難點電路詳解之負反饋放大器電路(1)

kevinhg發表於2010-11-02
原文網址 : https://blog.csdn.net/kevinhg/article/details/5983074

1 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。 
1.1 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。

1.2 全面瞭解負反饋電路種類
①負反饋種類

電壓負反饋

電壓負反饋是指，從放大器輸出端取出輸出訊號的電壓來作為負反饋訊號，而不是取出輸出訊號的電流來作為負反饋訊號，這樣的負反饋稱為電壓負反饋。如圖中通過電阻R2取出輸出電壓作為電壓反饋訊號。
（１）電壓負反饋能夠穩定放大器的輸出訊號電壓 。
（２）由於電壓負反饋元件是並聯在放大器輸出端與地之間的，所以能夠降低放大器的輸出電阻。

電流負反饋

電流負反饋是指，從放大器輸出端取出輸出訊號的電流來作為負反饋訊號，而不是取出輸出訊號的電壓來作為負反饋訊號，這樣的負反饋稱為電流負反饋。如圖中所示，R3取出輸出訊號電流作為電流反饋訊號。
（１）電流負反饋能夠穩定放大器的輸出訊號電流。
（２）由於電流負反饋元件是串聯在放大器輸出迴路中的，所以提高了放大器的輸出電阻。

串聯負反饋

電壓和電流負反饋都是針對放大器輸出端而言的，指負反饋訊號從放大器輸出端的取出方式。串聯和並聯負反饋則是針對放大器輸入端而言的，指負反饋訊號加到放大器輸入端的方式。
串聯負反饋是指，負反饋電路取出的負反饋訊號，同放大器的輸入訊號以串聯形式加到放大器的輸入迴路中，這樣的負反饋稱為串聯負反饋。如圖所示，放大器輸入阻抗與負反饋電阻串聯，這樣輸入訊號與負反饋訊號以串聯形式加入到放大器中。
（１）串聯負反饋可以降低放大器的電壓放大倍數，穩定放大器的電壓增益。
（２）由於串聯負反饋元件是串聯在放大器輸入迴路中的，所以這種負反饋可以提高放大器的輸入阻抗。

並聯負反饋

並聯負反饋是指，負反饋電路取出的負反饋訊號，同放大器的輸入訊號以並聯形式加到放大器的輸入迴路中，這樣的負反饋稱為並聯負反饋。如圖所示，放大器輸入阻抗與負反饋電阻並聯，這樣輸入訊號和負反饋訊號以並聯形式輸入到放大器中。
（１）並聯負反饋降低放大器的電流放大倍數，穩定放大器的電流增益。
（２）由於並聯負反饋元件是與放大器輸入電阻相併聯的，所以這種負反饋降低了放大器的輸入阻抗。

 

負反饋訊號

前面從電路結構上介紹負反饋電路，下面從參加負反饋的訊號上介紹負反饋，根據參加負反饋的訊號不同，分有下列幾種：
（１）直流負反饋
它是指參加負反饋的訊號只有直流電流，沒有交流電流。直流負反饋的作用是穩定放大器的直流工作狀態，放大器的直流工作穩定了，它的交流工作狀態也就穩定了，所以直流負反饋的根本目的是穩定放大器的交流工作狀態。
（２）交流負反饋
它是指參加負反饋的訊號只有交流電流，沒有直流電流。交流負反饋的作用可以改善放大器的交流工作狀態，從而可以改善放大器輸出訊號的質量。
（３）交流和直流雙重負反饋
在這種負反饋電路中，參加負反饋的訊號是直流和交流，同時具有直流和交流兩種負反饋的作用。

高頻訊號負反饋

它是指只有電路中的高頻訊號參加負反饋，低頻和中頻訊號沒有參加負反饋。同理，還有低頻負反饋和某一頻率訊號進行負反饋的電路等。

本級和大環路負反饋

負反饋電路接在本級放大器輸入和輸出端之間時稱為本級負反饋電路，當負反饋電路接在多級放大器之間時（在前級放大器輸入端和後級放大器輸出端之間），稱為大環路負反饋電路。

②四種負反饋電路
        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。

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