出信号质量。在引入负反馈电路之后，放大器的增益要比没有负反馈时的增益小，但是可以改善放大器的许多性能，主要有四项：减小放大器的非线性失真、扩宽放大器的频带、降低放大器的噪声和稳定放大器的工作状态。 1.1 正反馈和负反馈概念 放大器的信号传输都是从放大器的输入端传输到放大器输出端，但是反馈过程则不同，它是从放大器输出端取出一部分输出信号作为反馈信号，再加到放大器的输入端，与原放大器输入信号进行混合，这一过程称为反馈。 ①反馈方框图 如图1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其中的一部分加到下一级放大器中，另有一部分信号经过反馈电路作为反馈信号UF，与输入信号Ui合并，作为净输入信号VI加到放大器中。

图1 反馈方框图 ②反馈种类 反馈电路有两种：正反馈电路和负反馈电路。这两种反馈的结果（指对输出信号的影响）完全相反。

③正反馈概念 正反馈可以举一个例子来说明，吃某种食品，由于它很可可，所以在吃了之后更想吃，这是正反过程。 如图2所示正反馈方框图，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，所以净输入放大器的信号UI•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。 图2 正反馈方框图 在加入正反馈之后的放大器，输出信号愈反馈愈大（当然不会无限制地增大，这一点在后面的振荡器电路中介绍），这是正反馈的特点。正反馈电路在放大器电路中通常不用，它只是用于振荡器中。

④负反馈概念 负反馈也可以举一例说明，一盆开水，当手指不小心接触到热水时，手指很快缩回，而不是继续向里面伸，手指的回缩过程就是负反馈过程。 如图3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UI比输入信号Ui要小，•使放大器的输出信号Uo减小，引起放大器电路这种反馈过程的电路称为负反馈电路。

图3 负反馈方框图 ⑤反馈量 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。 正反馈也有同样的正反馈量问题。

1.2 全面了解负反馈电路种类 ①负反馈种类 电压负反馈

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。如图中通过电阻R2取出输出电压作为电压反馈信号。 （１）电压负反馈能够稳定放大器的输出信号电压 。 （２）由于电压负反馈元件是并联在放大器输出端与地之间的，所以能够降低放大器的输出电阻。

电流负反馈 电流负反馈是指，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。如图中所示，R3取出输出信号电流作为电流反馈信号。 （１）电流负反馈能够稳定放大器的输出信号电流。 （２）由于电流负反馈元件是串联在放大器输出回路中的，所以提高了放大器的输出电阻。

串联负反馈 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。 串联负反馈是指，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。 （１）串联负反馈可以降低放大器的电压放大倍数，稳定放大器的电压增益。 （２）由于串联负反馈元件是串联在放大器输入回路中的，所以这种负反馈可以提高放大器的输入阻抗。

并联负反馈

并联负反馈是指，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。如图所示，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。 （１）并联负反馈降低放大器的电流放大倍数，稳定放大器的电流增益。 （２）由于并联负反馈元件是与放大器输入电阻相并联的，所以这种负反馈降低了放大器的输入阻抗。

负反馈信号

前面从电路结构上介绍负反馈电路，下面从参加负反馈的信号上介绍负反馈，根据参加负反馈的信号不同，分有下列几种： （１）直流负反馈 它是指参加负反馈的信号只有直流电流，没有交流电流。直流负反馈的作用是稳定放大器的直流工作状态，放大器的直流工作稳定了，它的交流工作状态也就稳定了，所以直流负反馈的根本目的是稳定放大器的交流工作状态。 （２）交流负反馈 它是指参加负反馈的信号只有交流电流，没有直流电流。交流负反馈的作用可以改善放大器的交流工作状态，从而可以改善放大器输出信号的质量。 （３）交流和直流双重负反馈 在这种负反馈电路中，参加负反馈的信号是直流和交流，同时具有直流和交流两种负反馈的作用。 高频信号负反馈 它是指只有电路中的高频信号参加负反馈，低频和中频信号没有参加负反馈。同理，还有低频负反馈和某一频率信号进行负反馈的电路等。 本级和大环路负反馈 负反馈电路接在本级放大器输入和输出端之间时称为本级负反馈电路，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。

②四种负反馈电路 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四种电路： （1）电压并联负反馈放大器电路。 （2）电压串联负反馈放大器电路。 （3）电流并联负反馈放大器电路。 （4）电流串联负反馈放大器电路。 1.3 负反馈电路分析方法 负反馈电路是初学者比较难学的电路之一，如果掌握了基本的电路分析方法和四种典型的负反馈电路工作原理，那学习将比较轻松。

①瞬时信号极性分析法 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。如图4所示是一种负反馈电路，以该电路为例介绍这种电路分析方法中。

图4 瞬时信号极性分析法示意图 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

第二步分析基极电流情况 分析基极信号电压在增大时，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，PNP型三极管是基极电压增大基极电流减小

第三步分析信号传输线路有关点电压相位

”号表示是减小，一直分析到放大器输出端，标出输出信号的相位。这一电路中，集电极电压为减小，因为共发射极放大器集电极电压相位与基极电压相位相反-”号表示是增大，“+”号标出，“-”或“+沿放大器中信号传输线路，一步一步分析各点信号电压的相位是增大还是减小，并在各点上用“ 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，分析对电流产生什么影响，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。这一电路中，通过电阻R1将集电极电压加到基极，使基极电压减小，基极电流减小，所以是负反馈 ②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。

一个关键点 找出放大器电路中的负反馈元件是分析电路的一个关键之处，有一个方法可以解决这一问题，即凡是跨接放大器输入端和输出端之间的元件均是构成反馈电路的元件，在多级放大器电路用这种方法找出负反元件更加方便。 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加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。

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大小变化对基极电流的大小影响，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，引起基极电流减小变化，当发射极信号电压增大时，引起基极电流减小变化，当发射极信号电压减小时，引起基极电流的增大变化。对于ＰＮＰ型三极管，上述电压变化而引起的电流变化全部相反。 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。如若在分析过程中，有两次将这一问题搞错，最后的结果是正确的，但分析过程是错误的。 一个方便的方法 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，但是设为负对电路分析不太方便，所以通常是设为正。 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。

③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，如是直流信号还是交流信号，对交流信号而言是低频还是高频信号，还是某一特定频率的信号。 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，有这些回路特性决定了负反馈的种类，主要有下列几种情况。 没有隔直元件 若整个负反馈回路中没有隔直元器件（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是直流信号。 反馈电路中存在交流旁边情况 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，但当它上并联发射极旁路电容时，就只存在直流负反馈，而没有交流负反馈了。

反馈电路中的存在选频

当负反馈回路存在具有选频特性的电路时，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。 2 四种典型负反馈放大器 典型负反馈放大器的共有四种，其他负反馈放大器的电路会有一些变化，但都从本质上离不开这四种典型电路，所以必须掌握这四种负反馈放大器工作原理。

2.1 电压并联负反馈放大器 如图5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，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管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。