五．负反馈放大电路

1. 放大电路的使用条件：

    在放大电路中，一般的情况出于稳定的考虑，一只晶体管，放大倍数在20dB一下使用，如果需要更大的放大倍数。

2. 获得电压放大倍数的方法：

    1. 将放大器级联，但是这个问题在频率特性不好，而且于噪声很大。

    2. 将增益调到最大的放大器级联，输出端向输入端加负反馈。这样的好处是，放大度稳定，频率特性好、噪声不会增加。

                                         图5负反馈工作设计图

3. 负反馈工作原理：

    1.加负反馈并不会降低电路内放大器的增益，而是在外部减小放大电路的输入电压，或者输入电流，使得整体增益变小。

    2.如果没有负反馈，电流ic是通过晶体管得到的，如果加负反馈，大部分电流都是输出电流通过反馈电阻得到的if 。由输出信号减小了本身，总的增益得到了控制。

    4. 总之：所谓负反馈电路，就是将输出电压或者输出电流，返回到输入部分，在外观上减小自己本身的输入电压或者输入电流，来控制电路整体增益的电路。

负反馈的电压增益：

    5. 负反馈的电压增益:

    总的电压增益为与不加负反馈的裸电压增益和反馈电阻Rf 以及发射极电阻Rs 相关，具体的Av=1/((1/A)+(Rs/(Rs+Rf)))。由于A的值十分大1/A的值可以忽略。所以。一般的Av的值为(Rs+Rf)/Rs 。

Av的值因为Rs很小，所以很大，所以负反馈可以提高放大倍数。

如果令(Rs+Rf)/Rs=B，那么Av=(A/(1+AB))。在这里，B称为反馈率。

    6. 负反馈电路的设计：

    一般的由于，使用晶体管时，如果使用同类型的晶体管，偏置电压的极性相同，这样可能会导致输出电压不能取得最大值，所以，一般在晶体管级联使用选择时，PNP和NPN要交替使用。

    7. 负反馈的特性：

    1. 输入阻抗为偏置电阻的并联值。

    2. 共发射极放大电路的输出阻抗为集电极电阻本身，但是如果加负反馈后，会很大下降。（下降为最终增益与裸增益之差）。

    3. 负反馈电路还有可以改变频率特性的功能。

    4.负反馈电路也能改善噪声特性。

    5. 在负反馈元件中使用电容，可以改善频率特性。

六．差动放大电路设计

差动放大电路是放在晶体管电路和IC之间的桥梁。

                                 双电源，差动放大电路图

一．电路分析：

1.TR1和TR2为两个特性相对一致的晶体管，发射极相连。

2.输入端为连个晶体管的基极。（两个输入端）

3.输出端是在TR1和TR2的集电极通过电阻R3、R4取出（两个输出端）。

4.TR3基极电位通过电阻R6R7分压得到的在电源不变的情况，为稳定电压。

5.TR3发射极通过电阻R5与负电源连接。所以集电极到发射极电流一定。 所以是作为稳流源工作的。

二．电路测试：

经过分析可以看出：

1.在电路中，输入信号的一侧，其输出信号与输入信号相反。（共射极电路）                         

2.在电路中，输入信号的一侧，另一侧输出信号与输入信号相同。

3.在电路中，两个输出端信号相位相反。但是振幅几乎相同（由于电路的输 出是以集电极电流=发射极电流，的变化量，以集电极电阻上压降的形式取 出的。所以相位相反，振幅相同）。

4.如果在两个输入端加相同信号，两个输出端输出信号都很小电压增益几乎 为0，

5.经过分析结果是：差动放大电路就是将两个输入信号的差进行放大的电路。

三．工作原理：

1.差动放大的工作原理是，接上电流源，使得两个晶体管的发射极电流的和 为一个定值。

2.总之，晶体管TR1和TR2，的发射极电流的变化量是完全相同的值，只是 增减的方向不同。

四．电压增益：

电压增益为一个晶体管作为共发射极放大电路使用时的1/2。

在TR1TR2各发射极之间加电阻RE,可以改变电路的电压增益，（Av=Rc/2RE）。

五．差动放大的优点：

差动放大电路，因为是对两个晶体管输入的差值进行放大，所以，晶体管VBE的温度变化值被抵消。因此，差动放大被用于直流放大。

一．电路分析：

1.TR1和TR2为两个特性相对一致的晶体管，发射极相连。

2.输入端为连个晶体管的基极。（两个输入端）

3.输出端是在TR1和TR2的集电极通过电阻R3、R4取出（两个输出端）。

4.TR3基极电位通过电阻R6R7分压得到的在电源不变的情况，为稳定电压。

5.TR3发射极通过电阻R5与负电源连接。所以集电极到发射极电流一定。 所以是作为稳流源工作的。

二．电路测试：

经过分析可以看出：

1.在电路中，输入信号的一侧，其输出信号与输入信号相反。（共射极电路）

2.在电路中，输入信号的一侧，另一侧输出信号与输入信号相同。

3.在电路中，两个输出端信号相位相反。但是振幅几乎相同（由于电路的输 出是以集电极电流=发射极电流，的变化量，以集电极电阻上压降的形式取 出的。所以相位相反，振幅相同）。

4.如果在两个输入端加相同信号，两个输出端输出信号都很小电压增益几乎 为0，

5.经过分析结果是：差动放大电路就是将两个输入信号的差进行放大的电路。

三．工作原理：

1.差动放大的工作原理是，接上电流源，使得两个晶体管的发射极电流的和 为一个定值。

2.总之，晶体管TR1和TR2，的发射极电流的变化量是完全相同的值，只是 增减的方向不同。

四．电压增益：

电压增益为一个晶体管作为共发射极放大电路使用时的1/2。

在TR1TR2各发射极之间加电阻RE,可以改变电路的电压增益，（Av=Rc/2RE）。

五．差动放大的有点：

差动放大电路，因为是对两个晶体管输入的差值进行放大，所以，晶体管VBE的温度变化值被抵消。因此，差动放大被用于直流放大。

六. OP放大器：

OP放大器有两个 输入端，一个输出端，加负符号的为反相输入端，加正符号的为同相输入端。

在反相输入端输入信号，同相输入端接地，则输入输出为反相。

在同相输入端输入信号，反相输入端接地，则输入输出为同相。

在两个端口同时输入信号，没有交流信号输出。会输出直流的最大输出电压。

由此可以得出，OP放大器是对两个输入端的输入差值进行放大。性质与差动放大电路类似。事实上，OP放大器的初级就是就是使用差动放大器。

OP放大器是具有反相和同相输入端的，且放大倍数极大的放大器。应该加负反馈来使用的，根据反馈元件的不同而使用方法不同。

    如图a所示：OP放大器，作为反相输入时，放大倍数Av=Rf/Rs。

    如图b所示：OP放大器，作为同相输入时，放大倍数Av=1+Rf/Rs。

关于电路设计的相关常数：

    1.电路分为第一级为差动放大电路：

    .差动放大电路中，一侧的集电极电阻，由于不需要取出电压，直接去掉  了。

    .首先设置差动放大电路TR1、TR2的集电极电流为1mA.恒流源晶体管  电流为2mA。

    .确定R2的压降为1V，由此可以得到R2=1V/2mA=470R。

    .TR3的基极电压为1V+0.6V=1.6V。

    .基极电压的产生可以是电阻分压，但是如果电源有变化，偏置电压会变  化，所以采 用恒压特性器件（二极管和齐纳二极管）。这里用LED，  不 论流过电流大小，在其两端产生的电压是不变的。选择正向压降为  1.6V的LED。

    .TR3、TR5的基极电压设定一样的。

    .设置TR3、TR5的基极电流。（hFE=100,Ic=2mA,）所以电阻R3用来限  制电流，R3=（30-1.6）/0.5mA=56k。

    .TR1集电极电阻，R1的确定为数伏，由于TR5的基极偏置电压为1.6V， 所以这里的压降也取1.6V。所以R1=1.6V/1mA=1.6K。

2.第二级为共发射极放大电路：

    .为了给下一级射极跟随器充分的基极电流，TR4的集电极电流设定为  2mA，基极偏  置 电压为1.6V，所以集电极电压为1V。所以  R5=1V/2mA=470R.

    .恒流源负载TR5，为了使得电流平衡，所以集电极的电流也是2mA，所  以R6=470R。

3.第三极为射极跟随器：（TR6、TR7组成推挽设计跟随器）

    .为了提高驱动能力，所以TR6、TR7集电极的电流设置为3mA。

    .TR6、TR7的偏置电压为二极管的压降为1.6V，所以，减去两个VBE=0.6V。 设R7=R8 所以R7、R8的压降为0.2V。所以R7=R8=0.4V/3mA=68R。 电路的输出电阻为：R7//R8=34R。 因为是加负反馈使用的。所以阻抗 是很小的。

4.电路中的相位补偿电路C1和R4的确定：

    电路中，输出信号相对于输入信号而言，频率越高越滞后，这样，在负反馈的电路中也将相位差180度的信号返回到输入端，而同相会引起电路的震荡。所以在电路中加入C1R4，在高频范围降低电压增益，防止震荡。

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