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4.2 负反馈放大器
4.2.1 反馈及其分类
动画 负反馈类型的判别
反馈：把放大器输出端或输出回路的输出信号通过反馈电路送到输入端或输入回路，与输入信号一起控制放大器的过程。
反馈电路：由电阻或电容等元件组成。
如图4.2.1所示。图中vi为输入信号，vo为输出信号，vf为反馈信号。
反馈的分类及判别方法：
一、正反馈和负反馈
正反馈：反馈信号起到增强输入信号的作用。
判断方法：若反馈信号与输入信号同相，则为正反馈。
负反馈：反馈信号起到削弱输入信号的作用。
判断方法：若反馈信号与输入信号反相，则为负反馈。
二、电压反馈和电流反馈
电压反馈：如图4.2.2(a)所示，反馈信号与输出电压成正比。
判断方法：把输出端短路，如果反馈信号为零，则为电压反馈。
电流反馈：如图4.2.2(b)所示，反馈信号与输出电流成正比。
判断方法：把输出端短路，如果反馈信号不为零，则为电流反馈。
图4.2.2 电压反馈和电流反馈框图 图4.2.3 串联反馈和并联反馈框图
三、串联反馈和并联反馈
串联反馈：如图4.2.3(a)所示，净输入电压由输入信号和反馈信号串联而成。
判断方法：把输入端短路，如果反馈信号不为零，则为串联反馈。
并联反馈：如图4.2.3(b)所示，净输入电流由反馈电流与输入电流并联而成。
判断方法：把输入端短路，如果反馈信号为零，则为并联反馈。
[例4.2.1] 判别图4.2.4(a)和(b)电路中反馈元件引进的是何种反馈类型。
解 (1) 电压反馈和电流反馈的判别
当输出端分别短路后，图(a)中vf消失，而图(b)中，管子的不消失，即vf不等于零，所以图(a)是电压反馈，图(b)是电流反馈。
(2) 串联反馈和并联反馈的判别
当输入端分别短路后，图(a)中vf不消失，图(b)中的vf消失，所以图(a)是串联反馈，图(b)是并联反馈。
(3) 正反馈和负反馈的判别
采用信号瞬时极性法判别，设某一瞬时，输入信号vi极性为正“ ”，并标注在输入端晶体管基极上，然后根据放大器的信号正向传输方向和反馈电路的信号反向传输方向，在晶体管的发射极、基极和集电极各点标注同一瞬时的信号的极性。可见，图(a)中反馈到输入回路的vf的极性是“+”，与输入电压vi反相，削弱了vi的作用，所以是负反馈；而图(b)中，反馈到输入端的极性是“ ”，它削弱了vi的作用，所以也是负反馈。
4.2.2 负反馈对放大器性能的改善
一、提高了放大倍数的稳定性
以图4.2.5电压串联负反馈电路为例作简要说明。由图可知，
反馈电压
反馈系数 (4.2.1)
设——放大器无反馈时的放大倍数；
Vi ——净输入电压；
——加入负反馈后的放大倍数，则
因为
所以
于是有 (4.2.2)
即
可见，是的 倍，愈大，比就愈小。
：放大器的反馈深度。如果负反馈很深，即时，则
(4.2.3)
可见，在深度负反馈条件下，反馈放大器的放大倍数Avf仅取决于反馈系数F，而与Av无关。当晶体管参数、电源电压、环境温度及元件参数发生变化时，负反馈放大器的放大倍数受其影响很小，基本不变，从而使放大倍数稳定性获得了提高。
结论：负反馈使放大器放大倍数减小(1 FAv)倍；在深度负反馈条件下负反馈放大器的放大倍数很稳定。
二、改善了放大器的频率特性
由图4.2.6可见，无反馈时，中频段的电压放大倍数为，其上、下限频率分别为和。加入负反馈后，中频段的电压放大倍数下降到。而高频段和低频段由于原放大倍数较小其反馈量相对于中频段要小，因此放大倍数的下降量相对中频段要少，使放大器的频率特性变得平坦。即通频带展宽了，使放大器的频率特性得到改善。
三、减小了放大器的波形失真
动画 负反馈对放大器波形的改善
在图4.2.7中。设无反馈时，输入信号vi为正弦波（A半周与B半周一样大），由于晶体管特性曲线的非线性，放大器输出信号vo发生了失真，出现了A半周大、B半周小的波形。加入负反馈后，反馈信号vf与输入信号vi进行叠加产生一个A半周小、B半周大的预失真信号vi，再经放大器放大，由于放大器对A半周放大能力较大，从而使输出信号vo中A半周与B半周的差异缩小了，因此放大器的输出波形得到了改善。
四、改变了放大器的输入电阻、输出电阻
放大器引入负反馈后，输入电阻的改变取决于反馈电路与输入端的联接方式；输出电阻的改变取决于反馈量的性质。
1．输入电阻的改变
对于串联负反馈，在输入电压vi不变时，反馈电压vf削减了输入电压vi对输入回路的作用，使净输入电压vi减小，致使输入电流减小，相当于输入电阻增大。即串联负反馈增大输入电阻。
对于并联负反馈，在输入电压vi不变时，反馈电流的分流作用致使输入电流增加，相当于输入电阻减小。即并联负反馈减小输入电阻。
2．输出电阻的改变
电压负反馈维持输出电压不受负载电阻变动的影响而趋于恒定，说明输出电阻比无反馈时输出电阻要小；而电流负反馈维持输出电流不受负载电阻变动的影响而趋于恒定，说明输出电阻比无反馈时输出电阻要大。即电压负反馈使输出电阻减小；电流负反馈使输出电阻增大。
结论，放大器引入负反馈后，使放大倍数下降；但提高了放大倍数的稳定性；扩展了通频带；减小了非线性失真；改变了输入、输出电阻。
4.2.3 射极输出器
一、反馈类型
电路如图4.2.8所示。其反馈信号vf取自发射极，若输出端短路，则vf 0，所以是电压反馈。用瞬时极性法判别，可得vb和ve（即vf）极性相同，反馈信号削弱了输入信号的作用，所以是负反馈。在输入回路中vi vbe vf ，所以是串联反馈。综合看来，电路的反馈类型为电压串联负反馈放大器。
由于信号是从晶体管基极输入、发射极输出，集电极作为输入、输出公共端，故为共集电极电路，又称为射极输出器。
图4.2.8 射极输出器 图4.2.9 交流通路
二、性能分析
交流通路如图4.2.9所示。
1．电压放大倍数
由图4.2.9可知，
Vbe一般很小，则
于是电压放大倍数为
(4.2.4)
可见，射极输出器的输出电压近似等于输入电压，电压放大倍数约等于1，而且输出电压的相位与输入电压相同，故又称射极跟随器。
2．输入电阻和输出电阻
(1) 输入电阻
设，忽略的分流作用，则输入电阻为
由于，于是，如果考虑的分流作用，则实际的输入电阻为
(4.2.6)
由此可见，与共射极放大电路相比，射极输出器的输入电阻高得多。为了充分利用输入电阻高的特点，射极输出器一般不采用分压式偏置电路。
(2) 输出电阻
电路如图4.2.10所示，设vs 0，令，不计，则输出端外加交流电压vo产生的电流ie为
于是得该支路的输出电阻为
考虑Re时，射极输出器的输出电阻为
(4.2.7)
如果信号源内阻很小，则；若，则射极输出器的输出电阻近似为
(4.2.8)
上式表明，输出电阻ro比rbe还要小几十倍。所以射极输出器的输出电阻是很小的。
三、结论
射极输出器具有输入电阻大，输出电阻小；电压放大倍数略小于但近似等于1；输出电压的相位与输入电压相同的特点。输出电流是输入电流的倍，所以具有电流放大和功率放大能力。
四、应用
利用输入电阻大的特点，作为多级放大器的输入级，以减小对信号源的影响；利用输出电阻小的特点，作为多级放大器的输出级，以提高带负载的能力；还可用作阻抗变换器，以实现级间阻抗匹配；作为隔离级，减少后级对前级的影响。

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