负反馈稳定放大器增益原理浅析

"反馈"在电子中引入负反馈可以变输入(输出)电阻、的实用型放大电路都是带反馈的电路，这里仅就负反馈如何稳定放大器增益基本原理作浅析。
    

一、稳定电路的直流工作点

     我们知道，放大电路中晶体管的直流工作点变化是导致放大电路增益变化的一个重要原因，若想获得一个稳定的工作点，就需要采用适当的偏置电路并加入负反馈电路(见图1所示)，工作原理如下。

    

当温度升高时，晶体管的Iceo、p增加，lc也随着变大。为保持lc基本不变，就要使Ib随Ic的增加而减小。为了使l b减小，必须减小Vbe，这可采取固定Vb，而增大Vo的亦法来减小Vbe。为了改变Ve，在射极电路中串接一个电阻Re，这样当温度升高时，Ic增大，Ve：Ie×Re≈Ic×Re也随之增大。若Vb基本不变，则Vo的上升使Vbe减小，导致I
     b和Ic减小，即达到自动维持Ic基本不变、稳定静态工作点的目的，反馈过程归纳如下：

    

    

图1电路实际上是一个直流电流负反馈电路，由于引进了电阻Re，把直流电流le的变化反馈到输入回路，从而使电路工作点稳定。但引入Re后，不仅对直流起负反馈作用，对交流信号同样也起反馈作用，这样会使电压放大倍数降低，为了克服这一缺点，通常在Re两端并联一个电容Ce。

    

除了温度变化的影响以外，电源压Vcc的变化也同样会造成工作点的变化，使放大器的增益变化。仍以图1例，当电源电压Vcc减小时，由于Vb减小并引起了Vbe的减小，最后使IeQ减小。因此，为了提高工作点的稳定性，除了采用稳定工作点的偏置电路以外，放大器的电源还需要采用稳压电源。

    

二、稳定交流信号的增益．

    

放大器仅仅具有稳定的工作点还是不够的，在某些情况(如RL变化)下，即使工作点稳定，其增益仍要发生变化。增。益采用交流负反馈问题。在这个电路里，由于R1跨接在输出端与晶体管T1的发射极之间，因此输出电压Vo的一部分能够通过R1加在Re上，从而构成了反馈，利用瞬时极性法进行分析如下：

    

假设在放大器的输入端加上一个随时间上升的正电压Vi，则可得到如下反馈过程

    

    

    

因为在输入回路里，Vi使Vbel↑，Vf使Vbel↓，显然反馈电压有削弱原输入信号的作用，所以为负反馈。由图2可知：Vf=Fv×Vo，式中Fv：Rel／(Rel+Rf)称为电压反馈系数，用来表示电压反馈的强弱，Fv越大，则表示反馈越强。

    

下面分析一下引入负反馈后对放大器增益的影响，在没有反馈时，放大器的增益为Av=Vo／Vbe，引入反馈后的增益Avf=Vo／Vi，由于引入负反馈后，放大器的增益要降低，其值为无反馈增益时的1／(1+AvFv)。例如图2中放大器的Av=1
     000，Fv=I／100，则Avf=Av／(1+AvFv)=1 000／(1+1 0)≈1 00，通常称1+AvFv为反馈深度，它是负反馈电路中一个重要的参数。

    

增益的降低是引入负反馈带来的弊端，但为此却能改善放大器的许多性能，这才是我们所希望的，下面具体分析加入负反馈后增益的稳定过程。

    

设输入电压Vi为某一固定数值，并且忽略Rb的分流作用。当负载电阻RL由于某种原因变小，则输出电压而Vo减小T1输入回路Vt电压Vbe1=Vi-Vf增加，这样则使Vo增加而趋于原来的值，达到了稳定电压增益的目的。

    

以上是定性分析放大器增益的稳定过程，下面再研究一下在深度负反馈情况下放大器的增益取决哪些因素。由公式Avf=Av／(1+AvFv)可知、，当AvFv>>I即反馈深度1+AvFv≈AvFv时，AVf=Av／(1+AvFv)≈Av／AvFv≈1／Fvo此式说明在负反馈很深的情况时，放大器的增益仅仅取决于反馈本身的参数，而与放大电路的Av无关。也就是说，在放大器中影响Av的各种因素，如p、Vbe等，在深度负反馈时都变成了无关的因素，这样就大大提高了增益的稳定度。因此，对负反馈放大电路的设计总是力求满足AvFv>>l这个条件，同时又不致因为Fv过大使增益降低太多(∵Avf≈1／Fv)，从而也保证了对放大器增益的要求。另外，反馈网络也要选择性能稳定、质量优良的电阻、电容元件，而且一般不采用有源电路。
     三、小结

     负反馈在放大电路中的应用极为广泛，电路形式繁多，根据反馈电路与输出回路及输入回路的连接方式不同，稳定的对象和稳定的程度也有所不同，需要进行具体分析。一般说来，要稳定直流量，应引入直流负反馈；要改善交流性能(如稳定A、展宽频带、减小失真等)，应引入交流负反馈；在负载变化时，若想使Vo稳定，应引入电压负反馈：若想使Io稳定，应引入电流负反

    

应注意一点的是，引入负反馈可以改善电路的性能，且改善的程度和反馈深度有着紧密的关系，一般说来放大倍数损失多少倍性能也提高同样的倍数。然而若处理不当，则电路将产生自激振荡使改善性能的愿望落空，为了实现既改善性能又避免自激振荡的目的，应采用相位补偿技术(一般用后补偿)，限于篇幅，这里就不赘述了。