负反馈是如何造就胆机与石机不同的音色

负反馈，什么是负反馈，负反馈有什么好处，有什么坏处。

把放大器模块输出信号的一部分反馈到它的输入端，是有美国空军少校阿姆斯特朗最早提出的，他最初的想法是采用正反馈制造一个振荡器，作为无线电广播的信号源。但他很快发现，把一个反相的信号，从放大器的输出端反馈到输入电路，可以得到一些很有价值的用处。

什么是负反馈。我做一个很简单的解释。

假设这是原始输入信号。经过放大之后，产生了失真

如果把这个输出信号衰减，然后送回输入端，与原来的输入信号相减，形成负反馈，则实际到达放大器输入端的信号变成。

假设放大器的失真不随时间而改变。那么这个经过反馈的信号再次放大，则重新变成了一条直线。

失真消除了。

除了失真，负反馈还有几个非常有价值的优点。

第一，一个深度负反馈的电路，它的增益不会随着器件性能的老化而退化，能一直保持不变。

第二，可以增大电路的输入阻抗。

第三，可以减小电路的输出阻抗。

这几个性能上的变化都可以靠负反馈的原理推出来，有兴趣的自己推一下。

负反馈有什么问题呢

理论上说，如果所有器件的性能都像理论上的那么理想，则负反馈非常完美，越深越好。因为输出信号的失真会随着负反馈的加深，而减小。公式如下：

D=Do/（1+βAo）

实际应用中，负反馈的问题就在于，任何放大器，放大一个信号都必定需要一定的时间，对于低频信号，这个时间非常短，可以忽略不计，但是在高频段，这个时差可能导致相移，也就是说，当正半周的信号经过放大电路，反馈回路返回输入端时（它本应该在输入端出现，抵消正半周的信号的），输入端的信号已经进入到了负半周，这样负反馈形成了正反馈，如我在前面说过，正反馈会形成振荡器。这是为什么有些劣质功放，会有时有时无的高频噪音。

要是放大器稳定，就要求反馈信号的相移超过180度时，放大器的增益不能大于1。衡量放大器稳定性的方法有两种。

一种是增益余量法，即相移达到180度时，增益小于1的程度。

一种是增益下降到1时，相移小于180度的程度。

这就暗示了我们两种解决负反馈带来的高频振荡的方法。一种是减小高频的增益，在相移达到180度以前，把增益降到1以下；二是，尽量加快电路的速度，减小高频的相移，当然，最终还是要在相移达到180度以前，把增益降到1以下。

还有一个问题在于，放大器的相移与负载，信号频率甚至信号幅度有关，如果没有一定的余量，放大器在整个工作期间可能不断接近，陷入，然后退出不稳定状态，而这点在仪器测试上很难发现。

由负反馈，我再引出两篇文章，分别讲负反馈是如何造就胆机与石机不同的音色。以及什么是无负反馈。

负反馈是如何造就胆机与石机不同的音色

由上一篇文章/thread-153626-1-1.html负反馈，什么是负反馈，负反馈有什么好处，有什么坏处。[/url]我们知道负反馈的最大问题就是环路的稳定性。

胆机使用大环路负反馈降低失真的问题：

在胆机时代由于胆机的输出阻抗始终无法降低，大部分的胆机线路最终，都要靠输出变压器完成阻抗变换，输出。

上个世纪50年代是放大器的设计异常活跃的年代，许多很有名的线路在那时发表，最出名的算是威廉逊电路。威廉逊经过仔细分析后认为，为了使谐波失真降到最低，关键在于要把与扬声器连接的输出变压器包含在反馈回路内，从那之后，几乎所有的胆机都从变压器的副

边取出反馈信号。

而众所周知，变压器是个在音频频段产生的相移就已经不小。这一方面在对输出变压器，电子管输出级阻抗，音箱阻抗提出了很高的要求，也对负反馈的使用形成了很大的限制。

第二个限制胆机使用负反馈的因素是胆机的增益，熟悉胆机的设计就知道，在胆机的那个年代，没有现在固体电路这么方便的恒流源，电流镜单元，电路的增益远远没有现在的固体电路高，偏偏胆机输出级对于信号幅度的要求很高，以常见的300B为例，典型的应用中要求的信号摆幅在70V左右，这么高的信号摆幅对于胆机电压放大级来说本就不容易达到，如果还要使用负反馈吞噬那点可怜的增益，难度可想而知。

最后一个限制胆机使用负反馈的因素是胆机的级间耦合方式，胆机风行时期，因为器件单一（电子管的对称器件始终没有被发明出来），级间耦合常见的只有RC,LC，变压器耦合，直藕很难做到。而即使是频率响应最好的RC耦合，也会产生可观的高频相移。

可见，对于胆机来说，想用大环路负反馈改善放大器的失真特性存在很多困难。

石机可以使用大环路负反馈降低失真：

到了晶体管时代，困扰胆机使用负反馈的三大难题迎刃而解（晶体管输出级的输出阻抗极低，变压器可以省去，晶体管电路的增益非常大，增益也不再是问题，因为NPN,PNP对称器件的使用，晶体机普遍使用直藕，使得频率响应大大改善。）

反馈量与失真之间的关系：

根据巴克山达在1978年做的研究所提供的图表显示如果负反馈的量很小，则总谐波失真反而变坏，原因是放大器的2次，3次等低次谐波失真虽然通过反馈抵消，但是它们也通过反馈回路再次被放大，产生新的4次，5次，6次等高次谐波失真，所以总的谐波失真系数反而更差了。

因为这个原因，很多胆机干脆不使用大环路负反馈，只使用一些局部负反馈，然后在宣传上号称使用无反馈设计。而晶体管机可以大量使用大环路负反馈。这是为什么石机在数据指标上明显比胆机好的主要原因。关于什么是全无负反馈，离题太远，我稍后另写文章说明。

石机可以完胜胆机吗？

看到这里似乎可以得出石机完胜胆机，至少在数据上完胜胆机的结论。很显然，石机不能完胜胆机，即便是数据上完胜，也仅仅是谐波失真一项数据，而总谐波失真远远不能代表整机的失真数据。

石机诞生之初，设计人员就被它巨大的优势所吸引，厂商出于市场的需求，普遍投入石机的研发中来，但是早期的石机数据虽好，声音却不尽如人意。经过30多年，无数工程师的艰苦努力，现在可以认为石机的问题已经基本被发现。