反馈有正、负之分,也有直流、交流之分。
1.正反馈的作用
交流正反馈可以提高放大器的增益,使放大器自激为正弦波振荡器。直流正反馈多用于刺激晶体管的开关动作,构成脉冲振荡器。
2.负反馈的作用
负反馈的总体作用是压低放大器的放大能力,以换得下述各种改善效果。
(1)改善非线性放大
交流负反馈可以减小非线性失真,其原理如图3-45所示。
图3-45 负反馈改善非线性失真示意图
晶体管的非线性放大即不均衡放大,会造成输出信号正、负半周不对称。负反馈网络的倒相作用给放大器的输入信号造成反向的预失真,即事先让放大倍数高的半周幅度低于放大倍数低的半周,再被不均衡放大,就会使输出信号的正、负半周达到基本均衡。
负反馈只能是减小或改善失真,不能完全消除失真。如果输出信号没有失真就不能对输入信号造成预失真,所以负反馈是一种反复地自动纠偏调整。
(2)稳定输出、稳定工作点
稳定输出的原理在于负反馈电路的倒相作用,用输出端的异常变化对输入端信号做反向调整,以此对输出端的不稳定变化进行矫正。
电压负反馈取自输出电压,自动调整输出电压,使输出电压稳定于某个量值;电流负反馈取自输出电流,对输出电流做自动调整,使输出电流稳定在某个量值。交流负反馈稳定交流输出,直流负反馈稳定直流输出和工作点,直流稳压电源和恒流源都是依据负反馈原理制作的。
稳定放大器静态工作点(ICQ)的电流负反馈原理:
引起晶体管静态工作点漂移的原因有很多,但环境温度变化是最主要的,如温度上升,使晶体管对温度敏感的参数ICBO、β等发生变化,导致集电极电流IC增加(静态工作点上漂移)。
以电流串联负反馈为例,在图3-34b所示的(共射放大器)直流通路中,当温度升高时,使静态集电极电流IC稍有增加,则发射极电流IE增加,发射极的电位UE上升,但由于UB是固定的,因此UE的增加导致UBE的减小,从而使IB自动减小,牵制了IC的增加,使之基本维持温度升高之前的值。这个变化过程可表示为
温度↑→IC↑→IE↑→UE↑→UBE↓→IB↓→IC↓
稳定放大电路的工作点也可以通过引入电压负反馈来实现。图3-35所示电压并联负反馈放大电路中Rf兼有直流负反馈作用,在图3-36所示的直流通路中,电路中的基极电流为
当温度升高时,使静态集电极电流IC稍有增加,IC在RC上的电压降增大,UCE下降,IB减小,IB的减小牵制了IC的增加,使之基本维持温度升高之前的值。这个变化过程可表示为
温度↑→IC↑→I′CRC↑→UCE↓→IB↓→IC↓(www.daowen.com)
电压负反馈放大器的输出电压稳定,可用于稳压电源,具体内容见本书第6章的“稳压”部分。
(3)展宽频带
放大器的通频带宽度在技术上规定等于放大器幅频特性(表示信号幅度与频率对应特性)曲线0.707位置的频率宽度。
交流负反馈展宽通频带的效果如图3-46所示,其原理就是放大幅度降低,使对应标准的频点展宽。
(4)调整输入、输出电阻
调整原理在于电阻串、并联规律,电阻串联阻值增大,电阻并联阻值减小。
对于输出端,电压负反馈使输出电阻减小、电流负反馈使输出电阻增大。
对于输入端,并联负反馈使输入电阻减小、串联负反馈使输入电阻增大。
图3-46 负反馈展宽通频带示意图
负反馈放大的各种优良特性都是用降低放大能力换取的。负反馈技术应用广泛,诸如自动增益控制、自动音量控制、自动色度控制等各类自动控制、自动调节电路都是以负反馈为核心构成或参照负反馈原理设计的。
【边学边练】
1)按图3-47在实验板上排布元器件,焊接电路。
2)接通12V直流电源后,调整电位器RP1,使集电极电流,ICQ=1.5mA。用万用表的直流电压挡测量此时的UCEO、UBEQ、UEQ。
3)用信号发生器从放大电路的输入端输入lkHz、lOmV的正弦波信号。用双踪示波器,同时观察输入、输出信号的电压波形。如果输出信号电压波形有失真,可适当减小RP1,的值,使输出信号电压波形的失真消失。
4)按示波器显示的输入、输出波形计算放大电路的电压放大倍数Au。
5)缓慢加大输入信号电压ui,的幅度,可以看到,随着输入信号电压幅度的增大,输出信号电压幅度也在增大,直至最后输出信号电压波形出现失真。
6)将电位器RP2逐渐调大,可以看到,随着RP2值的不断增大,输出信号电压波形的失真逐渐消失。
7)测试此时放大电路的工作点,并利用示波器显示的波形计算电路的电压放大倍数Af。
图3-47 负反馈测试电路
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