1.5 RC电路参与的负反馈电路

变形负反馈电路的分析比较复杂。负反馈电路变形主要是参与负反馈的元件变化，以及这些元件所构成的电路形式变化。例如，负反馈元件不是电阻，而是一个LC谐振电路或其他形式的电路，这时负反馈电路分析的难点在于构成负反馈的元件其特性要与负反馈原理有机结合，综合运用这两方面知识来理解负反馈电路的工作原理。

重要提示

前面讲解的负反馈电路中，参与负反馈的元件都是电阻器，因为电阻器对不同频率信号呈现的阻值是相同的，这样负反馈电路对信号频率没有选择性。在负反馈电路中采用LC谐振电路或RC电路之后，由于LC谐振电路或RC电路对信号频率有选择性，这时负反馈电路对信号频率也有选择性，即不同频率信号的负反馈量将不同。

1.5.1 变形负反馈电路特点和分析方法

1.负反馈电路频率特性变化

电阻构成的负反馈电路没有频率的变化，因为电阻对不同频率信号呈现相同的阻值。而其他元件构成负反馈时情况大不相同，要结合构成负反馈电路元件的特性进行频率特性分析。例如，负反馈电路由RC串联电路构成。

2.不同频率下负反馈量不同

由于参与负反馈的元件频率特性不同，所构成的负反馈电路频率特性也不同，不同频率下的负反馈量大小不同，这样，放大器对不同频率信号的放大倍数不同，这是分析变形负反馈放大器工作原理的重点，也是难点所在。

3.与信号大小相关性

有些变形负反馈电路的频率特性不仅与信号频率相关，还与信号的大小有关，这时负反馈分析就显得更为困难，不仅要考虑频率因素，同时还要考虑信号大小的变化引起的负反馈量的变化。

1.5.2 RC电路阻抗特性

为了方便分析有RC电路参与的负反馈电路，这里先讲解RC电路的阻抗特性。

重要提示

由电阻R和电容C构成的电路称为阻容电路，简称RC电路，这是电子电路中十分常见的一种电路，RC电路的种类和变化很多，必须认真学习，深入掌握。

1.典型的RC串联电路

图1-116所示是RC串联电路，RC串联电路由一个电阻R1和一个电容C1串联而成。在串联电路中，电容C1在电阻R1后面或在电阻R1前面是一样的，因为串联电路中流过各元器件的电流相同。

（1）电流特性。 由于电容的存在，电路中是不能流过直流电流的，但是可以流过交流电流，所以这一电路用于交流电路中。

（2）综合特性。 这一串联电路具有纯电阻串联和纯电容串联电路综合起来的特性。在交流电流通过这一电路时，电阻和电容对电流都存在着阻碍作用，其总的阻抗是电阻和容抗之和。

其中，电阻对交流电的电阻不变，即对不同频率的交流电其电阻不变，但是电容的容抗随交流电的频率变化而变化，所以这一RC串联电路总的阻抗是随频率变化而改变的。

2.RC串联电路阻抗特性

图1-117所示是RC串联电路的阻抗特性曲线，图中 x 轴方向为频率， y 轴方向为这一串联网络的阻抗。从曲线中可看出，曲线在频率 f ₀ 处改变，这一频率称为转折频率，这种RC串联电路只有一个转折频率 f ₀ 。

如图1-118所示，当输入信号频率 f > f ₀ 时，整个RC串联电路总的阻抗不变，其大小等于 R ₁ ，这是因为当输入信号频率高到一定程度后，电容C1的容抗小到几乎为零，这样对C1的容抗可以忽略不计，而电阻R1的阻值是不随频率变化而变化的，所以此时无论频率是否在变化，总的阻抗不变而为 R ₁ 。

如图1-119所示，当输入信号频率 f < f ₀ 时，由于交流电的频率低了，电容C1的容抗大了，大到与电阻R1的值相比较不能忽略的程度，所以此时要考虑C1容抗的存在。

重要提示

当频率低到一定程度时，C1的容抗在整个RC串联电路中起决定性作用。

从曲线中可看出，随着频率的降低，C1的容抗越来越大，所以该RC电路总的阻抗是R1和C1容抗之和，即是在R1的基础上随频率降低，这一RC串联电路的阻抗在增大。在频率为零（直流电）时，该电路的阻抗为无穷大，因为电容C1对直流电呈开路状态。

图1-120所示是转折频率示意图。这一RC串联电路只有一个转折频率 f ₀ ，计算公式如下：

当电容C1的容量取得较大时，转折频率 f ₀ 很小，具体讲如果转折频率低于交流信号的最低频率，则此时该串联电路对信号的总阻抗基本等于 R ₁ ，在一些耦合电路中用到这种情况的RC串联电路。

如果 f ₀ 不是低于交流信号的最低频率，那么这种RC串联电路就不是用于耦合，而是有其他用途了。

3.典型的RC并联电路

图1-121所示是RC并联电路，它是由一个电阻R1和一个电容C1相并联的电路，这一RC并联电路可以接在直流电路中，也可以接在交流电路中。

在直流电路中时，直流电流只能流过电阻R1而不能流过电容C1。当这一电路接在交流电路中时，R1和C1中都流过交流电流，具体电流大小要视R1、C1容抗的相对大小而定，这里只讨论这一电路接在交流电路中的情况。

4.RC并联电路阻抗特性

图1-122所示是RC并联电路阻抗特性曲线，它只有一个转折频率 f ₀ ，计算公式如下：

从上式中可以看出，这一转折频率公式与串联电路的一样。当电容C1取得较大时， f ₀ 很小，若转折频率小于信号的最低频率，则此时该电路对信号而言阻抗几乎为零，这种情况的RC并联电路在一些旁路电路中时常用到，如放大器电路中的发射极旁路电容。

当输入信号频率 f > f ₀ 时，由于电容C1的容抗随频率的升高而下降，此时C1的容抗小到可以与 R ₁ 比较了，这样就要考虑C1的存在。

在输入信号频率 f 高于转折频率 f ₀ 后，由于C1与R1并联，其总的阻抗下降。当频率高到一定程度后，总的阻抗为零，如图1-123所示。

当输入信号频率 f < f ₀ 时，由于电容C1的容抗很大（与 R ₁ 相比很大）而相当于开路，此时整个电路的总阻抗等于 R ₁ ，如图1-124所示。

1.5.3 RC负反馈式电路

1.负反馈式低频率提升电路

重要提示

负反馈电路可以改变放大器的放大倍数。利用电容对不同频率信号的容抗不同，可以实现不同频率下不同的负反馈量，从而可以使放大器对不同频率信号的放大倍数不同，这样就能构成补偿放大器。

所谓补偿放大器，就是对某一部分频率信号的放大倍数大于对另一些频率信号的放大倍数，低频补偿放大器就是对低频段信号的放大倍数大于对中频段和高频段信号的放大倍数的放大器，在磁带记录和放大系统中有着广泛的应用。

图1-125所示是RC负反馈式电路。电路中的VT1构成放大器，R3是VT1发射极电阻，R4和C3串联电路构成电流串联负反馈电路，与R3并联。

分析这一负反馈电路必须掌握下列知识点。

（1）RC串联电路阻抗特性。 RC串联电路阻抗特性有一个转折频率 f ₀ ，在 f 低于和高于转折频率时电路的阻抗特性不同。

（2）RC串联电路与发射极电阻R3并联。 将RC串联电路作为一个整体，这一电路与发射极电阻R3并联，并联电路中起主要作用的是阻值小的元件。

（3）电流串联负反馈电路阻抗与负反馈量之间的关系。 电流串联负反馈电路阻抗愈大，其负反馈量愈大，放大器放大倍数愈小；反之则相反。

这一负反馈电路的工作原理是：直流电流由于C3的隔直作用，只能流过发射极电阻R3，所以R3存在直流负反馈作用。图1-126所示是直流负反馈电流回路示意图。

（1）交流信号。 对于交流信号而言，R4和C3有一个转折频率 f ₀ 。对于频率高于 f ₀ 的信号C3相当于通路，R4和R3并联，总的发射极电阻下降，负反馈量下降，放大器放大倍数增大。图1-127所示是频率高于 f ₀ 信号电流回路示意图，从图中可以看出，频率高于 f ₀ 的信号同时流过R4 和R3。

（2）频率低于 f 0 的信号。 对于频率低于 f ₀ 的信号，C3容抗与R4串联后可以同R3阻值比较，这时VT1总发射极电阻增大，负反馈量增大，放大倍数减小。信号频率愈低，放大倍数愈小。图1-128所示是频率低于 f ₀ 信号电流回路示意图，从图中可以看出，电流只流过R3。

2.负反馈式低频补偿电路

图1-129所示是负反馈式低频补偿放大器电路。电路中，VT1和VT2构成双管阻容耦合放大器，VT1和VT2两管均构成共发射极放大器。

电路中的VT1、R1、R2和R3、C2和C3构成第一级放大器，其中R1是VT1固定式偏置电阻，R2是VT1集电极负载电阻，R3是VT1发射极负反馈电阻，C2和C3分别是第一级放大器的输入端和输出端耦合电容。

电路中的VT2、R6、R7和R8、C3和C5构成第二级放大器，其中R6是VT2固定式偏置电阻，R7是集电极负载电阻，R8是发射极负反馈电阻，C3和C5分别是第二级放大器的输入端和输出端耦合电容。

电路中，R5和C1构成级间滤波、退耦电路，R4和C4构成电压串联负反馈电路，这一放大器能够补偿（提升）低频信号是由这一负反馈电路阻抗特性决定的。

（1）信号传输过程。 输入信号 U _i →C2（输入端耦合电容）→VT1基极→VT1集电极（电压和电流双重放大，且输出信号电压与输入信号电压反相）→C3（级间耦合电容）→VT2基极→VT2集电极（电压和电流双重放大，且输出信号电压与输入信号电压反相）→C5（输出端耦合电容），送到后级电路中。图1-130所示是信号传输过程示意图。

（2）负反馈过程。 假设某一瞬时VT1基极信号电压在增大（用图中的“+”表示增大）→VT1集电极信号电压减小（共发射极放大器输出端与输入端信号电压相位相反）→C3（耦合，相位不变）→VT2基极信号电压减小（用图中的“−”表示减小）→VT2基极电流减小→VT2集电极信号电压增大（共发射极放大器输出端信号电压相位与输入端信号电压相位相反）→C4和R4（负反馈电路）→VT1发射极信号电压增大→VT1基极与发射极之间的正向偏置电压减小（因为VT1发射极信号电压增大而使 U _be 减小）→VT1基极电流减小。图1-131所示是负反馈回路示意图。

重要提示

原来VT1基极信号电压增大时使基极电流增大，现在通过C4和R4负反馈电路使VT1基极电流下降，所以这是负反馈过程。

电路中，C4和R4构成的是两级放大器间的电压串联负反馈电路，由于电容C3、C4串联在这一负反馈回路中，它们隔开了直流电流，所以直流电流不能参与负反馈，而只存在交流电的负反馈。

对于电压串联负反馈电路而言，负反馈电路的阻抗愈小，加到VT1发射极上的负反馈信号电压愈大，如图1-132所示。从图中可以看出，R4和C4串联后的总阻抗与R3构成对输出电压 U _o 的分压电路，在R3阻值一定时，R4和C4串联电路阻抗大，加到VT1发射极上的负反馈信号电压 U _F 就小；R4和C4串联电路阻抗小，加到VT1发射极上的负反馈信号电压 U _F 就大。

电压串联负反馈电路中，加到VT1发射极上的反馈信号电压愈大，其负反馈量愈大，放大器的放大倍数愈小；加到VT1发射极上的反馈信号电压愈小，其负反馈量愈小，放大器的放大倍数愈大。

从电路中可以看出这一点，由于负反馈电压加到VT1发射极，VT1是NPN型三极管，当发射极电压增大时会使其基极电流减小，发射极电压愈高，其基极电流愈小。

R4和C4是RC串联电路，图1-133所示是它的阻抗特性曲线， x 轴是频率 f , y 轴是RC串联电路的阻抗 Z 。从曲线可以看出，它有一个转折频率 f ₀ ，当频率高于转折频率 f ₀ 时，R4和C4串联电路的阻抗大小不变，且等于 R ₄ ；对频率低于转折频率 f ₀ 的低频段信号，R4和C4串联电路的阻抗大小在变化，且频率愈低阻抗愈大，这是因为电容C4的容抗随着频率的下降而增大。

重要提示

根据R4和C4串联电路阻抗特性、电压串联负反馈电路阻抗大小与放大器放大倍数之间关系可知，由于R4和C4负反馈电路在信号频率低于 f ₀ 的低频段阻抗随频率降低而增大，所以负反馈量随频率降低而减小，放大器的放大倍数则随频率降低而增大，这样实现对低频信号的放大倍数大于对中频段和高频段信号的放大倍数，所以这是一个低频补偿放大器。 JdKEY4pNIHNlI7uQya4I0bDmIMfkh1OMrCZt376kr4EhGe6HdC6Tnws0TRwCpTBa