電流負反饋放大器的原理分析與CAA計算機輔助分析設(shè)計

電流負反饋放大器的原理分析與CAA計算機輔助分析設(shè)計

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)的電壓負反饋技術(shù)在高保真音頻放大器的設(shè)計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)計師們減少了負反饋量，甚至采用無大環(huán)負反饋設(shè)計；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，從而減小對負反饋的依賴，但代價也是不小的。近年來，一些音頻設(shè)計師把目光投向了在視頻運算放大器中得以廣泛應(yīng)用的電流負反饋技術(shù)，并在高保真音頻放大器的設(shè)計中取得了成功。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反饋技術(shù)的放大器。國內(nèi)也有個別廠家推出電流負反饋放大器，可惜僅局限于對國外某款名機的仿制。下面，筆者將對電流負反饋放大器的基本原理進行分析，并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合計算機輔助分析軟件SPICE推出一款200W甲乙類電流負反饋放大器。

1 基本原理分析

1．1 電流負反饋放大器的開環(huán)特性
　　關(guān)于電流負反饋放大器的設(shè)想，早在30年代就有人提出，但進入實用和普及階段則是80年代的事了。圖1是電流負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)代電流負反饋放大器的雛形。為了討論方便，進一步把圖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增益可以表達如下：

圖1 電流負反饋放大器的基本結(jié)構(gòu)

圖2 電流負反饋放大器簡化電路

圖3 電流負反饋放大器簡化電路

AVDC＝（R1／RE）×（R3／R2）×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反饋放大器的標準模板。這里，還可以看到電流負反饋放大器和電壓負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，電流負反饋放大器是低阻抗端，而電壓負反饋放大器則是高阻抗端；由于BG4的加入，差分輸入電壓負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。