多级放大器和负反馈放大器

4.2.2 负反馈对放大器性能的改善
一、提高了放大倍数的稳定性 由图可知，
电压串联负反馈的电路框图
反馈电压 反馈系数
R2 vf vo R1 R2 vf F vo
设
Av —— 放大器无反馈时的放大倍数； vi —— 净输入电压； Avf —— 加入负反馈后的放大倍数，则 vo vo Av ' Av f vi vi vi vi vf vf Fvo FAv vi 因 故 所以
三、减小了放大器的波形失真 在图中。设无反馈时，输入信号 vi 为正弦波(A半周与 B 半周一样大)，由于晶体管特性曲线的非线性，放大器输出信 号 vo 发生了失真，出现了 A 半周大、B 半周小的波形。 加入负反馈后， 反馈信号 vf 与输入信号 vi 进行叠加， 产生一个 A 半周小、B 半周大的预失真信号 vi ，再经放大器 放大，由于放大器对 A 半周放大能力较大，从而使输出信号 vo 中A半周与 B 半周的差异缩小了，因此放大器的输出波形得到 了改善。
一、阻容耦合多级放大器的放大倍数 由放大倍数的定义得 第一级电压放大倍数 第二级电压放大倍数 两级电压放大倍数应为 因 Vi2 = Vo1 得 所以
RL1 Av 1 1 rbe1 RL2 Av 2 2 rbe2 Vo2 Vo2 Vi2 Av Vi1 Vi2 Vi1 Vo2 Vo1 Av Av 2 Av 1 Vi2 Vi1
反馈电路：由电阻或电容等元件组成。 图中 vi 为输入信号，vo 为输出信号，vf 为反馈信号。
反馈放大器框图
反馈的分类及判别方法： 一、正反馈和负反馈 正反馈：反馈信号起到增强输入信号的作用。 判断方法：若反馈信号与输入信号同相，则为正反馈。 负反馈：反馈信号起到削弱输入信号的作用。
判断方法：若反馈信号与输入信号反相，则为负反馈。
2．变压器耦合：级间通过变压器 T1 连接。由于 T1 一、二 次线圈之间具有“隔直通交”的性能，使各级静态工作点独立， 而交流信号通过 T1 互感耦合顺利输送到下一级。 3．直接耦合：级间通过导线(或电阻)直接连接。前级输出 信号直接输送到下一级；但各级静态工作点相互影响。
对耦合方式的基本要求： (1)信号传输无损失。 (2)静态工作正常。 (3)信号失真小，传输效率高。
4.1 多级放大器
4.1.1 放大器的级间耦合方式
4.1.2 阻容耦合多级放大器
4.1 多级放大器
多级放大器：把多个单级放大电路串接起来，使输入信号 vi 经过多次放大的电路。 特点：电压放大倍数高，通频带窄。
4.1.1 放大器的级间耦合方式
级间耦合：放大器级与级之间的连接，其方式有三种：阻 容耦合、变压器耦合、直接耦合。 1．阻容耦合：级间通过电容 C2 和基极电阻 Rb(Rb12 // Rb22) 连接。 由于电容 C2 的“隔直通 交”作用，使各级静态工作 点独立；交流信号顺利通过 C2 输送到下一级。
4.1.2 阻容耦合多级放大器
一、阻容耦合多级放大器的放大倍数
电路：
交流通路：
Rb11Rb21 Rb11 // Rb21 Rb1 Rb11 Rb21
Rb12 // Rb22
Rb12 Rb22 Rb2 Rb12 Rb22
一、阻容耦合多级放大器的放大倍数
第一级的输入电阻为
Av Av 1 Av f 1 FAv FAv F 可见，在深度负反馈条件下，反馈放大器的放大倍数 Avf 仅取决于反馈系数 F，而与 Av 无关。当晶体管参数、电源电压、 环境温度及元件参数发生变化时，负反馈放大器的放大倍数受 其影响很小，基本不变，从而使放大倍数稳定性获得了提高。 结论：负反馈使放大器放大倍数减小 (1 + FAv) 倍；在深度 负反馈条件下负反馈放大器的放大倍数很稳定。
GP （ 3 20 30 35 10 40 20 ）dΒ 132 dΒ
二、阻容耦合放大器的频率特性 1．放大器的频率特性
理想放大器：对于不同频率的信号具有相同的放大倍数。
实际放大器：对不同频率的信号，放大倍数不一样。 频率特性：放大器的放大倍数与频率之间的关系，又称 为频率响应。
对于并联负反馈，在输入电压 vi 不变时，反馈电流 if 的 分流作用致使输入电流 ii 增加，相当于输入电阻减小。即并联 负反馈减小输入电阻。
2．输出电阻的改变 电压负反馈维持输出电压不受负载电阻变动的影响而趋于 恒定，说明输出电阻比无反馈时输出电阻要小；而电流负反 馈维持输出电流不受负载电阻变动的影响而趋于恒定，说明 输出电阻比无反馈时输出电阻要大。即电压负反馈使输出电 阻减小；电流负反馈使输出电阻增大。 结论：放大器引入负反馈后，使放大倍数下降；但提高 了放大倍数的稳定性；扩展了通频带；减小了非线性失真； 改变了输入、输出电阻。
[例 4.1.1] 两级阻容耦合 放大器中，按给定的参数，并 设两管的 1 = 2 = 40，rbe1 = 1.3 k ，rbe2 = 1 k，试估算： (1) 各级的电压放大倍数； (2) 总的电压放大倍数。 解 (1)先估算有关参数
ri2 Rb12 // Rb22 // rbe2 1 k
// rbe1 ri1 Rb1 rbe1 Rb1 r be1 rbe1 Rb1
第二级的输入电阻为
// rbe2 ri2 Rb2
rbe2 Rb2 rbe2 rbe2 Rb2
第一级交流负载为 第二级交流负载为
RL1 RL2
Rc1ri2 Rc1 ri2 Rc2 RL Rc2 RL
vi vi FAv vi
Av v i Av f (1 FAv )v i 1 Av 1 FAv
电压串联负反馈的电路框图
即
Avf < Av
可见，Avf 是 Av 的 (1 + FAv)倍， (1 + FAv)愈大， Avf 比 Av 就愈小。 (1 + FAv ) ：放大器的反馈深度。如果负反馈很深，即 (1 + FAv ) >> 1 时，则
(3)正反馈和负反馈的判别 采用信号瞬时极性法判别，设某一瞬时，输入信号 vi 极性 为正“+”，并标注在输入端晶体管基极上，然后根据放大器的 信号正向传输方向和反馈电路的信号反向传输方向，在晶体管的 发射极、基极和集电极各点标注同一瞬时的信号的极性。 可见，图(a)中反馈到输入回路的 vf 的极性是“+”，与输 入电压 vi 反相，削弱了 vf 的作用，所以是负反馈；而图(b)中， 反馈到输入端的 vf 极性是“-”，它削弱了 vi 的作用，所以也 是负反馈。
10 1 Rc1 // ri2 RL1 kΩ 0.91 kΩ 10 1 Rc2 // RL 1.25 kΩ RL2
(2)估算各级电压放大倍数
RL1 0.91 kΩ Av 1 40 28 rbe1 1.3 kΩ RL2 1.25 kΩ Av 2 2 40 50 rbe2 1 kΩ
(3)总的电压放大倍数
Av Av 1 Av 2 ( 28) ( 50) 1 400
[例 4.1.2] 某多级放大器其各级电压增益为：第一级是 20 dB、第二级是 30 dB、第三级为 35 dB，求该放大器总的电 压增益是多少分贝？ 解 该多级放大器总电压增益应为各级电压增益之和
2．多级放大器的频率特性 两级放大器的通频带： 两级放大器中频段的电压放大 Avo1 Avo2 。 倍数为 Avo 在 fL 和 fH 处总电压放大倍数 为
1 1 o Avo1 Avo 2 0.5 Avo1 Avo 2 0.5 Av 2 2
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可见，两级放大器的 f´L 和 f´H 两点间的频率范围比 fL 和 fH 的范围减小了。
二、电压反馈和电流反馈
电压反馈：反馈信号与输出电压成正比。
判断方法：把输出端短路，如果反馈信号为零，则为电 压反馈。
电流反馈：反馈信号与输出电流成正比。
判断方法：把输出端短路，如果反馈信号不为零，则为 电流反馈。
三、串联反馈和并联反馈 串联反馈：净输入电压由输入信号和反馈信号串联而成。 判断方法：把输入端短路，如果反馈信号不为零，则为串 联反馈。 并联反馈：净输入电流由反馈电流与输入电流并联而成。 判断方法：把输入端短路，如果反馈信号为零，则为并联 反馈。
两级放大器的通频带
结论，多级放大器的放大倍数提高了，但通频带比每个单 级放大器的通频带窄。级数越多，通频带越窄。
4.2 负反馈放大器
4.2.1 反馈及其分类
4.2.2 负反馈对放大器性能的改善
4.2.3 射极输出器
4.2.1 反馈及其分类
反馈：把放大器输出端或输出回路的输出信号通过反馈 电路送到输入端或输入回路，与输入信号一起控制放大器的 过程。
四、改变了放大器的输入电阻、输出电阻 放大器引入负反馈后，输入电阻的改变取决于反馈电路与 输入端的联接方式；输出电阻的改变取决于反馈量的性质。 1．输入电阻的改变 对于串联负反馈，在输入电压 vi 不变时，反馈电压 vf 削 减了输入电压 vi 对输入回路的作用，使净输入电压 vi 减小， 致使输入电流 ii 减小，相当于输入电阻增大。即串联负反馈 增大输入电阻。
第4章
多级放大器和反馈放大器
本章学习目标
4.1 晶体二极管
4.2 负反馈放大器
4.3 三种组态电路性能比较 本章小结
本章学习目标
1. 清楚多级放大器间耦合方式。
2. 理解阻容放大器的频率特性，理解通频带的概念。 3. 理解反馈的概念，清楚反馈的分类，掌握判别反馈 的方法。 4. 理解负反馈对放大器性能的影响。 5. 清楚射极输出器的电路组成，掌握该电路输入电阻、 输出电阻的工作特点。 6. 了解三种组态的电路性能。