作者：胡斌,吉玲,胡松
出版社：人民邮电出版社
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电子工程师必备:九大系统电路识图宝典试读：
前言
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笔者在国内首创了“读者伴随服务”，详见淘宝“古木电子@读者伴随服务”店铺的门前告示。江苏大学胡斌第1章 4种典型负反馈电路重要提示
负反馈电路的分析和计算历来是复杂烦琐令人“头疼”的事情，本章为化解这些学习中的困惑采用如下方法加以介绍。（1）定性分析在先。所谓定性分析，是一种思维加工过程，通过对负反馈电路的工作原理分析，进而能去伪存真（在电路中找出与负反馈相关的元器件，同时去掉其他元器件的干扰）、去粗取精（抓住众多矛盾中的主要矛盾以简化电路）、由此及彼、由表及里，以认识负反馈电路的本质，揭示负反馈电路的内在规律。
通过定性分析要确定电路是不是负反馈电路，是负反馈电路时要确定是什么类型的负反馈电路，具体电路中哪些元器件参与了负反馈，进一步的定性分析还要确认参与负反馈元器件的性质等。
最终要在电路图中画出负反馈信号的电压或电流曲线（包括大小、方向），以便在进行定量分析时不再考虑电压或电流的方向而只考虑大小，使负反馈的计算得到简化。
定性分析是定量分析的基本前提，没有定性的定量是一种盲目的、毫无价值的定量。（2）定量分析在后。所谓定量分析，就是研究对象的数量特征、数量关系与数量变化的分析。对于负反馈电路而言就是关系到许多量的计算。在有了前面的定性分析后，定量分析可以减少许多干扰成分，使分析过程更简单。
负反馈电路中少不了放大器，没有放大器就不存在负反馈电路。当放大器中加入负反馈电路之后，就成为负反馈放大器，而一般的放大器中都要加入各种形式的负反馈电路，所以放大器通常与负反馈紧密相联系，放大器一般都是负反馈放大器。
学习、掌握有关负反馈电路的内容是有一定的难度的，主要难在负反馈电路判断和负反馈过程的分析中。1.1 负反馈放大器综述重要提示
在放大器中采用负反馈电路，其目的是为了改善放大器的工作性能，提高放大器的输出信号质量。
在引入负反馈电路之后，放大器的增益要比没有负反馈时的增益小，但是可以改善放大器的许多性能，主要有：减小放大器的非线性失真，扩宽放大器的频带，降低放大器的噪声，稳定放大器的工作状态等。1.1.1 反馈、正反馈和负反馈
1．放大器信号传输
通常放大器的信号传输全过程是：信号从放大器输入端输入，通过放大器放大后从放大器输出端输出，其输出信号加到后级电路中，这一输出信号不再加到放大器的输入端。图1-1所示是放大器信号传输过程示意图。图1-1 放大器信号传输过程示意图
2．反馈过程重要提示
放大器的信号都是从放大器的输入端传输到放大器输出端，但是反馈过程则不同，它是从放大器输出端取出一部分输出信号作为反馈信号，再加到放大器的输入端，与原放大器输入信号进行混合（或是相加或是相减），这一过程称为反馈。
图1-2所示是反馈方框图。从图中可以看出，输入信号U从输入i端加到放大器中进行放大，放大后的输出信号U中的一部分信号经o过反馈电路后成为反馈信号U，与输入信号U合并，作为净输入信号FiU加到放大器中。l图1-2 反馈方框图
图1-3所示是实际电路中的反馈电路举例。电路中的三极管VT1构成一级放大器，基极是这一放大器的输入端，集电极是放大器的输出端，VT1管集电极与基极之间接有电阻R1，R1构成了反馈电路。图1-3 举例电路
反馈电路使原本放大器输入端和输出端不相连的电路构成了一个闭合回路，如图1-4所示，这个闭合回路是各种反馈电路的基本电路特征。图1-4 闭合回路重要提示
反馈电路具有下列几个明显的电路特征。（1）输出信号中的一部分通过反馈电路加到了放大器输入端，与原输入信号进行混合。（2）反馈电路与放大器构成了一个闭合的回路。
3．正反馈概念重要提示
反馈电路在放大器输出端和输入端的接法不同会对电路产生两种截然不同的效果（指对输出信号的影响），所以反馈电路有两种：正反馈电路和负反馈电路，这两种反馈电路的结果完全相反。
正反馈可以举一个例子来说明，吃某种食品，由于它很可口，所以在吃了之后更想吃，这是正反馈过程。
图1-5所示是正反馈方框图。当反馈信号U与输入信号U是同相Fi位时，这两个信号混合后是相加的关系，即U＋U，所以净输入放大iF器的信号U比输入信号U更大，而放大器的放大倍数没有变化，这样li放大器的输出信号U比不加入反馈电路时的大，这种反馈称为正反o馈。显然，正反馈让放大器的输出信号幅度更大，但这对于放大器而言并不是好事，相反是有害的。图1-5 正反馈方框图
加入正反馈之后的放大器，输出信号愈大反馈愈大（当然不会无限制地增大，电路会自动稳幅），这是正反馈的特点。正反馈电路在放大器中通常不用（局部会用），它只是用于振荡器中。
4．信号相位
分析正反馈和负反馈电路过程中，时常用到信号相位的概念，如果不能真正地掌握这个知识点，那么分析电路会相当困难，或是根本无法进行分析。（1）同相信号。图1-6所示是两个同频率同相位的正弦信号示意图。A、B两个信号频率相同，它们的电压波形同时增大，同时减小，同时为正半周，同时为负半周，同时达到正峰点，同时达到负峰点，这样的两个信号相位是相同的（只是信号A的幅度大于信号B的幅度），两个信号之间相位差为0°，这两个信号称为同相信号。正反馈电路中，输入信号U和反馈信号U就是这样的同相信号。iF图1-6 同相信号示意图（2）反相信号。图1-7所示是两个相位相反的正弦信号示意图。两个信号A、B频率相同，在电压波形中，当信号A达到最大值（正峰点）时，另一个信号B达到最小值（负峰点），一个为正半周时，另一个为负半周，一个信号在增大时，另一个信号在减小，这样的两种信号相位相反，两个信号之间的相位差为180°，这两个信号称为反相信号。在负反馈电路中，输入信号U和反馈信号U就是这样的反相信iF号。图1-7 反相信号示意图
5．负反馈重要提示
负反馈也可以举一例说明，一盆开水，当手指不小心接触到开水时，手指很快缩回，而不是继续向里面伸，手指的缩回过程就是负反馈过程。
图1-8所示是负反馈方框图。当反馈信号U相位和输入信号U的Fi相位相反时，它们混合的结果是相减，结果净输入放大器的信号U比l输入信号U要小，使放大器的输出信号U减小，引起放大器这种反馈io过程的电路称为负反馈电路。图1-8 负反馈方框图
6．反馈量
反馈量通俗地讲就是从放大器输出端取出的反馈信号，经反馈电路加到放大器输入端的反馈信号量，即反馈信号大小。
负反馈的结果使净输入放大器的信号变小，放大器的输出信号减小，这等效成放大器的增益在加入负反馈电路之后减小了。
当负反馈电路造成的净输入信号愈小，即负反馈量愈大，负反馈放大器的增益愈小；反之负反馈量愈小，负反馈放大器的增益愈大。
负反馈量愈大，虽然使放大器的放大倍数减小量愈大，但是对放大器的性能改善效果愈好。1.1.2 负反馈电路种类
负反馈电路接在放大器的输出端和输入端之间，根据负反馈放大器输入端和输出端的不同组合形式，负反馈放大器共有下列4种电路：（1）电压并联负反馈放大器；（2）电压串联负反馈放大器；（3）电流并联负反馈放大器；（4）电流串联负反馈放大器。
1．电压负反馈电路
电压负反馈是针对负反馈电路从放大器输出端取出信号而言的。电压负反馈是指从放大器输出端取出输出信号的电压来作为负反馈信号，而不是取出输出信号的电流来作为负反馈信号，这样的负反馈称为电压负反馈。图1-9所示是电压负反馈示意图，图中从输出端取出的信号电压作为反馈信号。图1-9 电压负反馈示意图
图1-10所示是实用的电压负反馈电路示意图，可与方框图对应理解。从电路中可以看出，电阻R1接在三极管VT1集电极，而集电极是这级放大器的输出端，且集电极输出的是信号电压。图1-10 实用电压负反馈电路重要提示
电压负反馈电路的电路特征是：负反馈电路是并联在放大器输出端与地之间的，只要放大器输出端输出信号电压，就有负反馈的存在，所以负反馈信号直接取自于输出信号电压。
在共发射极放大器中，三极管集电极与基极之间接的任何元器件都是构成的电压负反馈电路。
电压负反馈电路的一种简单的判断方法是：当负反馈电阻与放大器输出端直接相连时便是电压负反馈。
电压负反馈能够稳定放大器的输出信号电压。
由于电压负反馈元件是并联在放大器输出端与地之间的，所以能够降低放大器的输出电阻。
2．电流负反馈电路
电流负反馈也是针对负反馈电路从放大器输出端取出信号而言的，它是指从放大器输出端取出输出信号的电流来作为负反馈信号，而不是取出输出信号的电压来作为负反馈信号，这样的负反馈称为电流负反馈。图1-11所示是电流负反馈示意图，从R1取出输出信号电流作为电流反馈信号。图1-11 电流负反馈示意图
图1-12所示是实用的电流负反馈电路。从电路中可以看出，VT1管集电极是该级放大器的输出端，而负反馈电阻R3接在VT1管发射极与地线之间。VT1管发射极电流流过电阻R3，而发射极电流是这级放大器的输出信号电流，所以这是电流负反馈电路。图1-12 实用的电流负反馈电路重要提示
电流负反馈电路的电路特征是：负反馈电路是串联在放大器输出回路中的，只要放大器输出回路有信号电流，就有负反馈的存在，所以负反馈信号取自于输出信号的电流。
发射极电阻就是一个典型电流负反馈电路。
电流负反馈电路的一种简单的判断方法是：当负反馈电阻没有与放大器输出端直接相连时便是电流负反馈。
电流负反馈能够稳定放大器的输出信号电流。
由于电流负反馈元件是串联在放大器输出回路中的，所以提高了放大器的输出电阻。
3．串联负反馈电路
电压和电流负反馈都是针对放大器输出端而言的，指负反馈信号从放大器输出端的取出方式。串联和并联负反馈则是针对放大器输入端而言的，指负反馈信号加到放大器输入端的方式。
图1-13所示是串联负反馈电路示意图。负反馈电路取出的负反馈信号，同放大器的输入信号以串联形式加到放大器的输入回路中，这样的负反馈称为串联负反馈。如图1-13右侧所示，放大器输入阻抗与负反馈电阻串联，这样输入信号与负反馈信号以串联形式加入到放大器中。图1-13 串联负反馈电路示意图
图1-14所示是实用的串联负反馈电路。电路中的负反馈电阻R3串联在VT1管发射极回路中，同时它也是串联在放大器输入回路中的，因为放大器的输入信号U产生的基极信号电流回路是：U→电容C1→iiVT1管基极→VT1管发射极→R3→地端。图1-14 实用的串联负反馈电路重要提示
串联负反馈电路的电路特征是：负反馈电阻（或电路）不与放大器的输入端直接相连，而是串联在输入回路中。
串联负反馈可以降低放大器的电压放大倍数，稳定放大器的电压增益。
由于串联负反馈元件是串联在放大器输入回路中的，所以这种负反馈可以提高放大器的输入阻抗。
4．并联负反馈电路
图1-15所示是并联负反馈电路示意图。负反馈电路取出的负反馈信号，同放大器的输入信号以并联形式加到放大器的输入回路中，这样的负反馈称为并联负反馈。从电路上可以看出，放大器输入阻抗与负反馈电阻并联，这样输入信号和负反馈信号以并联形式输入到放大器中。图1-15 并联负反馈电路示意图
图1-16所示是实用的并联负反馈电路。电路中的电阻R1并联在三极管VT1管基极，基极是这一放大器的输入端，负反馈电阻R1直接并联在放大器的输入端上，所以这是并联负反馈电路。图1-16 实用的并联负反馈电路重要提示
并联负反馈电路的电路特征是：负反馈电阻（或电路）直接与放大器的输入端相连。
并联负反馈可以降低放大器的电流放大倍数，稳定放大器的电流增益。
由于并联负反馈元件是与放大器输入电阻相并联的，所以这种负反馈降低了放大器的输入阻抗。1.1.3 负反馈信号
前面从电路结构上介绍了负反馈电路，下面从参加负反馈的信号方面介绍负反馈，根据参加负反馈的信号不同，分为下列几种。
1．直流负反馈重要提示
直流负反馈是指参加负反馈的信号只有直流电流，没有交流电流。直流负反馈的作用是稳定放大器的直流工作状态，放大器的直流工作状态稳定了，它的交流工作状态也就稳定了，所以直流负反馈的根本目的是稳定放大器的交流工作状态。
图1-17所示电路中的电阻R6构成直流负反馈电路，由于旁路电容C4的存在，三极管VT2发射极输出的交流信号电流通过C4到地端，交流信号电流没有流过负反馈电阻R6，只是VT2管发射极输出的直流电流流过电阻R6，所以R6只是构成了直流负反馈电路。图1-17 直流负反馈
2．交流负反馈重要提示
交流负反馈是指参加负反馈的信号只有交流电流，没有直流电流。交流负反馈的作用是可以改善放大器的交流工作状态，从而可以改善放大器输出信号的质量。
图1-18所示电路中的电阻R4构成交流负反馈电路，因为电路中的电容C4具有隔直通交作用，这样直流电流不能流过电阻R4，只有交流信号电流流过R4，所以R4构成的是交流负反馈电路。图1-18 交流负反馈电路
图1-19所示是这一电路中的交流负反馈信号传输线路示意图。图1-19 交流负反馈信号传输线路示意图
3．交流和直流双重负反馈重要提示
在交流和直流双重负反馈电路中，参加负反馈的信号是直流和交流，因此该电路可同时具有直流和交流两种负反馈的作用。
图1-20所示电路中的电阻R1构成了交流和直流双重负反馈电路，因为VT1管集电极输出的交流和直流都能通过电阻R1。图1-20 交流和直流双重负反馈电路1.1.4 不同频率信号的负反馈
1．高频负反馈
它是指只有电路中的高频信号参与负反馈，而电路中的低频信号和中频信号没有参与负反馈。
2．低频负反馈
它是指只有电路中的低频信号参与负反馈，而电路中的高频信号和中频信号没有参与负反馈。
3．某一特定频率信号的负反馈电路
它是指某一特定频率或某一很窄频带内的信号参与负反馈，而其他频率的信号不参与负反馈。1.1.5 局部和大环路负反馈
1．局部负反馈电路
负反馈电路接在本级放大器输入端和输出端之间时称为本级负反馈电路。如图1-21所示，电路中的R2构成局部的负反馈电路，它在VT1放大器电路中。图1-21 本级局部负反馈电路
局部负反馈又称为单级负反馈。
2．多级大环路负反馈电路
当负反馈电路接在多级放大器之间时（在前级放大器输入端和后级放大器输出端之间），称为大环路负反馈电路。如图1-22所示，电路中的电阻R4构成了两级放大器之间的负反馈电路，R4一端接在第一级放大器放大输入端（VT1管基极），另一端接在第二级放大器VT2管发射极。图1-22 多级大环路负反馈电路
图1-23所示是这一电路中负反馈信号传输线路示意图。图1-23 负反馈信号传输线路示意图
多级大环路负反馈又称多级负反馈。1.1.6 负反馈电路分析方法
负反馈电路一直是比较难学的电路之一，如果掌握了基本的电路分析方法和4种典型负反馈电路的工作原理，那学习将比较轻松。
1．瞬时信号极性分析方法重要提示
凡是接在放大器输出端与输入端之间的元器件都构成反馈电路，通过瞬时信号极性分析可以确定它们是否构成了负反馈电路。
对于负反馈电路工作原理的分析有特定的方法，即采用信号电压瞬时极性分析法。图1-24所示是一种负反馈电路，以该电路为例介绍这种电路的分析方法。图1-24 负反馈电路（1）第一步，设基极电压增大。电路中用“+”号标在三极管基极上，表示基极电压增大，如图1-25所示。图1-25 第一步分析示意图（2）第二步，分析基极电流情况。当基极信号电压增大时，引起三极管基极电流是增大还是减小？NPN型三极管是基极电压增大，基极电流增大，如图1-26所示。对于PNP型三极管而言，基极电压增大时基极电流减小。图1-26 第二步分析示意图（3）第三步，分析信号传输线路上有关点的信号电压相位。沿着放大器中的信号传输线路，一步一步分析各点信号电压是增大还是减小，并在各点上用“+”号或“-”号标出。“+”号表示是增大，“-”号表示是减小。这样的分析一直到放大器输出端。
图1-27所示是第三步分析示意图。在基极信号电压增大时，VT1管集电极电压为减小（因为共发射极放大器中集电极电压相位与基极电压相位相反），用“-”号标注。图1-27 第三步分析示意图
如果是多级放大器之间的负反馈电路，则要分别标出各只三极管相关电极上的信号电压极性。如图1-28所示，在VT1和VT2管信号传输的电极上标出信号极性符号“+”或“-”，如VT2管基极上信号极性为“-”，表示信号电压下降。图1-28 示意图（4）第四步，分析反馈信号加到放大器输入端。分析放大器输出端的反馈信号加到输入级放大管基极时，对净输入信号产生什么影响，如果减小了净输入信号，是负反馈过程，否则就不是负反馈电路。图1-29所示电路中，通过电阻R1将VT1管集电极上“-”的信号电压加到基极，使基极电压减小，基极电流减小。图1-29 第四步分析示意图重要提示
通过上述分析可知，原来VT1管基极信号电压增大时使基极电流增大，现在通过反馈电阻R1使VT1管基极电流减小，所以R1构成的是负反馈电路。
2．三极管各电极上信号极性判断方法
三极管共有3种类型的放大器，下列对它们的信号极性判断方法说明如下。（1）共发射极放大器。图1-30所示是共发射极放大器，基极上的“+”是输入信号电压极性，这时集电极信号电压极性为“-”，发
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