具体的负反馈电路非常丰富,这里再举几例说明。
差分放大器中三极管发射极电阻对信号的负反馈原理与一般放大器不同,它的负反馈过程分析比较特殊,它只对共模信号产生强烈的负反馈作用,对差模信号没有负反馈作用。
图1-154所示电路中,VT1和VT2两管共用发射极电阻R3,对R3的分析要分成下面两种不同情况进行。
图1-154 差分放大器发射极负反馈电阻
在差分放大器中,VT1管和VT2管发射极电流同时同一方向流过共用的发射极电阻R3,如图1-155所示,所以电阻R3对直流存在负反馈作用,这时的R3负反馈电路与普通放大器中的发射极负反馈电阻电路工作原理是一样的。
图1-155 直流负反馈示意图
输入差模信号时,使一只三极管基极信号电流在增大,另一只三极管基极信号电流在减小,这样一只三极管发射极电流在增大,另一只三极管发射极电流在减小,如图1-156所示,两只三极管的发射极电流方向相反,而且发射极电流的增大量和减小量相等。
图1-156 流过R3差模信号电流示意图
从电路中可以看出,VT1和VT2发射极电流之和等于流过发射极电阻R3的电流。由于VT1发射极电流的增大量等于VT2发射极电流的减小量,相当于流过R3的差模信号电流为零(流过R3的电流是直流电流),这样在R3上不存在差模信号电流产生的电压降,也就没有负反馈。
在差分放大器中,无论两管共用的发射极电阻有多大,它对差模信号都不存在负反馈作用,这是差分放大器的一个重要特点,负反馈电阻的大小不影响差分放大器对差模信号的放大倍数。
输入共模信号时,由于两只三极管发射极电流同时增大、同时减小,即两只三极管的发射极电流方向相同,如图1-157所示,所以有共模信号电流流过发射极电阻R3,在R3上存在共模信号压降,所以R3对共模信号存在负反馈作用。
图1-157 流过R3共模信号电流示意图
图1-158 直接耦合多级放大器零点漂移示意图
直流放大器中,由于放大的是直流信号,要求各级放大器之间采用直接耦合电路,而这种耦合电路会使各级放大器之间的直流电路相互影响,出现所谓的零点漂移现象,图1-158所示电路可以说明直接耦合多级放大器的零点漂移现象。VT1、VT2和VT3构成三级直接耦合放大器, U i 是输入信号, U o 是输出信号。
放大器没有输入信号时,VT3集电极上的直流电压为该放大器的输出电压,设为 U 2 。假设由于温度的影响,VT1基极直流电流发生了改变,这相当于给VT1基极输入了一个信号电流,这一信号经三级放大器放大后,VT3集电极直流电压已经不再是原来的直流电压值 U 2 ,而是图中的 U 1 , U 1 不等于 U 2 ,说明VT3集电极直流电压发生了改变,这一现象称为零点漂移。
直接耦合放大器中,除第一级放大器会出现上述现象之外,电路中的其他级放大器都会出现上述现象,其中第一级放大器对零点漂移的影响最大。
发生这种漂移是因为各级放大器之间采用了直接耦合电路,在直流放大器中这种漂移现象是不允许的,而采用差分放大器可以有效地抑制这种零点漂移。
29.电阻并联电路3
差分放大器中的两只三极管直流电路是对称的,在静态时,对于共模信号而言(漂移就是共模信号),两管集电极直流电压相等,在采用双端输出式电路后输出信号电压 U o 为零,即零点漂移的结果对输出信号电压 U o 没有影响,说明具有抑制零点漂移的作用。
差分放大器中两管共用的发射极电阻对共模信号也具有负反馈作用,在加大发射极电阻阻值后对共模信号的负反馈量增大,使放大器共模抑制比增大,可以提高抑制零点漂移的效果。
一些放大器中,需要对放大器的放大倍数按一定的要求进行控制,这时也可以采用负反馈电路来实现,通过控制放大器中的负反馈量实现控制放大倍数的目的,且很容易实现自动控制。
图1-159所示是可以控制负反馈量的负反馈电路。电路中的VT1构成一级共发射极放大器,VT2则是一只控制三极管(不工作在放大状态),它的集电极与发射极并联在VT1发射极负反馈电阻R1上。
图1-159 可以控制负反馈量的负反馈电路
由三极管知识可知,当三极管基极电流大小在变化时,其集电极与发射极之间的内阻也随之变化,基极电流愈大,集电极与发射极之间的内阻愈小;反之则愈大。图1-160所示是VT1管发射极电流流过VT2管示意图。从图中可以看出,从VT1管发射极流出的电流经VT2管集电极和发射极之间内阻成回路。
图1-160 VT1管发射极电流流过VT2管示意图
直流控制电压通过电阻R2加到VT2基极,直流控制电压变化时,将引起VT2基极电压的相应变化,导致VT2基极电流的相应变化,使VT2集电极与发射极之间的内阻相应变化。VT2集电极与发射极之间内阻与R1并联,并联后的总电阻作为VT1发射极负反馈电阻。
(1)VT2集电极与发射极之间内阻减小。 这时,并联后的总电阻减小,负反馈量减小,VT1放大器的放大倍数增大。
(2)VT2集电极与发射极之间内阻增大。 这时,并联后的总电阻增大,负反馈量增大,VT1放大器的放大倍数减小。由此可见,VT1放大倍数受VT2控制,而VT2是受直流控制电压控制的。
场效应管放大器和电子管放大器中都存在负反馈电路,这里列举几例说明。
图1-161所示是N沟道结型场效应管放大器。电路中的R1是栅极电阻,R2是漏极负载电阻,R3是阴极负反馈电阻,C3是源极旁路电容。
图1-161 N沟道结型场效应管放大器电路
电阻R1构成自给栅偏压电路,其工作原理是: 源极电流从VT1源极流出,经过R3到地线,这样在R3上的电压降使VT1源极电压高于地线电压;VT1栅极通过电阻R1接地,使VT1栅极电压等于地线电压,而VT1源极电压高于地线电压,这样VT1栅极电压低于源极电压,从而给VT1栅极建立了负电压。
电阻R3构成源极负反馈电路,具有直流负反馈的作用,可以稳定VT1的工作状态,这一点与三极管放大器中发射极负反馈作用相同。分析场效应管放大器中的负反馈电路时,将源极负反馈电阻看成三极管放大器中的发射极负反馈电阻即可。
源极旁路电容C3将VT1源极输出的交流信号旁路到地线,这样不让源极输出的交流信号流过负反馈电阻R3,使R3不存在交流负反馈作用。
图1-162是场效应管和晶体三极管混合放大器。这一电路中共有5只负反馈电阻:R1、R3、R8、R9和R10。
电阻R1不仅是VT1偏压电阻,也是级间负反馈电阻。从VT2发射极电阻R10上取出的直流负反馈电压,加到VT1栅极,构成两级放大器之间的环路负反馈电路,以稳定两级放大器的直流工作。
由于VT2的旁路电容C6将R9、R10上的交流信号旁路到地,这样R9、R10不存在交流负反馈,只有直流负反馈。
图1-162 场效应管和晶体三极管混合放大器电路
但是R8上没有旁路电容,所以它存在交流和直流负反馈作用。
图1-163所示是电子三极管放大器。
图1-163 电子三极管放大器的直流电路
30.电阻并联电路小结
电路中,R2是电子管G1的阴极电阻,它相当于晶体三极管放大器中的发射极电阻,它构成的是电流串联负反馈电路,其电路分析方法和作用与晶体三极管中的发射极负反馈电阻一样。
来自放大器输出端的反馈信号要么是加到三极管基极,要么是加到三极管发射极上。当反馈信号加到三极管基极,输入信号电压增大,反馈信号电压也增大时,这是正反馈;输入信号电压增大时,反馈信号电压减小,这是负反馈。
当反馈信号加到三极管发射极上时有多种情况。
图1-164所示是NPN型三极管电路。VT1基极上信号电压增大(为“+”),发射极上信号电压减小(为“-”),这是正反馈电路。
图1-164 NPN型三极管电路(一)
U i 是加到VT1基极上的输入信号, U F 是加到VT1发射极上的反馈信号。
图1-165所示是NPN型三极管电路。VT1基极上信号电压增大(为“+”),发射极上信号电压增大(为“+”),这是负反馈电路。
图1-165 NPN型三极管电路(二)
图1-166所示是PNP型三极管电路。对于PNP型三极管电路,为了分析反馈过程的方便,通常设加到三极管基极上的信号电压在减小。VT1基极上信号电压减小(为“-”),发射极上信号电压增大(为“+”),这是正反馈电路。
图1-166 PNP型三极管电路(一)
图1-167所示是PNP型三极管电路。VT1基极上信号电压减小(为“-”),发射极上信号电压减小(为“-”),这是负反馈电路。
图1-167 PNP型三极管电路(二)