電流負(fù)反饋放大器的原理分析與CAA計(jì)算機(jī)輔助分析設(shè)計(jì)

電流負(fù)反饋放大器的原理分析與CAA計(jì)算機(jī)輔助分析設(shè)計(jì)

自從1970年Otala博士提出關(guān)于晶體管放大器瞬態(tài)互調(diào)（TIM）失真的理論，傳統(tǒng)的電壓負(fù)反饋技術(shù)在高保真音頻放大器的設(shè)計(jì)中就陷入了一種矛盾。一方面，為了降低瞬態(tài)互調(diào)失真，設(shè)計(jì)師們減少了負(fù)反饋量，甚至采用無大環(huán)負(fù)反饋設(shè)計(jì)；另一方面，非線性失真卻得不到有效的抑制。雖然采用優(yōu)質(zhì)元件和復(fù)雜的電路以提高放大器的開環(huán)特性，從而減小對負(fù)反饋的依賴，但代價也是不小的。近年來，一些音頻設(shè)計(jì)師把目光投向了在視頻運(yùn)算放大器中得以廣泛應(yīng)用的電流負(fù)反饋技術(shù)，并在高保真音頻放大器的設(shè)計(jì)中取得了成功。如今，像著名的金嗓子公司、馬蘭士公司、先鋒公司、AKAI公司等都紛紛推出采用電流負(fù)反饋技術(shù)的放大器。國內(nèi)也有個別廠家推出電流負(fù)反饋放大器，可惜僅局限于對國外某款名機(jī)的仿制。下面，筆者將對電流負(fù)反饋放大器的基本原理進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合計(jì)算機(jī)輔助分析軟件SPICE推出一款200W甲乙類電流負(fù)反饋放大器。

1 基本原理分析

1．1 電流負(fù)反饋放大器的開環(huán)特性
　　關(guān)于電流負(fù)反饋放大器的設(shè)想，早在30年代就有人提出，但進(jìn)入實(shí)用和普及階段則是80年代的事了。圖1是電流負(fù)反饋放大器的基本結(jié)構(gòu)。為了便于分析，忽略輸入射極跟隨器，并仿照差分輸入電壓負(fù)反饋放大器的“半電路分析”方法，以中心水平線為對稱軸將電流負(fù)反饋放大器簡化為如圖2所示的分析用的電路，RF與RG組成反饋網(wǎng)絡(luò)?？梢哉f，這個普通而熟悉的電路就是現(xiàn)代電流負(fù)反饋放大器的雛形。為了討論方便，進(jìn)一步把圖2簡化成圖3所示的電路，其中RE為RF與RG的并聯(lián)值，RL為RF與RG的串聯(lián)值。這樣該電路的開環(huán)DC增益可以表達(dá)如下：

圖1 電流負(fù)反饋放大器的基本結(jié)構(gòu)

圖2 電流負(fù)反饋放大器簡化電路

圖3 電流負(fù)反饋放大器簡化電路

AVDC＝（R1／RE）×（R3／R2）×1　　（1）

　　顯然，其開環(huán)增益和反饋網(wǎng)絡(luò)有關(guān)，換句話說，開環(huán)增益是隨閉環(huán)增益的變化而變化的。這是電流負(fù)反饋放大器一個最重要的基本特征。而在當(dāng)時為了解決這個問題，工程師們加入一只緩沖用三極管BG4將輸入級BG1和反饋網(wǎng)絡(luò)RF，RG隔離，見圖4。由三極管BG4的動態(tài)發(fā)射極電阻替代了圖3中的RE，因此開環(huán)增益和反饋網(wǎng)絡(luò)無關(guān)，開環(huán)增益不隨閉環(huán)增益的變化而變化。這個電路就是差分輸入電壓負(fù)反饋放大器的標(biāo)準(zhǔn)模板。這里，還可以看到電流負(fù)反饋放大器和電壓負(fù)反饋放大器的一些其他基本差別，如反饋網(wǎng)絡(luò)都連到反相輸入端，電流負(fù)反饋放大器是低阻抗端，而電壓負(fù)反饋放大器則是高阻抗端；由于BG4的加入，差分輸入電壓負(fù)反饋放大器具有平衡的兩個輸入端，因而有低的失調(diào)電壓和相等的輸入偏置電流等。