資料介紹
負反饋放大電路的四種基本類型1.電壓反饋和電流反饋
若反饋信號取自輸出電壓信號,則稱為電壓反饋;若反饋信號取自輸出電流信號,則稱為電流反饋。
通常,采用將負載電阻短路的方法來判別電壓反饋和電流反饋。具體方法是:若將負載電阻RL短路,如果反饋作用消失,則為電壓反饋;如果反饋作用存在,則為電流反饋。
2.串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋
若反饋信號與輸入信號在基本放大電路的輸入端以電壓串聯(lián)的形式迭加,則稱為串聯(lián)反饋;若反饋信號與輸入信號在基本放大電路的輸入端以電流并聯(lián)的形式迭加,則稱為并聯(lián)反饋。
根據(jù)電壓/電流和串聯(lián)/并聯(lián)反饋,可構成電壓串聯(lián)、電壓并聯(lián)、電流串聯(lián)和電流并聯(lián)四種基本類型。四種負反饋放大電路的方框圖如圖所示。
負反饋放大電路圖(一)
電路原理:圖示為一種采用負反饋方式的寬帶放大電路,該電路放大器均采用變壓器耦合方式,放大部分采用場效應晶體管和晶體三極管相結合的方式。電路中,輸入信號經(jīng)耦合電容器加到變壓器TI繞組的中心抽頭,再經(jīng)變壓器T2的初級繞組加到場效應晶體管的柵極上,這種方式具有阻抗轉換的功能,將50n輸入阻抗提高到200n,變壓器Tz的次級繞組又是VT1的滿極負載,放大器的增益取決于T2的次級繞組(25/3=8,33)。VT2是射極輸出放大器方式,通過線圈抽頭的選擇可得到5011的輸出阻抗。
負反饋放大電路圖(二)
圖1為兩級共射放大電路,圖2為帶有電壓串聯(lián)負反饋的兩級共射放大電路,其反饋網(wǎng)絡由R11,C6,R4組成,它可構成交流負反饋電路。
靜態(tài)工作點分析
由于采用的是交流負反饋,理論上分析加入反饋網(wǎng)絡后電路的直流工作狀態(tài)應該不變。在Protel99se平臺上,選擇Simulate下拉菜單,點擊Run項,在*.sdf圖下方點擊OpraTIngPoint就可顯示圖1和圖2電路的靜態(tài)工作點,發(fā)現(xiàn)兩個電路的靜態(tài)工作點是相同的,這與理論分析結果一致。
負反饋放大電路圖(三)并聯(lián)負反饋放大器
如圖3-33所示為常見并聯(lián)負反饋放大器。其中電阻器R為電壓負反饋元件,電阻器R的左端直接與輸入端相連,右端又直接與輸出端相連,將輸入與輸入回路聯(lián)系起來了。
圖3-33 常見并聯(lián)負反饋放大器
首先假設某瞬時輸入信號為正極(+),由于共發(fā)射極晶體管放大器輸出的電壓極性與輸入的相反,為負極(-),通過反饋元件R,將負極性的反饋信號加到基極(b),與信號源假設極性相反,使電壓減小,所以反饋元件R為負反饋。然后,將放大器的輸出端對地交流短接,通過電容器C2晶體管集電極就會交流接地,此時就沒有信號通過負反饋元件R反饋到晶體管基極上,電路就不存在負反饋信號了,所以這是電壓負反饋電路。
負反饋放大電路圖(四)串聯(lián)負反饋放大器
如圖3-34所示為常見串聯(lián)負反饋放大器。其中電阻器R為電流負反饋元件,因為它既屬于輸入回路,又屬于輸出回路,將輸入與輸出回路聯(lián)系起來了。
圖3-34 常見串聯(lián)負反饋放大器
首先假設某瞬時輸入信號為正極(+),由于發(fā)射極(e)的電壓極性與基極(b)相同,也為正極(+),提高了晶體管發(fā)射極的電位。因為,晶體管發(fā)射結電壓等于輸入電壓Ube=U- Uf,通過反饋元件R,削弱輸入信號Ube的電壓,所以反饋元件R為負反饋。負反饋電阻器R是用于穩(wěn)定放大器,該電阻值越大,整個放大器的放大倍數(shù)越小。與負反饋電阻器R并聯(lián)電容器C是去耦合電容器,相當于將發(fā)射極(e)的交流短路,使交流信號無負反饋作用,從而獲得較大的交流放大倍數(shù)。
負反饋放大電路圖(五)多級負反饋放大器
如圖3-35所示為常見的多級負反饋放大器,電阻器R為兩級放大器之間的反饋元件,假設某瞬時輸入信號為正極(+),晶體管VT1和VT2各極電壓極性如圖所示。由于晶體管VT2的集電極輸出的信號極性為正極(+),經(jīng)反饋元件R反饋到晶體管VT1的發(fā)射極上的信號極性也為正極(+),提高了晶體管VT1發(fā)射極的電位,從而削弱了凈輸入信號Ube,故為負反饋。
圖3-35 多級負反饋放大器
(1)多級負反饋放大器的直流/交流反饋的判斷
根據(jù)反饋信號的交直流性質(zhì),可以分為直流反饋和交流反饋。如果反饋信號中只包含直流成分則稱為直流反饋;若反饋信號中只有交流成分,則稱為交流反饋。很多情況下,交直流兩種反饋都有。
如圖3-36所示為實用多級負反饋放大器,在圖3-36 (a)所示電路中,設晶體管VT2發(fā)射極的旁路電容器C2足夠大,可認為電容器兩端的交流信號基本為零,則從晶體管VT2的發(fā)射極通過電阻器R引回到晶體管VT1基極的反饋信號中將只有直流成分,因此電路中引入的是直流反饋。在圖3-36 (b)所示電路中,從輸出端通過電容器C和電阻器R將反饋引回到晶體管VT1的發(fā)射極,由于電容器的隔直作用,反饋信號中將只有交流成分,所以這個反饋是交流反饋。
直流負反饋的作用是穩(wěn)定靜態(tài)工作點,而對于放大器的各項動態(tài)性能,如放大倍數(shù)、通頻帶、輸入及輸出電阻等則沒有影響。各種不同類型的交流負反饋將對放大電路的各項動態(tài)性能產(chǎn)生不同的影響,是用以改善電路交流性能的主要手段。
(2)多級負反饋放大器的電流/電壓反饋的判斷
根據(jù)反饋信號在放大器輸出端采樣方式的不同,可以分為電壓反饋和電流反饋。如果反饋信號取自輸出電壓,稱為電壓反饋;如果反饋信號取自輸出電流,則稱為電流反饋。
在圖3-36 (a)的電路中,如果去掉旁路電容器C2,則反饋信號與輸出回路的電流成正比,因此是電流反饋。在圖3-36 (b)的電路中,反饋信號與輸出電壓成正比,屬于電壓反饋。
圖3-36 兩種多級負反饋放大器
放大器中引入電流負反饋,將使輸出電流保持穩(wěn)定,其結果是提高了輸出電阻;引入電壓負反饋,將使輸出電壓保持穩(wěn)定,其結果是降低了電路的輸出電阻。
為了判斷放大電路中引入的反饋是電壓反饋還是電流反饋,一般可假設將輸出端交流短路,即令輸出電壓等于零,觀察此時是否仍有反饋信號,如果反饋信號不復存在,則為電壓反饋;否則就是電流反饋。
(3)多級負反饋放大器的串聯(lián)/并聯(lián)反饋的判斷
根據(jù)反饋信號與輸入信號在放大電路輸入回路中求和形式的不同,可以分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。
如果反饋信號與輸入信號在輸入回路中以電壓形式求和,即反饋信號與輸入信號串聯(lián),則稱為串聯(lián)反饋;如果二者以電流形式求和,即反饋信號與輸入信號并聯(lián),則稱為并聯(lián)反饋。
在圖3-36 (b)所示電路中,晶體管VT1的基極和發(fā)射極之間的凈輸入電壓Ube等于外加輸入電壓與反饋電壓之差,即Ube=U- Uf,說明反饋信號與輸入信號以電壓形式求和,因此屬于串聯(lián)反饋。在圖3-36 (a)所示電路中,假設去掉旁路電容器C2,晶體管VT1的基極電流等于輸入電流與反饋電流之差,即Ib=Ii-If,也就是說,反饋信號與輸入信號以電流形式求和,所以是并聯(lián)反饋。
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