电流负反馈放大器的原理分析与CAA计算机辅助分析设计
本不变，此时改变RG就可以改变闭环增益，因此可以得到电流负反馈放大器的闭环增益和闭环带宽无关的重要特性。实际上，只要RF不变，在闭环增益改变的同时，开环增益也在改变，以确保闭环带宽基本不 变。图6反映了开环增益随闭环增益变化的这种特性。
图6 开环增益随闭环增益变化的特性曲线
1．3 电流负反馈放大器在音频应用上的优势
首先，电流负反馈放大器可以较好地兼顾非线性失真与瞬态互调失真这两项指标。众所周知，环路增益是衡量一个放大器保持原始信号保真度的重要指标。现代的电压负反馈放大器为了减小瞬态互调失真，不得不减小负反馈深度，从而降低了环路增益，导致闭环增益误差增大，非线性失真增大。而电流负反馈放大器由于有闭环增益和闭环带宽无关的重要特性，只要反馈电阻RF保持不变，不论闭环增益如何变化，环路增益都保持不变，从图6也可以看到，环路增益即开环增益曲线以下与闭环增益曲线以上所包围的面积，虽然闭环增益改变了，但环路增益不变。因此，可以根据需要确定闭环增益而不必考虑是否会影响到闭环增益误差和非线性失真。其次，电流负反馈放大器的开环传输阻抗的主极点频率比电压负反馈放大器高，高频时的环路增益相对地大于电压负反馈放大器。当信号频率增加时电流负反馈放大器的闭环增益误差就较小，高频信号的非线性失真也小。
表1 OPA603和OPA621的失真特性
表1是电流负反馈运放OPA603和电压负反馈运放OPA621在不同负反馈深度（闭环增益）条件下的失真特性，OPA603在闭环增益为2和10时，谐波失真变化很小，OPA621在闭环增益增大时，谐波失真明显变大，等效BIT数由11BIT降为8 BIT。再次，电压负反馈放大器有GBW的限制，减小反馈深度就要牺牲带宽指标，而电流负反馈放大器的闭环带宽与闭环增益无关。最后，电流负反馈放大器的转换速率一般比电压负反馈放大器要好，因为电流负反馈放大器的转换速率主要是由输入信号幅度和边缘决定的，理论上没有转换速率的限制，而且对所有的阶跃输入信号都产生理想的单极点指数输出响应。图7是电流负反馈运放LT1352的转换速率与输入阶跃信号幅度的关系，可见，转换速率是随输入信号幅度呈线性增长的。电压负反馈放大器的转换速率是由电路内部决定的与输入信号无关的定值。因而在大信号输入时，电流负反馈放大器的转换速率比电压负反馈放大器高得多，确保了电流负反馈放大器在大信号输出时的功率带宽远大于一般电压负反馈放大器，获得了大幅度高频信号的低失真重放。由此可以得出，在闭环增益较高、反馈深度较浅、功率带宽越来越宽的现代音频放大器的应用中，电流负反馈放大器比电压负反馈放大器有利得多。
图7 LT1352的转换速率与输入信号幅度的关系
2 200W甲乙类电流负反馈放大器的CAA计算机辅助分析设计
由于电流负反馈放大器的设计比较复杂，很难用传统的数字解析法完成，因此用SPICE软件对电路进行计算机辅助分析设计。整个设计分为开环设计、闭环设计和动态输入信号的验证设计。
2．1 开环设计（包括直流工作点计算）
采用经典的电流负反馈放大器的拓扑结构，如图8所示。分为交叉耦合输入级、I／V变换、输出缓冲器三大部分，中点零电位主要由输入级元件的对称性保证，再加上运放组成的DC伺服电路，确保中点零电位的稳定。为了提高能量速度，交叉耦合输入级没有采用恒流源，输入级电流为3．0mA，比较大，主要是提高在正、负两个方向上转换速率的极限。I／V变换没有采用恒流源有源负载，而是用电阻检测输入缓冲放大级输出端的电流，两级推挽射极接地电路进行电压放大以提供足够的增益。输出缓冲器的静态电流设置为0．545A，由两对大功率管分担，8Ω负载上的甲类输出功率约5W。电路设计描述文件如下：
图8 开环仿真电路图
*SPICE＿NET*
*INCLUDE ＼H－BB＼＼BJT．LIB
*INCLUDE DEVICE．LIB
*INCLUDE NONLIN．LIB
．AC DEC 20 5HZ 200000KHZ
*ALIAS V（21）＝VOUT
*ALIAS V（36)＝V－
*ALIAS I(V8)＝I－
．PRINT AC V(21) VP(21) V(36) VP(36)
．PRINT AC I(V8) IP(V8)
BG2 15 0 7 2SD667A TEMP＝50
BG3 5 6 1 2SD667A TEMP＝50
BG4 4 7 1 2SB647A TEMP＝50
BG5 29 5 8 2SB649A TEMP＝50
BG7 10 4 9 2SD669A TEMP＝50
BG9 15 29 12 2SD669A TEMP＝50
BG13 31 16 23 2SC3858 TEMP＝50
BG14 32 2 22 2SA1494 TEMP＝50
BG15 32 30 25 2SA1494 TEMP＝50
R3 15 6 22K
R4 7 3 22K
R5 4 3 1．2K
R8 9 3 330
R9 29 14 2．7K
R10 14 10 842
C1 29 10 0．1U
R15 12 18 150
R16 20 21 0．22
R17 21 22 0．22
R18 23 21 0．22
R19 21 25 0．22
R20 12 26 10
R21 12 16 10
R22 18 2 10
R23 18 30 10
V1 15 0 69V
V2 31 0 63V
V3 0 32 63V
V4 0 3 69V
R6 15 5 1．2K
BG10 3 10 18 2SB649A TEMP＝50
R7 15 8 330
X1 33 34 28 24 35 OP27
R29 34 21 150K
C4 34 0 2．2U
C5 28 33 2．2U
R30 33 0 150K
R31 36 28 1K
V5 0 35 15V
V6 24 0 15V
BG12 31 26 20 2SC3858 TEMP＝50
R36 15 11 200
BG16 29 8 11 2SB649A TEMP＝50
R37 13 3 200
BG17 10 9 13 2SD669A TEMP＝50
I1 36 0 DC 0 AC 1 0
V8 1 36
R38 29 0 33K
R39 0 10 33K
BG18 29 14 10 2SD669A TEMP＝50
R40 21 0 8
BG13 0
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