负反馈网络是宽带功率放大器中常用到的部分,它的作用一般包含改善增益平坦度以及提高电路的稳定性。常见的负反馈网络一般由RC串联而成。
射频功率放大管的增益随频率的增高而下降,一般情况下,每增加一个倍频程,增益下降约6dB。在窄带电路中,增益随频率的增高而下降的情况可以忽略不计,但在多倍频程电路中,必须考虑对低频增益的压制。
1.拓宽频段,改善增益不平
放大电路的频率响应引起放大倍数下降,通过负反馈可以展宽通频带来改善增益。
闭环放大倍数 A f 是开环放大倍数 A 的 1 1+AF 倍,闭环放大电路的通频带 B W f 是开环放大电路的通频带 BW 的( 1+AF )倍。增益带宽积不变。
设开环时放大电路在高频段的放大倍数为:
A ˙ H = A ˙ m 1+j f f H
A ˙ m —— 开环时中频放大倍数 f H —— 开环时上限频率
引入负反馈后的高频放大倍数为: A ˙ Hf = A ˙ H 1+ A ˙ H F ˙ 整理后得
引入负反馈后的中频放大倍数和上限频率 A ˙ mf = A ˙ m 1+ A ˙ m F ˙ f Hf =(1+ A ˙ m F ˙ ) f H 。
开环放大器的通频带 BW= f H
闭环放大器的通频带 B W f = f Hf =(1+ A ˙ m F ˙ ) f H
增益带宽积不变。
由上述公式可知,增益带宽积不变,可以通过扩宽频段——采用负反馈网络实现对增益的平衡。
使用电阻负反馈网络,电阻负反馈网络用于压制放大器在低频上高增益特性,电阻值越小压制作用越大。一般原则:以高频段增益为基准增益,使用 100 ~ 200 Ω 电阻,将低频段的增益降低到大于基准增益 2 ~ 3 dB。
2.稳定功放的稳定性,改善外界环境变化对功放的影响
负反馈的基本原理及框图如下图所示
无反馈时:Y(t)=X(t)+A(dB)
有反馈时:Y(t)=X(t)+A(dB)-B(dB)
电压或者高低温变化都是反应为增益A的变化,从上述公式中可以看出,当A变化时,增益A变为A+p,由于增益B为从功放输出端耦合回来的增益,耦合器为无源器件不随电压变化,温度变化耦合器的耦合功率变化较小(可以忽略不计)
所以B变为B+p,Y(t)1= X(t)+A(dB)+p-B(dB)-p= X(t)+A(dB)-B(dB)
所以可以看出,有负反馈电路时,功率不随高低温与电压变化而变化。设计可以满足功率稳定度的要求。