【任务描述】

（1）认识共发射极放大电路和共集电极放大电路，明确各组成元件的作用。

（2）能绘制直流通路，估算静态工作点，判断三极管工作状态。

（3）能绘制交流通路，画微变等效电路，进行三极管动态分析。

（4）认识放大电路中的负反馈。

【知识学习】

一、放大电路工作原理

在实际中常常需要把一些微弱信号放大到便于测量和利用的程度。例如，从收音机天线接收到的无线电信号或者从传感器得到的信号，有时只有微伏或毫伏的数量级，必须经过放大才能驱动扬声器或者进行观察、记录和控制。

所谓放大，表面上是将信号的幅度由小增大，但是放大的实质是能量的转换，即由一个较小的输入信号控制直流电源，使之转换成交流能量输出，驱动负载。

1.放大电路的组成原理

以共发射极放大电路为例，放大电路的组成的原则是：

（1）为保证三极管工作在放大区，发射结必须正向偏置，集电结必须反向偏置。

（2）Rb、Rc分别叫基极、集电极偏置电阻，其作用是为发射结提供正向偏置，集电结提供反向偏置。C1、C2是耦合电容（隔直电容），其作用是使交流信号顺利通过，而无直流联系。

耦合电容容量较大，一般采用电解电容器，而电解电容分正负极，接反就会损坏。电源Ucc、UBB为放大电路提供能量。图2.1.1是NPN型三极管组成的放大电路，若用PNP型，则电源和电解电容极性反接就可以了。在实际应用中，为了方便，常采用单电源，习惯画法如图2.1.2所示。

图2.1.1　共发射极基本放大电路

图2.1.2　单电源共发射极放大电路

放大电路中，为了便于区分各电压、电流量，通常对其符号做如下规定：以发射结电压和基极电流为例，直流量用UBE、IB表示，静态量用UBEQ、IBQ表示，交流量瞬时值用ube、ib表示，交流量幅值用Ubem、Ibm表示，信号总量用uBE、iB表示。

2.直流通路和交流通路

当输入信号为零时，电路只有直流电流；当考虑信号的放大时，我们应考虑电路的交流通路。所以在分析、计算具体放大电路前，应分清放大电路的交、直流通路。

由于放大电路中存在着电抗元件，所以直流通路和交流通路不相同，如图2.1.3所示。

直流通路：电容视为开路，电感视为短路。

交流通路：电容和电感作为电抗元件处理，一般电容按短路处理，电感按开路处理。直流电源因为其两端的电压固定不变，内阻视为零，故在画交流通路时也按短路处理。

图2.1.3　共发射极放大电路的直流、交流通路

同样，放大电路的分析也包含两部分：

直流分析：又称为静态分析，用于求出电路的直流工作状态，即基极直流电流IB；集电极直流电流IC；集电极与发射极间的直流电压UCE。

交流分析：又称为动态分析，用来求出电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。

二、放大电路的直流分析

放大电路核心器件是具有放大能力的三极管，而三极管要保证在放大区，其发射结应正向偏置，集电结应反向偏置，即要求对三极管设置正常的直流工作状态。

直流工作点，又称静态工作点，简称Q点，它可通过公式求出，也可以通过作图的方法求出。

1.解析法确定静态工作点

根据放大电路的直流通路，可以估算出该放大电路的静态工作点。

（1）求IBQ。

由于三极管导通时，UBE变化很小，可视为常数。一般情况，硅管UBE=0.6～0.8 V，取0.7 V，锗管UBE=0.1～0.3 V，取0.2 V，当UCC、Rb已知，可求出IBQ。

（2）求IC。

ICQ=βIBQ

（3）求UCE。

UCEQ=UCC-IC RC

2.图解法确定静态工作点

三极管电流与电压关系可用其输入特性曲线和输出特性曲线表示。我们可以在特性曲线上，直接用作图的方法来确定静态工作点。

图解法求Q点的步骤：

（1）在输出特性曲线所在坐标中，按直流负载线方程uCE=UCC-iC-RC，作出直流负载线。

（2）由基极回路求出IBQ。

（3）找出iB=IBQ这一条输出特性曲线与直流负载线的交点即为Q点。读出Q点的电流、电压即为所求。

【例2.1.1】如图2.1.4（a）所示电路，已知Rb=280 kΩ，Rc=3 kΩ，Ucc=12 V，三极管的输出特性曲线如图2.1.4（b）所示，试用图解法确定静态工作点。

解：首先写出直流负载方程，并做出直流负载线。

uCE=UCC-iC Rc

iC=0，uCE=UCC=12 V，得M点；uCE=0，iC=UCC/Rc=12/3=4 mA，得N点；连接MN，即得直流负载线。

图2.1.4　静态工作的图解法

直流负载线与iB=IBQ=40μA这一条特性曲线的交点，即为Q点，从图上可得ICQ=2 mA，UCEQ=6 V。

3.电路参数对静态工作点的影响

在后面的学习中，我们将看到静态工作点的位置十分重要，而静态工作点与电路参数有关。下面将分析电路参数Rb、Rc、UCC对静态工作点的影响（图2.1.5），为调试电路给出理论指导。

（1）Rb对Q点的影响。

①Rb↑→IBQ↓→工作点沿直流负载线下移。

②Rb↓→IBQ↑→工作点沿直流负载线上移。

图2.1.5　电路参数对Q点的影响

（2）RC对Q点的影响。

①RC的变化，仅改变直流负载线的N点，即仅改变直流负载线的斜率。

②RC↓→N点上升→直流负载线变陡→工作点沿ib=IBQ这一条特性曲线右移。

③RC↑→N点下降→直流负载线变平坦→工作点沿ib=IBQ这一条特性曲线左移。

（3）UCC对Q点的影响。

①UCC的变化不仅影响IBQ，还影响直流负载线，因此，UCC对Q点的影响较复杂。

②UCC↑→IBQ↑→M↑→N↑→直流负载线平行上移→工作点向右上方移动。

③UCC↓→IBQ↓→M↓→N↓→直流负载线平行下移→工作点向左下方移动。

在实际调试中，主要通过改变电阻Rb来改变静态工作点，而很少通过改变UCC来改变工作点。

三、放大电路的动态分析

我们讨论当输入端加入信号ui时电路的工作情况。由于加进了输入信号，输入电流iB不会静止不动，而是变化的。这样，三极管的工作状态将来回移动，故将加进输入交流信号时的电路状态称为动态。

1.图解法分析动态特性

通过图解法，我们将画出对应输入波形时的输出电流和输出电压的波形。

由于交流信号的加入，此时应按交流通路来考虑。交流负载R′L=RC∥RL。在信号的作用下。三极管的工作状态的移动不再沿直流负载线，而是按交流负载线移动。因此，分析交流信号前，应先画出交流负载线。

（1）画交流负载线。

交流负载线具有如下两个特点：

①交流负载线必通过Q点，当输入信号ui的瞬时值为零时，如忽略电容C1和C2的影响，则电路状态和静态相同。

②交流负载线的斜率由决定。因此，按上述特点，可做出交流负载线，即通过Q点，作一条斜率为的直线，交横轴于就是交流负载线。

由于=RC∥RL，所以＜RC，在一般情况下交流负载线比直流负载线陡。

图2.1.6　交流负载线的画法

【例2.1.2】如图2.1.7所示电路，做出交流负载线。已知Rb=280 kΩ，R e=3 kΩ，UCC=12 V，RL=3 kΩ。

解：

（1）首先做出直流负载线，求出Q点。

（2）做出交流负载线的辅助线。

取ΔU=6 V可得ΔI=4 mA，连接这两点即为交流负载线的辅助线。

③过Q点做辅助线的平行线，即为交流负载线。

也可以用：

做出交流负载线。

图2.1.7　例2.1.2图

（2）画输入输出的交流波形图。

设：

各交流量的波形如图2.1.8所示。

图2.1.8　交流波形

可见i c、iB、uBE三者同相，uCE与它们的相位相反，即输出电压与输入电压相位是相反的，这是共发射极放大电路的特征之一。

四、放大电路的非线性失真

作为对放大电路的要求，应使输出电压尽可能的大，但它受到三极管非线性的限制，当信号过大或工作点选择不合适时，输出电压波形将产生失真。这些失真是由于三极管的非线性（特性曲线的非线性）引起的失真，所以称为非线性失真，如图2.1.9所示。

1.由三极管特性曲线非线性引起的失真

（1）输入特性曲线弯曲引起的失真。

（2）输出曲线簇上疏下密引起的失真。

（3）输出曲线簇上密下疏引起的失真。

（4）输出曲线弯曲也会引起失真。

图2.1.9　三极管特性曲线的非线性引起的失真

2.工作点不合适引起的失真

（1）截止失真。

当工作点设置过低（IB过小）时，在输入信号的负半周，三极管的工作状态进入截止区。因而引起iB、iC、uCE的波形失真，称为截止失真。

对于NPN型共发射极放大电路，在截止失真时，输出电压uCE的波形出现顶部失真。对于PNP型共发射极放大电路，截止失真时，输出电压uCE的波形出现底部失真。

（2）饱和失真。

当工作点设置过高（IB过大）时，在输入信号的正半周，三极管的工作状态进入饱和区。因而引起iC、uCE的波形失真，称为饱和失真。

对于NPN型共发射极放大电路，在饱和失真时，输出电压uCE的波形出现底部失真。对于PNP型共发射极放大电路，饱和失真时，输出电压uCE的波形出现顶部失真。

图2.1.10所示为截止失真与饱和失真。

图2.1.10　截止失真与饱和失真

3.最大不失真输出电压幅值Umax（或最大峰-峰Up-p）

由于存在截止失真和饱和失真，放大电路存在最大不失真输出电压幅值Umax（或最大峰-峰Up-p）。最大不失真输出电压是指当直流工作状态已定的前提下，逐渐增大输入信号，三极管尚未进入截止或饱和时，输出所能获得的最大不失真电压。

如ui增大首先进入饱和区，则最大不失真输出电压受饱和区限制，则

Ucem=UCEQ-Uces

如ui增大首先进入截止区，则最大不失真输出电压受截止区限制，则

最大不失真输出电压值，选取其中小的一个。图2.1.11所示为最大不失真输出电压曲线图。

图2.1.11　最大不失真输出电压

五、微变等效电路（交流分析）

微变等效电路法的基本思想是：当输入信号变化的范围很小时，可以认为三极管电压、电流变化量之间的关系基本上是线性的。即在一个很小范围内，输入特性、输出特性均可近似地看作是一段直线。因此，就可以给三极管建立一个小信号的线性模型，这就是微变等效电路。利用微变等效电路，可以将含有非线性元件（三极管）的放大电路转化为我们熟悉的线性电路，然后，就可利用电路分析的有关方法求解。

三极管处于共发射极状态时，输入回路和输出回路各变量之间的关系由以下形式表示。

输入特性：

uBE=f（iB，uCE）

输出特性：

ic=f（jB，uCE）

式中，iB、iC、uBE、uCE代表各电量的总瞬时值，为直流分量和交流瞬时值之和，即：

iB=IBQ+ib，uBE=UBE+ube，ic=ICQ+ic，uCE=UCEQ+uce

根据数学公式推导，当三极管电压、电流变化量之间的关系基本上是线性时，b极和e极之间可以等效为电阻rbe，c极和e极之间可以等效为一个电流控制电流源，则可得三极管的简化等效电路，如图2.1.12所示。

ube=rbe ib

ic=βib

经推导，rbe可近似用式子计算

rbb室温下一般取200欧，IEQ用毫安做单位。

注意：三极管微变等效电路只用于小信号放大电路的交流分析。

图2.1.12　三极管微变等效电路

六、三种基本组态放大电路的分析

微变等效电路主要用于放大电路动态特性分析，三极管有三种接法，故放大电路也有三种基本组态，各种实际放大电路都是这三种基本放大电路的变型及组合。

1.放大电路的性能指标

放大电路的性能指标有许多种，我们只介绍几个反映放大器性能的基本性能指标。

（1）电压放大倍数Au。

电压放大倍数是衡量放大电路的电压放大能力的指标。它定义为输出电压的幅值或有效值与输入电压幅值或有效值之比，有时也称为增益。

有时也定义源电压放大倍数Aus，它表示输出电压与信号源电压幅值或有效值之比。显然，当信号源内阻Rs=0时，Aus=Au，Aus就是考虑了信号源内阻Rs影响时的电压放大倍数。

（2）电流放大倍数Ai。

电流放大倍数定义为输出电流与输出电流幅值或有效值之比。

（3）功率放大倍数Ap。

功率放大倍数定义为输出功率与输入功率之比

（4）输入电阻ri。

放大电路由信号源提供输入信号，当放大电路与信号源相连，就要从信号源索取电流。索取电流的大小表明了放大电路对信号源的影响程度。所以定义输入电阻来衡量放大电路对信号源的影响。当信号频率不高时，电抗效应不考虑，则有

对多级放大电路，本级的输入电阻又构成前级的负载，表明了本级对前级的影响。对输入电阻的要求视具体情况而不同。进行电压放大时，希望输入电阻要高，进行电流放大时，又希望输入电阻要低；有的时候又要求阻抗匹配，希望输入电阻为某一特殊的数值。

（5）输出电阻ro。

输出电阻是从输出端看进去的放大电路的等效电阻，称为输出电阻ro。

由微变等效电路求输出电阻的方法，一般是将输入信号源Us短路（电流源开路），注意应保留信号源内阻。然后在输出端外接电源U2，并计算出该电压源供给的电流I2，则输出电阻由下式算出。

输出电阻高低表明了放大器所能带动负载的能力。ro越小，表明带负载能力越强。

2.共发射极放大电路

如图2.1.13所示，根据共发射极放大电路画出微变等效电路，画微变等效电路时，把C1、C2和直流电源Ucc视为短路，三极管用微变等效电路代替。

图2.1.13　共射放大电路及其微变等效电路

（1）电压放大倍数。

式中，=Rc∥RL

从输入回路得

（2）电流放大倍数Ai。

（3）输入电阻ri。

当Rb＞＞rbe时，

ri=Rb∥rbe≈rbe

（4）输出电阻。

由于当Us=0时，Ib=0，从而受控源βIb=0，因此可直接得出

ro=Rc

注意：因ro常用来考虑带负载RL的能力，所以求ro时不应含RL，应将其断开。

（5）源电压放大倍数。

3.共集电极放大电路

电路如图2.1.14所示，信号从基极输入，发射极输出，故又称为射极输出器。

图2.1.14　共集电极放大电路及其微变等效电路

（1）电压放大倍数。

式中，=Re∥RL

通常（1+β）＞＞rbe，所以Au＜1且Au≈1。即共集电极放大电路的电压放大倍数小于1而接近于1，且输入电压的输出电压同相位，故又称为射极跟随器。

（2）电流放大倍数Ai。

（3）输入电阻ri。

共集电极放大电路输入电阻高，这是共集电极电路的特点之一。

（4）输出电阻ro。

按输出电阻的计算办法，信号源Us短路，在输出端加入U2，求出电流I2，则有：

其等效电路图2.1.15所示。

图2.1.15　求r等效电路

可得

式中，=Rs∥Rb

ro是一个很小的值。输出电阻小，这是共集电极电路的又一特点。

4.共基极放大电路

共基极电路是从发射极输入信号，从集电极输出信号。电路和等效电路如图2.1.16所示。注意：共基极是指交流信号（交流通路）共基极。

图2.1.16　共基极放大电路及其微变等效电路

（1）电压放大倍数Au。

定义：

公式与共发射极相同，但输出与输入同相。

（2）输入电阻ri。

与共发射极放大电路相比，其输入电阻减小。

（3）输出电阻ro。

当Us=0时，Ib=0，βIb=0，故ro=Rc。

（4）电流放大倍数Ai。

七、电流反馈式偏置放大电路（分压式偏置放大电路）

1.温度对晶体管的影响(www.daowen.com)

（1）温度↑→ICBO↑→ICEO↑→输出特性曲线上移。

（2）温度↑→UBE↓→IB↑。

（3）温度↑→β↑→输出特性曲线间距增大。

可见，温度↑→IC↑→Q点不稳定。

2.电流反馈式偏置电路

我们知道，工作点的变化集中表现在集电极电流Ic的变化。因此，工作点稳定的具体表现就是Ic的稳定。为了克服Ic的漂移，可将集电极电流或电压变化量的一部分反过来馈送到输入回路，影响基极电流Ib的大小，以补偿Ic的变化，这就是反馈法稳定工作点。反馈法中常用的电路有电流反馈式偏置电路、电压反馈式偏置电路和混合反馈式偏置电路三种，其中最常用的是电流反馈式偏置（分压式偏置放大电路）电路，如图2.1.17所示。

图2.1.17　电流反馈式偏置放大电路

稳定原理：温度↑→IC↑→UE↑→UBE↓→IB↓→IC↓→Q点稳定。

为了稳定Q点，电路要满足以下条件：

（1）要保持基极电位UB恒定，使它与IB无关，由于UCC=（IR+IB）Rb2+IR Rb1，当IR＞＞IB时，

说明UB与晶体管无关，不随温度而改变，即基极电位UB恒定。

（2）由于IE=UE/Re，所以要稳定工作点，应使UE恒定，不受UBE的影响，因此要求满足条件UB＞＞UBE。

具备上述条件，就可以认为工作点与三极管参数无关，达到稳定工作点的目的。同时，当选用不同β值的三极管时，工作点也近似不变，有利于调试和生产。

稳定工作点的过程可表示如下：

温度↑→IE↑→IE Re↑→UBE↓（UB恒定）→IE↓

实际公式中应满足如下关系：

IR≥（5～10）IB（硅管可以更小）

UB≥（5～10）UBE

对于硅管，UB=3～5 V；锗管，UB=1～3 V。

3.静态工作点的计算

近似算法如下：

4.动态分析

首先画出微变等效电路图如图2.1.18所示。

图2.1.18　共发射极电流反馈式偏置电路的微变等效电路

（1）电压放大倍数。

（2）输入电阻。

ri=Rb1∥Rb2∥rbe

（3）输出电阻。

rσ=Rc

【例2.1.3】如图2.1.9所示，UCC=24 V，Rb1=20 kΩ，Rb2=60 kΩ，R e=1.8 kΩ，Rc=3.3 kΩ，β=50，UBE=0.7 V，求其静态工作点。

图2.1.19　例2.1.3图

解：

【例2.1.4】如图2.1.20所示，图（a）、（b）为两个放大电路。已知三极管的参数均为β=50，=200Ω，UBEQ=0.7 V，电路的其他参数如图2.1.20所示。

（1）分别求出两个放大电路的电压放大倍数和输入、输出电阻。

（2）如果三极管的β值均增大一倍，分析两个电路的Q点各将发生什么变化？

（3）三极管的β值均增加一倍，两个放大电路的电压放大倍数如何变化？

图2.1.20　例2.1.4图

解：（1）求Au，ri和ro

图2.1.20（a）是共发射极基本放大电路，图（b）是具有电流负反馈的工作点稳定电路。它们的微变等效电路分别如图（c）、（d）所示。为求出动态特性参数，首先求出它们的静态工作点。

放大电路（a）的静态工作点：

放大电路（b）的静态工作点：

放大电路（a）的动态特性参数：

放大电路（b）的动态特性参数：

（2）β变为100时，两个电路的工作点将发生的变化如下。

（a）图：

（b）图：

只有IBQ改变，其他都没有变。

（3）β变为100时，两个放大电路的电压放大倍数将发生的变化如下。

（a）图：

（b）图

八、负反馈放大电路

1.反馈的定义

所谓反馈就是把放大器的输出量（电压或电流）的一部分或全部，通过一定的方式送到放大器的输入端的过程，可用图2.1.21表示。

图2.1.21　反馈放大器的方框图

图2.1.21中，上面的方框表示基本放大器，下面的方框表示能够把输出信号的一部分送回到输入端的电路，称为反馈网络；箭头线表示信号的传输方向；符号⊗表示信号叠加；Xi称为输入信号，它由前级电路提供；Xf称为反馈信号，它是由反馈网络送回到输入端的信号；X′i称作净输入信号或有效控制信号；“+”和“-”表示Xi和Xf参与叠加时的规定正方向，即Xi-Xf=X′i；Xo称为输出信号。通常，把输出信号的一部分取出的过程称作“取样”；把Xi与Xf叠加的过程叫做“比较”。引入反馈后，按照信号的传输方向，基本放大器和反馈网络构成一个闭合环路，所以有时把引入了负反馈的放大器叫闭环放大器，而未引入反馈的放大器叫开环放大器。

开环放大倍数：

反馈系数：

闭环放大倍数：

因为

所以

上式是反馈放大器的基本关系式，它是分析反馈问题的基础。其中1+AF叫反馈深度，用其表征反馈的强弱。

2.反馈类型及判定

（1）按输出端的取样方式划分，反馈可分为电压反馈和电流反馈。如图2.1.22所示。

图2.1.22　电压反馈和电流反馈示意图

①电压反馈。

反馈信号取自输出电压，即Xf正比于输出电压，Xf反映的是输出电压的变化，所以称之为电压反馈。这种情况下，基本放大器、反馈网络、负载三者在取样端是并联连接。

②电流反馈。

反馈信号取自输出电流，Xf正比于输出电流，Xf反映的是输出电流的变化，所以称之为电流反馈。在这种情况下，基本放大器、反馈网络、负载三者是串联连接。

③电压反馈和电流反馈的判定。

在确定有反馈的情况下，不是电压反馈就是电流反馈。所以只要判定是电压反馈还是电流反馈即可，通常判定是否为电压反馈较容易。

判定方法一：输出短路法。

将放大器的输出端对交流短路，若其反馈信号随之消失，则为电压反馈，否则为电流反馈。

判定方法二：按电路结构判定，如图2.1.23所示。

图2.1.23　电压反馈和电流反馈

在交流通路中，若放大器的输出端和反馈网络的取样端处在同一个放大器件的同一个电极上，则为电压反馈；否则为电流反馈。

（2）按比较输入端的连接方式划分，反馈又可分为串联反馈和并联反馈。

①串联反馈。

对交流信号而言，输入信号、基本放大器、反馈网络三者在比较端是串联连接，称为串联反馈。即输入信号与反馈信号在输入端串联连接。串联反馈要求信号源趋近于恒压源，若信号源是恒流源，则串联反馈无效。

在串联反馈电路中，反馈信号和原始输入信号以电压的形式进行叠加，产生净输入电压信号，即′=Ui-Uf。

②并联反馈。

对交流信号而言，输入信号、基本放大器、反馈网络三者在比较端是并联连接，称为并联反馈。即输入信号与反馈信号在输入端并联连接。并联反馈要求信号源趋近于恒流源，若信号源是恒压源，则并联反馈无效。

在并联反馈电路中，反馈信号和原始输入信号以电流的形式进行叠加，产生净输入电流信号，即=Ii-If。

③串联反馈和并联反馈的判定。

判定方法一：

对于交流分量而言，若信号源的输出端和反馈网络的比较端接于同一个放大器件的同一个电极上，则为并联反馈；否则为串联反馈。

判定方法二：

交流短路法，将信号源的交流短路，如果反馈信号依然能加到基本放大器中，则为串联反馈，否则为并联反馈。

3.直流反馈和交流反馈

按反馈信号的频率还可以分为直流反馈和交流反馈。

（1）直流反馈。

若反馈信号中只含直流成分则称为直流反馈。即反馈环路中只有直流分量可以流通。直流反馈主要用于稳定静态工作点。

（2）交流反馈。

若反馈信号中只含交流成分，则称为交流反馈。即反馈环路中只有交流分量可通过。交流负反馈主要用来改善放大器的性能；交流正反馈主要用来产生振荡。

若在反馈环路内，直流分量和交流分量均可流通，则该反馈既可以产生直流反馈又可以产生交流反馈。

交流和直流反馈的判定，只要看反馈网络能否通过交流和直流就可判定。

4.负反馈和正反馈

按反馈极性分，可分为负反馈和正反馈。

若反馈信号使净输入信号减弱，则为负反馈；若反馈信号使净输入信号加强，则为正反馈。负反馈多用于改善放大器的性能；正反馈多用于振荡电路。

反馈极性的判定——瞬时极性法：

①假定放大电路输入的正弦信号处于某一瞬时极性（用+、-号表示瞬时极性的正、负或代表该点瞬时信号变化的升高或降低），然后按照先放大、后反馈的正向传输顺序，逐级推出电路中有关各点的瞬时极性。

②反馈网络一般为线性电阻网络，其输入、输出端信号的瞬时极性相同。

③最后判断反馈到输入回路信号的瞬时极性是增强还是减弱原输入信号（或净输入信号），增强为正反馈，减弱则为负反馈。

四种不同组态的反馈放大电路，能够写成Af=A/（1+FA）形式的闭环放大倍数的含义各不相同，有电压放大倍数、电流放大倍数、互导放大倍数、互阻放大倍数，不能都认为是电压放大倍数。下表列出了四种类型的负反馈综合比较。

续　表

5.负反馈对放大器性能的影响

（1）使放大器的放大倍数下降。

根据负反馈的定义，负反馈总是使净输入信号减弱，所以对负反馈放大器而言，必有Xi＞所以即Af＜A

可见，闭环放大倍数Af是开环放大倍数A的（1+FA）分之一。

（2）稳定被取样的输出信号。

因为反馈信号只与被取样的输出信号成正比。所以反馈信号只能反映被取样的输出信号的变化，因而也只能对被取样的输出信号起到调节作用。

①电压负反馈。

电压反馈中被取样的输出信号是输出电压，所以凡是电压反馈必然能稳定输出电压Uo。

②电流负反馈。

电流反馈中被取样的输出信号是输出电流，所以凡是电流反馈必然能稳定输出电流Io。

（3）使放大倍数的稳定性提高。

放大倍数的稳定性用其相对变化量来表示，用A1和A2分别表示开环放大倍数变化前和变化后的值；Af1和Af2表示闭环放大倍数变化前和变化后的值。则△A/A1和△Af/Af1就分别表示开环和闭环放大倍数的稳定程度。

当△A→0时：

可见，引入负反馈后，放大倍数的稳定性提高了（1+FA）倍。

（4）可以展宽通频带。

由于负反馈可以提高放大倍数的稳定性，所以在低频区和高频区放大倍数的下降程度将减小，从而使通频带展宽。由推导证明，引入负反馈后，可使通频带展宽约（1+FA）倍。当然这是以牺牲中频放大倍数为代价的。

（5）对输入电阻的影响。

负反馈对输入电阻的影响，只与比较方式有关，而与取样方式无关。

①串联负反馈使输入电阻提高。

引入串联负反馈后，输入电阻可以提高（1+FA）倍。但是，当考虑偏置电阻Rb时，闭环电阻应为rif//Rb，故输入电阻的提高，受到偏置电阻的限制。

②并联负反馈使输入电阻减小。

引入并联负反馈后，输入电阻减小为开环输入电阻的1/（1+FA）。

（6）对输出电阻的影响

负反馈对输出电阻的影响，只与取样方式有关，而与比较方式无关。

①电压负反馈使输出电阻减小。

引入电压负反馈后可使输出电阻减小（1+FA）倍。

②电流负反馈使输出电阻增大。

引入电流负反馈后可使输出电阻增大（1+FA）倍。

（7）减小非线性失真和抑制干扰、噪声。

由于电路中存在非线性器件，所以即使输入信号Xi为正弦波，输出也不是正弦波，而会产生一定的非线性失真。引入负反馈后，非线性失真将会减小，如图2.1.24所示。

负反馈只能减小放大器自身产生的非线性失真。可证明，引入负反馈后，放大电路的非线性失真减小（1+FA）倍。

同样的道理，采用负反馈也可以抑制放大电路自身产生的噪声，减小（1+AF）倍。

图2.1.24　负反馈减小非线性失真

采用负反馈，也可抑制干扰信号。

综上所述，在放大器中，引入负反馈后，虽然会使放大倍数降低，但是可以在很多方面改善放大器的性能。所以在实际放大器中，几乎无一例外地都引入不同程度的负反馈。

【例2.1.5】某放大器的Au=1000，ri=10 kΩ，ro=10 kΩ，fh=100 kHz，fl=10 kHz，在该电路中引入串联电压负反馈后，当开环放大倍数变化±10%时，闭环放大倍数变化不超过±1%，求：Auf，rif，rof，fhf，flf。

解：

6.强负反馈放大器的增益估算法

若AF≫1，则称之为深度负反反馈。通常，只要是多级负反馈放大器，我们就可以认为是深度负反馈电路。因为多级负反馈放大器，其开环增益很高，都能满足AF≫1的条件。因为AF≫1，所以有

上式表明，深度负反馈条件下，只要求出反馈系数，就可求得闭环增益，但是，利用该式求得的闭环增益不一定是电压增益，而在实际工作中，人们最关心的是电压增益。除串联电压负反馈电路，可以直接利用上式求得闭环电压增益外，其他组态的负反馈电路，利用上式求得闭环增益后，均要经过转换才能求得电压增益。为此，我们还要进一步找出能够直接估算各种反馈组态的闭环电压增益的方法。

在深度负反馈条件下：

把Af=Xo/Xi、F=Xi/Xo代入上式得

所以

Xi=Xf

对于串联负反馈

Ui=Uf

对于并联负反馈

Ii=If

以上两式，就是估算深度负反馈电路增益的理论依据，利用以上两式，找出输出电压Uo与输入电压Ui或Us的函数关系，就可以求出闭环电压增增益Auf或Ausf。

要强调的是，在深度负反馈下，Xi=Xf，说明净输入=0。即=0，=0。

7.负反馈放大电路的自激振荡

对于负反馈放大电路，反馈深度愈大，对放大电路性能改善就愈明显，但是，反馈深度过大将会引起放大电路产生自激振荡。也就是说，即使输入端不加信号，其输出端也有一定频率和幅度的输出波形，这就破坏了正常的放大功能。故放大电路应避免产生自激振荡。

对于一个负反馈放大电路而言，消除自激的方法，就是采取措施破坏自激的幅度或相位。通常采用的措施是在放大电路中加入由RC元件组成的校正电路，如图2.1.25所示。

图2.1.25　消除自激振荡的方法

【任务实施】

实训2.1.1　单管放大电路的研究

一、实训目的

（1）掌握单管放大电路的配置、接线和工作原理。

（2）掌握放大器电压放大倍数的测定方法。

（3）研究静态工作点设置对波形失真的影响。

（4）掌握信号发生器、晶体管毫伏表（或数字万用表）和示波器的正确使用。

二、实训电路与工作原理

（1）单管放大电路如图2.1.26所示。

图2.1.26　单管共射放大电路

图2.1.26为分压式共发射极单管放大电路，三极管采用9013，其基极电位uB由RB1（由RP及RB串联构成）和RB2分压决定，调节RP，可调节uB，即可调节静态工作点，图中的RE为了稳定电路的静态工作点（减少温度变化的影响），再并接CE，使发射极交流电压对地短路（消除RE对交流信号电压的影响）。图中C1和C2为隔直电容，隔离直流电压对输入与输出的影响。RC将电流信号转化成电压信号，RL为负载电阻，为输出构成通路。

（2）放大器的电压放大倍数A=

基极电位过低（iB过小），使静态工作点过低，将导致输出电压波形产生“截止失真”。

基极电位过高（iB过大），使静态工作点过高，将导致输出电压波形产生“饱和失真”。

三、实训设备

（1）装置中的直流可调稳压电源、晶体管毫伏表（或数字万用表）、函数信号发生器以及双踪示波器。

（2）单元：VT3、RP10、R04、R05、R06、R14、R15、C06×2、C15（47μF）。

四、实训内容与实训步骤

（1）按图2.1.26所示电路完成接线。

（2）由函数信号发生器提供输入信号，将函数信号发生器的波形输出开关置于“正弦波”，输出电压调至5 mV，信号频率调至f=1000 Hz。

（3）将双踪示波器的Y1端接在输入信号电压端，测量输入信号电压波形。

（4）将双踪示波器的Y2端接在输出负载电阻RL两端，测量输出电压波形。

（5）Y1和Y2的公共端连接图2.1.26所示线路的地线。

（6）调节电位器RP，使静态工作点适中，输出电压波形不失真（用示波器观察）。

（7）用晶体管毫伏表（或数字万用表）分别测量输入电压的数值ui及输出电压的数值uo。由此可算出放大器的电压放大倍数

（8）用示波器对比输出和输入电压波形的峰-峰值，也可以计算出放大器的放大倍数

（9）增大输入电压的幅值，使输出最大不失真电压。然后调节RP，观察RB1过大和过小导致电压波形失真的情况，并作记录。最从中获得较为适中的RP取值。（记录RP的取值范围）

五、实训注意事项

（1）直流电源和信号源，在开始使用时，要将输出电压调至最低，待接好线后，再逐步将电压增至规定值。

（2）示波器探头的公共端（或地端）与示波器机壳及插头的接地端相通。测量时，容易产生事故，特别在电力电子线路中更是危险，因此示波器的插座应经隔离变压器供电，否则应将示波器插头的接地端除去。

（3）学会信号发生器的使用，观察并理解各种调节开关和旋钮的作用。明确频率与幅值显示的数值与单位。

（4）要学会双踪示波器的使用，掌握辉度、聚集、X轴位移、Y轴位移、同步、（AC、⊥、DC）开关、幅值［Y轴电压灵敏度（V/div）］及扫描时间［即X轴每格所代表的时间（μs/div或ms/div）］等旋钮的使用和识别。

六、实训报告要求

（1）写出测量放大器电压放大倍数的方法及其数值。

（2）说明静态工作点调节的方法和静态工作点调节不当造成的后果，并画出“截止失真”和“饱和失真”时的输出电压波形。