难点电路详解之负反馈放大器电路(1)

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。