浅谈功放中的负反馈

严行全

摘要:本文从较适用的角度谈了负反馈种类,对功放正反两方面的影响和如何减少对负面的影响

关键词:负反馈;功放电路;影响

在所有的功放中,无论是集成功放还是分离件功放,无论是晶体管功放还是电子管功放,都要用到负反馈电路。可以说,有了负反馈,才给功放音质带来了革命性的影响。那什么是负反馈?它对放大电路有什么影响?针对这些问题,我浅谈一点认识:

负反馈,就是把放大器的输出信号取出一部分,通过一定方式回送到与输出信号相反的输入端去,与输入端产生一个差值,削弱原输入信号强度,使放大器增益减小,这种反馈,叫负反馈。在放大电路中,负反馈有四种类型:电压并联负反馈、电压串联负反馈、电流并联负反馈、电流串联负反馈,在放大电路中,使用哪些负反馈,要根据电路需要而定。

判断是什么反馈电路,对初学者来说,是较难的事,但也有简单的判断方法:判断是电压反馈还是电流反馈,看输出信号端,将负载短路,若对反馈无影响,则为电流反馈,否则为电压反馈;是并联反馈还是串联反馈,就看输入端上是否分了流,如果分了流,就为并联反馈,否则,为串联反馈。当然,还有其它判断方法,这里不再述。

1 负反馈对放大器的影响有正反两方面,先谈谈正面影响

1.1 能改变输入阻抗或输出阻抗

串联负反馈,因在输入信号端串入反馈支路,使输入阻抗得以他提高,所以,串联负反馈能提高输入阻抗。并联负反馈,因在输入信号端并联了反馈支路,使输入阻抗降低,所以,并联负反馈能降低输入阻抗。电压负反馈,因在信号输出端并入了反馈支路,使输出阻抗降低,从而提高了输出电压的稳定性。电流负反馈,因在信号输出端串入了反馈支路,使输出阻抗提高,从而提高了输出电流的稳定性。从上面可知,要提高收入阻抗,就用串联负反馈;要降低输入阻抗,就用并联负反馈;要提高输出电压的稳定性,就用电压负反馈;要提高输出电流的稳定性,就用电流负反馈。

1.2 能提高电路的稳定性

在基本放大器中(未加入负反馈支路时的放大器),由于受环境等因素影响,如温度的升高或降低,都将会使放大器增益发生变化,使电路工作不稳定。加入负反馈支路后,其放大器的增益与基本放大器增益无关,而由反馈支路的反馈系数决定。显然,在这种情况下,基本放大器增益的任何变化,不会影响负反馈放大器的增益,这样,就提高了放大器的工作稳定性。

1.3 能扩展频响

在不加负反馈时,如果频率特性不均匀,频率变化引起的增益也不稳定,在基本放大器中,频率越高,其增益下降越多,当下降到一定程度时(民用电器有-3db或-6db),放大器放大后的信号因太弱无法满足要求,使频响变窄。加入负反馈后,就能使放大器在更宽的频率范围内使增益均匀不变。这是因为:当频率升高时,输出信号就将向减小方向变化,相应地负反馈信号也将成正比例地向减小方向变化,相当闭环增益增加。结果,使基本放大器净输入信号向增大方向变化,从而补偿了原来随频率升高而下降的趋势,阻止了输出信号减小,扩展了频响。

1.4 能改善非线性失真

假如输入信号正负半周不均(若负半周大),通过基本放大器放大后的输出信号正负半周会更加的不均(负半周会更大),产生更严重的失真,当引入负反馈后,由于输入信号和负反馈信号相减,输入信号越强,相减的信号也越多,这样,负半周幅度变小,降低了输入信号幅度,而正半周因幅度小而相减的信号很小,与负半周比较,相应正半周幅度变大,从而阻止了信号负半周幅度变大和正半周幅度变小的趋势,其结果使波形接近于正弦波,因而,改善了非线性失真。

1.5 能改善饱和失真

如果加入的信号很强,由于基本放大器放大能力有限,经放大后的信号会产生削顶(饱和)失真,当引入负反馈后,降低了放大器的增益,由于输入信号和负反馈信号相减,输入信号越强,相减的信号也越多,降低了输入信号幅度,使放大后的信号不会因过强而产生削顶(饱和)失真,使基本放大器不仅能不失真的放大小信号,也能不失真放大幅度较大的信号。

1.6 能改善谐波失真

由于放大器中存在非线性器件,信号通过这些非线性器件后会产生新的频率分量(谐波),这些新的频率分量对原信号形成干扰,使输入信号波形与输出信号波形形成不一致,当加入适量的负反馈后,就能抑制谐波的形成。

2 任何电路,都有其一些不足或局限,负反馈也是如此,尽管它有很多的优点,但也存在一些问题:

虽然负反馈能有效的降低失真,但又容易引起瞬态互调失真。原因是:晶体管功放中(电子管相对要好些),由于晶体管自身原因,易受温度因素影响,会带来工作特性不稳定,往往要采用深度负反馈来保证工作稳定性,但深度负反馈又易引起高频寄生振荡,于是,在晶体管b、e极之间加入小电容,使高频寄生振荡无法实现,但加入小电容后,会使高频段相位稍滞后(因无论电容多小都需要时间充电),当信号为速度很高的瞬间脉冲时,小电容来不及充电时,输入信号没有和负反馈信号相减,放大器在这一瞬间处于开环状态,使输出瞬间过载而产生削波,这就是瞬态失真,而这种失真是晶体管功放造成“金属声”的原因。要减少这种失真,应选择好的器件和调整晶体管的工作点(增大静态电流);尽量提高放大器的开环增益和开环频响;加强各放大器自身的负反馈,尽量不用大环路负反馈;控制负反馈深度。

负反馈能改善放大器的频率特性,实际上,频率的低频区和高频区在通过基本放大器时都存在附加相移,在引入负反馈时都把负反馈考虑得很理想,即负反馈能在瞬间将放大器的增益随频率升高而降低。实际上,放大器在这两个区内的输出信号和输入信号相比都有一定的延迟,而引起相移。经过延迟的输出信号被负反馈回路送回输入端时,可能恰好和输入信号同相,造成反馈放大器工作不稳定,使放大器产生自激。

由于有了延迟,负反馈回路还可能将不属于失真部分的信号给加入到输入端而引起瞬态响应失真。

要解决这些问题,我们还可以增加电阻、电容等无源器件进行相位补偿,如在输出的加一个RC串联电路,或用密勒电容补偿。

3 负反馈在功放中应用趋势

在发烧界,为克服单一使用电流负反馈或电压负反馈带来的弊端,在功放末级,往往采用电流、电压混合负反馈电路,这样,即能提高输出电流的稳定性,又能提高输出电压的稳定性,爱好者不妨一试。

参考文献

[1]“电子线路中线性部分”