详解负反馈放大器电路

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

图5 电压并联负反馈放大器

①负反馈元件确定方法

根据接在放大器输出端与输入端之间的元器件可能是负反馈元器件这一判断方法，从电路中可以看出，接在输入端VT1管基极和输出端VT1管集电极之间的元件有R1和C2两个，所以这两个元件有可能构成负反馈电路。其他元器件都不是接在放大器的输入端和输出端之间，没有构成负反馈电路的可能，这样分析负反馈电路时重点是R1和C2。

②负反馈电阻R1分析

前面在基极偏置电路中已经介绍，R1是VT1管的集电极－基极负反馈式偏置电阻。这里根据负反馈电路的分析方法来说明接入这一电阻R1后的电路负反馈过程。

设某瞬间在VT1管基极上的信号电压增大，用＋号表示，由于VT1管是NPN型三

极管，所以当基极信号电压在增大时其基极电流在增大。另外，由于VT1管接成

共发射极放大器，它的反相作用使VT1管集电极输出信号电压在减小，用－号表

示，如图所示。这一负极性输出信号电压通过电阻R1加到VT1管的基极，造成

VT1管基极上的信号电压在减小，使净输入VT1管基极的信号电流减小，所以这

是负反馈过程，R1是负反馈电阻。

关于这一负反馈电路还要说明以下几点。

R1电路特征电阻R1一端接在放大器的输出端（集电极），另一端接在输入端（基极），所以R1构成反馈电路，由分析可知是负反馈，所以R1是负反馈电阻。

电路分析的另一种表示方法这一负反馈电路的工作过程还可以这样说明：设VT1管基极信号电压↑→VT1管基极电流↑（VT1是NPN 型三极管）→VT1管集电极电流↑（集电极电流受基极电流控制）→VT1管集电极信号电压↓（集电极信号电压与电流之间成反相关系）→VT1管基极信号电压↓（通过电阻R1）→VT1管基极电流↓，所以这是负反馈过程。

假设VT1基极电压下降分析方法这一负反馈电路的工作过程还可以设VT1管基极信号电压减小来说明：设某间VT1管的基极信号电压↓→VT1管基极电流↓（VT1管基极电流减说明信号的负半周幅度在增大）→VT1管集电极电流↓→VT1管集电极信号电压↑→VT1管基极信号电压↑（通过电阻R1）→VT1管基极电流↑（说明负半周周的幅度在减小，使净输入VT1管基极的负半周信号在减小），所以这是负反馈过程。

直流和交流双重负反馈由于电阻接在VT1管的基极与集电极之间，在R1回路中没有隔直流的元件，这样从VT1管集电极反馈到VT1管基极的电流，可以是直流电流，也可以是交流信号电流，这样上述负反馈过程的分析同时适合于直流和交流，所以R1对直流和交流信号都存在负反馈作用，是一个直流和交流双重负反馈电路。

负反馈量R1阻值大小对负反馈量的影响是这样：当R1阻值大时，从VT1管集电极加到VT1管基极的负反馈信号就小，若大到极限情况时R1开路，此时没有负反馈信号加到VT1管的基极，便不存在负反馈。所以在这种负反馈电路中，负反馈电阻R1阻值愈大，负反馈量愈小，放大器的增益愈大。

在故障检修中，如果感觉放大器的放大量稍差点，此时可以通过减小负反馈提高放大器放大能力的简单方法来解决。

频率影响由于电阻R1对不同频率的交流信号存在相同的阻值，所以对交流信号的频率没有选择特性，这样R1对所有频率的交流信号存在相同的负反馈作用。

③高频负反馈电容C2分析

从电路中可以看出，在负反馈电阻R1上还并联了一只容量很小的电容C2 ，对C2的负反馈过程分析同电阻R1的分析过程是一样的，但电容器和电阻器的特性不同，所以这一电容的负反馈原理有所不同，主要说明以下几点。

不存在直流负反馈电容器具有隔直作用，这样VT1管集电极上的直流电压不能通过C2负反馈到VT1管基极，所以C2不存在直流负反馈的作用。

不存在音频负反馈VT1管构成的是音频放大器，而C2的容量只有100ｐＦ，这么小的电容对音频信号的容抗是很大的而相当于开路，音频信号也不能通过C2加到VT1管基极，所以C2对音频信号也不存在负反馈的作用。

只存在高频负反馈作用C2对于比音频更高的信号其容抗很小，所以集电极上的这种高频信号可以通过C2加到基极，这样C2只对频率很高的信号具有负反馈作用。

在放大器中，会产生一些高频自激现象，一旦出现这种高频自激，放大器就不能正常工作了，为此要设C2这样的高频负反馈电容。由于C2对这种高频信号具有强烈的负反馈作用，使放大器对这种高频信号的放大倍数很小，这样达到消除放大器高频自激的目的。音频放大器电路中，像C2这种作用的电容称为消振电容。

④电压负反馈判别方法

电路中R1和C2构成的是电压负反馈电路，因为这两个元将放大器输出的信号电压反馈到放大器的输入端，所以称为电压负反馈电路。

对这种电压负反馈电路的判断方法是这样：如若将放大器的输

出端对地交流短接后，放大器中不存在负反馈了，那么这是电

压负反馈电路。4-6所示电路，若将输出端对地交流短接后，

VT1管集电极交流接地，此时交流输出信号UO等于零，R1没有

交流信号加到VT1管的基极上，电路不存在负反馈信号，所以

这是电压负反馈电路。

⑤并联负反馈判别方法

见图5所示是并联负反馈电路，由R1送过来的负反馈信号是与输入信号Ui 在基极并联后加到三极管基极的，所以这是并联负反馈电路。

当负反馈信号是从三极管基极加到放大器输入端时，为并联负反馈电路，如图4-7

所示。

由于输入信号Ui和R1加来的负反馈信号都是从VT1基极加入三极管的，这两个

信号是并联的关系，所以称为并联负反馈电路。

图7 并联负反馈电路判断方法

示意图

根据电压负反馈和并联负反馈的判别方法可知，如图4-5所示电路中的R1和C2构成电压并联负反馈电路。

2.2 电流串联负反馈放大器

如图8所示是一级共发射极放大器，R3构成电流串联负反馈电路。

图8 电流串联负反馈电路

R3是VT1发射极负反馈电阻，R3接在发射极回路中，而发射极是这一放大器输入、输出回路共用端，所以R3是接在放大器的输入端和输出端之间的，它有可能构成负反馈电路。

1．负反馈电路分析

VT1发射极电流流过电阻R3后，在R3上产生电压降，这一信号电压降就是反馈信号电压。

负反馈

过程分

析

假设某瞬间VT1基极信号电压增大，这导致VT1基极电流增大，使VT1发射极信号电流增大，发射极电流

流过电阻R3，使R3上的信号压降增大，即VT1发射极信号电压增大，这导致VT1正向偏置电压（基极与发

射极之间电路）减小，使VT1基极电流减小，所以这是负反馈过程，R3构成的是负反馈电路

电阻R3上负反馈信号电压与输入信号相串联，所以这是串联负反馈电路。

【负反馈量提示】：

这种负反馈电路中，如果VT1发射极电流大小不变，负反馈电阻R3愈大，在R3上的负反馈信号电压愈大，使VT1基极电流减小量愈大，即负反馈量愈大，放大器的增益愈小，反之则相反。电路中，由于直流和交流电流都流过了负反馈电阻R3，所以R3对直流和交流都存在负反馈作用。

2．接有旁路电容的发射极负反馈电阻电路

三极管发射极电阻构成的是电流串联负反馈电路，这一电路根据是否接有发射极旁路电容和该电容容量大小不同，有多种变形电路。

如图4-9所示是接有旁路电容的发射极负反馈电阻电路，这也

是一级音频放大器。

在发射极负反馈电阻R1上并联了一只容量比较大的旁路电容

C1，其容抗远比发射极电阻R1的阻值小，VT1发射极输出的交

流信号电流全部通过C1到地，而不能流过R1。

图4-9 接有旁路电容的发射极负反馈电阻电路

R1是发射极负反馈电阻，没有接入C1时VT1发射极流出的直流电流和交流信号电流都流过R1到地，R1对直流和交流都存在负反馈作用。加入C1后R1只存在直流负