半导体与放大电路

1、半导体与放大电路第1页，共13页，2022年，5月20日，1点31分，星期二2-6、放大电路中的负反馈 一、负反馈的概念及性质 由于晶体管特性呈非线性，故其放大电路必定存在非线性失真（严重程度是截止失真或饱和失真）。恰当选取静态工作点于交流负载线的中央，亦仅能减少小信号放大时的失真程度，但大信号放大时失真仍很明显。 在阻容耦合放大器中，耦合电容不可能取值无穷大，晶体管的极间电容不可能达到无穷小，故放大器若在某一定频率范围以外工作，便会出现显著的频率失真。 放大器无论出现何种失真，都可通过引入“负反馈”而得到改善。第2页，共13页，2022年，5月20日，1点31分，星期二第3页，共13页，20

2、22年，5月20日，1点31分，星期二 图的方框是一个失真的多级放大器，输入信号ui是标准的正弦波，输入放大器的净输入电压ube亦是正弦波，输出电压u0按图示的正方向设定是正半波大、负半波小的不对称波形。从图中可以推知，放大器对信号正半波和负半波的放大倍数A是不同的，记A正A负。欲使放大器输出电压的正负半波接近对称，仅需在输出端添置分压电阻R1和R2，把原来正半波大、负半波小的输出电压取一定比例量uf通过反馈通道回送到输入回路的电阻R上。这个被称作反馈电压的uf的正方向按u0的正方向输出，如图所示。这样，失真放大器端口的净输入电压ube就等于原信号ui与反馈信号uf的差，即ube=ui-uf。

3、值得注意的是，ui是正负半波相等的正弦波，而uf是相似于u0的正半波大、负半波小的非正弦波，故其差值ube反而是正半波小、负半波大的非正弦。第4页，共13页，2022年，5月20日，1点31分，星期二 把它输入到A正A负的失真放大器中，根据u0=Aube，在正半波时，输入小但放大倍数大，而在负半波时，输入大但放大倍数小，这样，输出电压正负半波便接近相等了。 信号多输入端馈送到输出端称为正向馈送。信号从输出端送到输入端称为反向馈送。即凡是将放大器输出端的信号（电压或电流）的一部分或全部通过反馈电路引回输入端，称为反馈。若引回的信号（称为反馈信号）削弱了原来的输入信号，使放大器真正的净信号减小了，

4、则这种反馈称为负反馈；反之，若反馈信号可增强原来输入信号，使净信号增大，则称为正反馈。可以想象，失真的放大器如添置正反馈，失真比原来更为严重。第5页，共13页，2022年，5月20日，1点31分，星期二 下面用框图来分析负反馈对放大器工作性能的影响。图a和b分别为无负反馈的和带有负反馈的放大电路的方框图。图中用 ，并设为正弦信号。信号的传递方向如图中箭头所示。 表示信号，这既可表示电压，也可表示电流、 、 “-”极性，X和X在输入端的差值信号（净输入信号）分别为输入、输出和反馈信号。根据图中“+”、为：= - 第6页，共13页，2022年，5月20日，1点31分，星期二第7页，共13页，202

5、2年，5月20日，1点31分，星期二 反馈信号与输出信号之比称为反馈系数 ，记作 ，图中， 负反馈会给电路带来下列的影响： 1、降低放大倍数：，R/2=R2/R。 无反馈时放大倍数 = / = / 放大倍数 。有负反馈时定义为： 第8页，共13页，2022年，5月20日，1点31分，星期二 把上式分母的模|1+ 。因此，上式的分数值必定小于分子值，故负反馈放大倍数小于无反馈放大倍数。反馈程度愈大，负反馈作用愈强，Af也就愈小。当负反馈足够强时，若满足 |称为反馈深度，其值必大于11， 则上式可改写为 = / =1/ 倍数仅与反馈系数无关。注意，请勿误解此时不再需要放大器了，恰恰相反，不仅需要放

6、大器而且其放大倍数A应足够大才能满足 ，这表示负反馈放大有关而与放大器原来的放大倍数A1 的条件。当反馈电压等于输出电压，即反馈系数 = 1时，上式可改写为 = / （1+ 放大倍数略小于1。这称为全反馈的极限状态。 ）1，此时负反馈第9页，共13页，2022年，5月20日，1点31分，星期二 引入负反馈后放大倍数下降这一结论，可以从图得到更直观的理解。由于负反馈信号削弱了原来信号，使净输入电压减小，因而经放大器后输出量一定要小，故放大倍数变小。 2、提高放大倍数的稳定性： 当放大器的工况变化时（例如环境温度、管子老化等），即使输入信号一定，仍将引起输出信号的变化，也就是引起放大倍数的变化。如

7、果这种变化较小，则说明其稳定性较高。表征放大倍数的稳定性，无反馈时用dA/A，有负反馈时用dAf/Af。其值愈小就愈稳定。 对上式的模Af=A/（1+AF）求导数，得：第10页，共13页，2022年，5月20日，1点31分，星期二即 上式表明，引入负反馈时，放大倍数的相对变化量dAf/Af只有未引入反馈时的1/（1+AF），可见负反馈放大电路的稳定性提高了。 引入负反馈放大器虽然降低了放大倍数，但却提高了放大倍数的稳定性，这是改善放大器一切失真（包括非线性失真、频率失真以及以后的学的其它失真）的理论基础。 第11页，共13页，2022年，5月20日，1点31分，星期二 图的非线性失真，可理解为原放大器对正负半波不同工况的放大倍数不同，加入负反馈后，使整个电路正负半波的放大倍数稳定不变，因而改善了非线性失真。频率失真可理解为原放大器在高频和低频工况时放大倍数小，在中频时放大倍数大。加入负反馈后，使整个电路对各种频率工况的放大倍数稳定不变，因而改善了频率失真。 3、改善非线性失真： 直观的理解可由图说明。 4、改善频率失真使频带加宽：第12页，共13页，2022年，5月20日，1点31分，星期二 直观的理解可由图说明。无反馈放大器在中频段放大倍数大，其反馈信号亦大，削弱输入信号的作用强，净输入信号减小严重，而高频或低频时，无反馈放大器的放大倍