音頻放大器中使用的倒相電路

倒相比例放大器電路圖

圖中所示是用中增益運(yùn)放FC3組成的倒相比例放大器線路。倒相比例放大器就是使輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相位相反。倒相比例放大器的增益取決于反饋比。即：

音頻放大器中使用的倒相電路

在各種擴(kuò)音設(shè)備中，推挽式放大器※應(yīng)用得很廣。但是這種放大器工作的好壞，決定于供給它輸入端的兩個(gè)交流電壓的波幅是否相等，相位是否相反（相差180°）（圖1）。產(chǎn)生這種相位相反，波幅相等的電壓的專門電路叫做倒相電路或反相電路。本文介紹的是一些常見(jiàn)的倒相電路，并對(duì)它們加以簡(jiǎn)單的分析和比較。

我們知道只要在輸入變壓器次級(jí)線圈的中心抽一個(gè)頭（圖2），很容易得到這樣對(duì)稱的電壓。但是用輸入變壓器有很多缺點(diǎn)：首先是一個(gè)良好的輸入變壓器不僅制造困難，而且價(jià)格也很高。如果質(zhì)量不好，就會(huì)使放大器的頻率響應(yīng)不夠均勻。其次變壓器的體積大而重，攜帶不便。由于以上缺點(diǎn)、所以除了在某些場(chǎng)合下（例如未級(jí)電子管工作在有柵流的情況下）必須應(yīng)用外，一般經(jīng)常采用成本低，占空間面積小，頻率響應(yīng)也相當(dāng)好的由電阻和電容器組成的倒相電路來(lái)代替。

圖3是用一個(gè)普通三極管制成的簡(jiǎn)單倒相電路，它和一般電阻偶合放大器所不同的是它有兩個(gè)負(fù)荷電阻（R2和R3+R4），分別接在電子管Л的屏極和陰極回路里。這兩個(gè)內(nèi)阻的數(shù)值相等（R2=R3+R4）。因此，當(dāng)Л的柵極上有輸入電壓U6x時(shí)，在這兩個(gè)負(fù)荷電阻上通過(guò)的屏流所產(chǎn)生的電壓降相同。由電子管放大的道理知道，R2上的交流電壓U1和U6x相差180°，而R3+R4上的交流電壓恰好和U6x同相。把這兩個(gè)對(duì)稱的交流電壓加到下級(jí)推挽式放大器的柵極上，就保證了推挽級(jí)的正常工作。

R3是電子管Л的自給偏壓電阻，直流偏壓經(jīng)柵漏電阻R1加到Л的柵極。但同時(shí)R3上所產(chǎn)生的交流電壓降也同樣的加到柵極上，因此它完成了電流負(fù)回授的作用。這個(gè)電路的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝制容易，由于負(fù)回授作用，頻率響應(yīng)就好得多了。但是這種電路也有缺點(diǎn)，最主要的是它的放大率永遠(yuǎn)小于1，也就是說(shuō)這種電路沒(méi)有增益。其次是這個(gè)電路的兩個(gè)推挽臂不是很平衡的，原因是和負(fù)荷電阻R2并聯(lián)的分路電容（包括Л的輸出電容、潛布電容和下級(jí)推挽放大級(jí)一個(gè)電子管的輸入電容）總是小于和R3+R4并聯(lián)檔分路電容（包括Л陰極和地之間的電容、潛布電容和下級(jí)另一個(gè)電子管的的輸入電容）。尤其在頻率較高時(shí)更為顯著，為了消除這種不平衡，可以在電子管Л屏極和地之間加一個(gè)半調(diào)整電容器C3。但是事實(shí)上分路電容的電容量極小，對(duì)平衡影響不大。因此，一般放大器里就把它省略了。

圖4是利用雙三極管的倒相電路。圖中電子管左面半個(gè)Лa作普通的電壓放大級(jí)，放大后的輸出電壓為U1（U1=K·U6x，K是Лa的放大率），這個(gè)電壓全部加到推挽級(jí)一個(gè)電子管的柵極上（即柵漏電阻R5+R7的兩端）。Лб柵極的輸入電壓就直接從R7上取得，也就是取自U1的一小部分。由于Лб的工作制、參數(shù)和負(fù)荷電阻都和Лa相同，Ul和U6x的相位相差180°，而Лб從R7上取得的電壓經(jīng)放大后相位又反了180°，可見(jiàn)Лб放大后的輸出電壓U2和Ul也相差180°。Лб的作用僅把Ul的相角轉(zhuǎn)移180°而并無(wú)增益。從上面分析可知，問(wèn)題只解決一半，即相位達(dá)到了相差180°的要求，但是U1和U2是否相等，那還要看（R5+R7）÷R7是否等于K（K是Лб的放大率）。實(shí)用上R5、R7除根據(jù)上面的計(jì)算外，還要由實(shí)驗(yàn)決定加以調(diào)整。這種電路的優(yōu)點(diǎn)是它有一般電阻偶合放大器同樣大小的增益，缺點(diǎn)是在頻率較高時(shí)仍有不平衡的現(xiàn)象。但是應(yīng)用在一般擴(kuò)音機(jī)中工作已夠滿意了。

事實(shí)上要求圖4中的R2=R4和R6=R5+R7是不可能的，另外Лa和Лб的參數(shù)絕對(duì)相同也是辦不到的。因此這個(gè)電路中的兩倒相臂就難于平衡，U1和U2當(dāng)然也不可能完全相等了。圖5是一種所謂自動(dòng)平衡式倒相電路。它和圖4基本上完全一樣，不過(guò)增加了一個(gè)平衡電阻R8（0.1R6-0.5R6）。R8的作用如下。

先假定這個(gè)電路是平衡的，在這種理想情況下，Лa和Лб輸出的交流電壓在R8上所產(chǎn)生的電流大小相等，方向相反，因此相互抵消，也就是說(shuō)R8上沒(méi)有電壓降。這時(shí)R8對(duì)電路沒(méi)有作用。但當(dāng)這個(gè)電路失去平衡，如果U1大于U2，那末，R8上將產(chǎn)生一個(gè)電壓降△U=（il- i2）R8（i1和i2分別為Лa和Лб的輸出電壓在R8中產(chǎn)生的電流），這個(gè)電壓附加到Лб的柵極上，使Лб的輸入電壓（R7和R8上的電壓降的代數(shù)和）增加，Лб的輸出電壓U2也隨著增加到接近于U1的數(shù)值。如果情形相反，U2大于U1，那末，在R8上產(chǎn)生的電壓降△U的正負(fù)符號(hào)和上列情形相反，Лб的輸入電壓減小了一個(gè)△U的電壓，輸出電壓U2也隨著減小并接近至U1。

圖中Лa和Лб的自給柵偏壓電阻R3=Ec÷2Ip千歐，式中Ec是Лa（Лб）的柵偏壓，單位伏，I2是Лa（Лб）的屏流，單位毫安。

我們知道Лa和Лб屏流的交流成份在相位上相差180°，因此，它們?cè)谕ㄟ^(guò)R3時(shí)就相互抵消，R3上即使沒(méi)有并聯(lián)的傍路電容器也不致于引起電流負(fù)回授的作用，同時(shí)省掉了這只也容器還有助于電路的平衡。因?yàn)楫?dāng)兩電子管的屏流大小不相等時(shí)，R3上就出現(xiàn)一個(gè)電流差，它所產(chǎn)生的交流電壓降分別加到兩個(gè)電子管的柵路內(nèi)，對(duì)屏流較大的那個(gè)電子管說(shuō)，這個(gè)電壓起著負(fù)回授作用，使屏流減?。欢鴮?duì)屏流較小的電子管說(shuō)，這個(gè)電壓起正回授作用，使屏流增加，結(jié)果使它們的輸出電壓U1和U2趨于相等，也起到自動(dòng)平衡的作用。

圖6是另一種自動(dòng)衡式倒相電路，它的作用原理和圖5一樣。不過(guò)節(jié)省了一個(gè)電阻，但平衡效果不及圖5。這兩種電路的優(yōu)點(diǎn)是能夠自動(dòng)平衡，不會(huì)因?yàn)殡娮璩轭^不準(zhǔn)確或Лб放大率變動(dòng)而影響平衡，裝制比較方便，所以在擴(kuò)音機(jī)中常被采用。

最后再介紹一種比較簡(jiǎn)單的倒相裝置，它不需要單獨(dú)的倒相級(jí)，因此可以用普通的不對(duì)稱輸出來(lái)激勵(lì)推挽級(jí)。從圖7中可見(jiàn)，功率放大管Л2的反相電壓是從Л1屏路里的分壓器（由R3、R4組成）上取得，因?yàn)檫@個(gè)電壓和U6x相差180°。電阻R4的大小應(yīng)使它上面的交流電壓降等于U6x，R5應(yīng)等于R3＋R4，它的作用僅使輸出變壓器T的初級(jí)圈兩端對(duì)地平衡。為了不影響T的負(fù)荷阻抗，R5的大小應(yīng)該比輸出管屏與屏之間的阻抗大5倍。圖中C為斷流電容器，R2為自給偏壓電阻，R1和R6是Л1、Л2的機(jī)漏電阻。圖8和圖7的區(qū)別僅在于Л2的反相電壓取自Л1簾柵回路的電阻R4上，它的大小由簾柵流里的交流成份Iэ和R4的乘積決定。這個(gè)電壓和圖7相同也要求等于U6x。這種電路的優(yōu)點(diǎn)是使放大器的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，因此降低了成本。但是它和前面所講的電路比較起來(lái)，非線性失真和干擾有所增加，僅在要求質(zhì)量不高的放大器中才被采用。