音频放大器中使用的倒相电路

倒相比例放大器电路图

图中所示是用中增益运放FC3组成的倒相比例放大器线路。倒相比例放大器就是使输出信号与输入信号相位相反。倒相比例放大器的增益取决于反馈比。即：

音频放大器中使用的倒相电路

在各种扩音设备中，推挽式放大器※应用得很广。但是这种放大器工作的好坏，决定于供给它输入端的两个交流电压的波幅是否相等，相位是否相反（相差180°）（图1）。产生这种相位相反，波幅相等的电压的专门电路叫做倒相电路或反相电路。本文介绍的是一些常见的倒相电路，并对它们加以简单的分析和比较。

我们知道只要在输入变压器次级线圈的中心抽一个头（图2），很容易得到这样对称的电压。但是用输入变压器有很多缺点：首先是一个良好的输入变压器不仅制造困难，而且价格也很高。如果质量不好，就会使放大器的频率响应不够均匀。其次变压器的体积大而重，携带不便。由于以上缺点、所以除了在某些场合下（例如未级电子管工作在有栅流的情况下）必须应用外，一般经常采用成本低，占空间面积小，频率响应也相当好的由电阻和电容器组成的倒相电路来代替。

图3是用一个普通三极管制成的简单倒相电路，它和一般电阻偶合放大器所不同的是它有两个负荷电阻（R2和R3+R4），分别接在电子管Л的屏极和阴极回路里。这两个内阻的数值相等（R2=R3+R4）。因此，当Л的栅极上有输入电压U6x时，在这两个负荷电阻上通过的屏流所产生的电压降相同。由电子管放大的道理知道，R2上的交流电压U1和U6x相差180°，而R3+R4上的交流电压恰好和U6x同相。把这两个对称的交流电压加到下级推挽式放大器的栅极上，就保证了推挽级的正常工作。

R3是电子管Л的自给偏压电阻，直流偏压经栅漏电阻R1加到Л的栅极。但同时R3上所产生的交流电压降也同样的加到栅极上，因此它完成了电流负回授的作用。这个电路的优点是结构简单、装制容易，由于负回授作用，频率响应就好得多了。但是这种电路也有缺点，最主要的是它的放大率永远小于1，也就是说这种电路没有增益。其次是这个电路的两个推挽臂不是很平衡的，原因是和负荷电阻R2并联的分路电容（包括Л的输出电容、潜布电容和下级推挽放大级一个电子管的输入电容）总是小于和R3+R4并联档分路电容（包括Л阴极和地之间的电容、潜布电容和下级另一个电子管的的输入电容）。尤其在频率较高时更为显著，为了消除这种不平衡，可以在电子管Л屏极和地之间加一个半调整电容器C3。但是事实上分路电容的电容量极小，对平衡影响不大。因此，一般放大器里就把它省略了。

图4是利用双三极管的倒相电路。图中电子管左面半个Лa作普通的电压放大级，放大后的输出电压为U1（U1=K·U6x，K是Лa的放大率），这个电压全部加到推挽级一个电子管的栅极上（即栅漏电阻R5+R7的两端）。Лб栅极的输入电压就直接从R7上取得，也就是取自U1的一小部分。由于Лб的工作制、参数和负荷电阻都和Лa相同，Ul和U6x的相位相差180°，而Лб从R7上取得的电压经放大后相位又反了180°，可见Лб放大后的输出电压U2和Ul也相差180°。Лб的作用仅把Ul的相角转移180°而并无增益。从上面分析可知，问题只解决一半，即相位达到了相差180°的要求，但是U1和U2是否相等，那还要看（R5+R7）÷R7是否等于K（K是Лб的放大率）。实用上R5、R7除根据上面的计算外，还要由实验决定加以调整。这种电路的优点是它有一般电阻偶合放大器同样大小的增益，缺点是在频率较高时仍有不平衡的现象。但是应用在一般扩音机中工作已够满意了。

事实上要求图4中的R2=R4和R6=R5+R7是不可能的，另外Лa和Лб的参数绝对相同也是办不到的。因此这个电路中的两倒相臂就难于平衡，U1和U2当然也不可能完全相等了。图5是一种所谓自动平衡式倒相电路。它和图4基本上完全一样，不过增加了一个平衡电阻R8（0.1R6-0.5R6）。R8的作用如下。

先假定这个电路是平衡的，在这种理想情况下，Лa和Лб输出的交流电压在R8上所产生的电流大小相等，方向相反，因此相互抵消，也就是说R8上没有电压降。这时R8对电路没有作用。但当这个电路失去平衡，如果U1大于U2，那末，R8上将产生一个电压降△U=（il- i2）R8（i1和i2分别为Лa和Лб的输出电压在R8中产生的电流），这个电压附加到Лб的栅极上，使Лб的输入电压（R7和R8上的电压降的代数和）增加，Лб的输出电压U2也随着增加到接近于U1的数值。如果情形相反，U2大于U1，那末，在R8上产生的电压降△U的正负符号和上列情形相反，Лб的输入电压减小了一个△U的电压，输出电压U2也随着减小并接近至U1。

图中Лa和Лб的自给栅偏压电阻R3=Ec÷2Ip千欧，式中Ec是Лa（Лб）的栅偏压，单位伏，I2是Лa（Лб）的屏流，单位毫安。

我们知道Лa和Лб屏流的交流成份在相位上相差180°，因此，它们在通过R3时就相互抵消，R3上即使没有并联的傍路电容器也不致于引起电流负回授的作用，同时省掉了这只也容器还有助于电路的平衡。因为当两电子管的屏流大小不相等时，R3上就出现一个电流差，它所产生的交流电压降分别加到两个电子管的栅路内，对屏流较大的那个电子管说，这个电压起着负回授作用，使屏流减小；而对屏流较小的电子管说，这个电压起正回授作用，使屏流增加，结果使它们的输出电压U1和U2趋于相等，也起到自动平衡的作用。

图6是另一种自动衡式倒相电路，它的作用原理和图5一样。不过节省了一个电阻，但平衡效果不及图5。这两种电路的优点是能够自动平衡，不会因为电阻抽头不准确或Лб放大率变动而影响平衡，装制比较方便，所以在扩音机中常被采用。

最后再介绍一种比较简单的倒相装置，它不需要单独的倒相级，因此可以用普通的不对称输出来激励推挽级。从图7中可见，功率放大管Л2的反相电压是从Л1屏路里的分压器（由R3、R4组成）上取得，因为这个电压和U6x相差180°。电阻R4的大小应使它上面的交流电压降等于U6x，R5应等于R3＋R4，它的作用仅使输出变压器T的初级圈两端对地平衡。为了不影响T的负荷阻抗，R5的大小应该比输出管屏与屏之间的阻抗大5倍。图中C为断流电容器，R2为自给偏压电阻，R1和R6是Л1、Л2的机漏电阻。图8和图7的区别仅在于Л2的反相电压取自Л1帘栅回路的电阻R4上，它的大小由帘栅流里的交流成份Iэ和R4的乘积决定。这个电压和图7相同也要求等于U6x。这种电路的优点是使放大器的结构大为简化，因此降低了成本。但是它和前面所讲的电路比较起来，非线性失真和干扰有所增加，仅在要求质量不高的放大器中才被采用。