负反馈放大器电路（三极管篇）

云彩之巅 2013-10-31

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4.1.3 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4-4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4-4 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	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“?”或“?”号标出，“?”号表示是增大，“?”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
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。

4.2 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。

4.2.1 电压并联负反馈放大器
如图4-5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。

图4-5 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。