实验二  两级负反馈放大电路

 一、实验目的

 1、加深理解放大电路中引入负反馈的方法。

 2、深入研究负反馈对放大器性能的影响。

 3、掌握负反馈放大器性能的测试方法。

 二、实验原理

两级阻容耦合负反馈放大电路如图2.1。为了减少电路损耗，第一级的静态工作点应选择的低一些，这样I_C1电流的适当减小，就可以减少电路损耗。第二级的静态工作点选择的高一些，放大电路的的非线性失真将得到改善。为了改善放大器性能，电路中引入了两级交流电压串联负反馈（R_F）。这样，电路即可以稳定输出电压又可以提高输入电阻。

三、实验内容及步骤

  1、按图2.1连接电路。注意接线应尽可能短。

            

                图2.1 两级负反馈放大电路

  2、接线完毕仔细检查，确定无误后接通电源。

  3、测量两级放大器的静态电流

  测量加反馈后V₁、V₂静态工作电流I_C1、I_C2，并将测量结果添入自制的表格中。

  4、用数字万用表的交流电压200mv的档，从函数发生器中测量出频率1KHZ、幅值为1mv左右的交流信号，将它作为两级放大器的输入信号V_i。

  5、测量两级负反馈放大器开环输出电压和放大倍数

  加入输入信号V_i为1KHZ、幅值1mv左右的交流电压，按表2.1要求测量两级负反馈放大器开环输出电压和放大倍数。

  6、测量两级负反馈放大器闭环输出电压和放大倍数

  加入输入信号V_i为1KHZ、幅值1mv左右的交流电压，按表2.1要求测量两级负反馈放大器闭环输出电压和放大倍数。

  表2.1  动态参数测试表

  7、观察两级负反馈放大器开环和闭环，带负载和不带负载时的输出波形

  ⑴用示波器观察负反馈放大器开环情况下，带负载和不带负载时的输出波形，并将输出波形分别画在实验报告中。

  ⑵用示波器观察负反馈放大器闭环情况下，带负载和不带负载时的输出波形，并将输出波形分别画在实验报告中。

  8、观察负反馈对失真的改善作用

  ⑴将图2.1电路开环，逐步加大V_i幅度，使输出波形出现非线性失真（注意不要过分失真），在实验报告中画出输出失真波形。

  ⑵将电路闭环，再观察输出波形情况，再在实验报告中画出输出失真波形。

  ⑶比较开环、闭环两次放大器的输出波形，总结交流负反馈对放大器失真的改善作用。

  7、测试放大器频率特性

  ⑴将图2.1电路开环，选择V_i=1mv的幅度（频率为1KHz）使输出信号在示波器上有不失真的正弦波显示。

  ⑵保持输入信号幅度不变逐步增加频率，直到输出波形减小为原来的70%，此时信号频率即为放大器f_H。

  ⑶条件同上，但逐渐减小频率，测得f_L。

  ⑷将电路闭环，重复1~3步骤，并将结果填入表2.2。

表2.2  频率特性测试表

  四、实验报告要求

  1、列表整理测量结果，并把实测的静态工作点、电压放大倍数与理论分析值进行比较，并总结比较结果。

  2、总结电压串联交流负反馈对放大器性能的具体影响。

  3、分析总结在调试过程中出现的问题及解决的方法。

五、实验仪器

  1、双踪示波器                                  1台

  2、数字万用表                                  1台

  3、模拟电路实验装置                          1台

第二篇：两级负反馈放大电路

  2012~ 20## 学年   第  二学期

《  模拟电子技术基础》

课程设计报告

题    目： 两级负反馈放大电路        

专    业： 电子信息工程               

           

班    级： 11信息（1）班               

             

          组 成 员：陶轮 魏伟 姚姚 葛自立       

                     余俊明 徐龙 张超龙 钱叶辉   

指导教师：    吴慧                      

     

                 电气工程学院

                20##年6月5 日

任务书

两极负反馈放大电路

摘   要

负反馈是一种以电路来改善电路的重要方法之一，它能有效的改善放大器的性能，负反馈理论和负反馈技术在电子电路中得到了极其广泛的应用。所以对负反馈放大电路研究方法的探究就显得特别重要且具有一定的实际意义。

本设计原理是利用具有放大特性的元件，如三极管，三极管加上电流后输入端的微小变化引起输出端的较大变化，再通过负反馈网络求得净输入量的值，通过仿真观察出波形图。此次主要设计步骤有方案的设计与论证，反馈方式的选择，电路的设计与绘制，以及运用Multisim进行仿真测试设计电路的性能。而电路设计中所采用的三极管、电阻等元器件都是比较容易见到和使用到的，故为电路的操作、测试、分析等工作都带来方便。

关键字：负反馈；放大器； 电阻

                                                

目  录

第一章 方案设计与论证. 1

1. 设计原理：. 1

第二章 负反馈对放大器各项性能指标的影响. 2

1．反馈方式的选择. 2

2．电路的确定. 2

3． 放大管的选择. 2

4． 电容的选择. 2

第三章 单元电路设计与参数计算. 3

1.  第一级放大电路参数设定. 3

2． 第二级放大电路参数设定. 4

3、 总原理图. 5

图3.3 5

第四章 性能测试与分析. 6

1.  负反馈放大器放大倍数的测试：. 6

2． 测放大电路的频率特性：. 7

第五章 结论与心得. 9

1. 实验结论. 9

2. 心得体会. 9

参考文献. 10

附录. 11

答辩记录及评分表. 12

第一章 方案设计与论证

   1.设计原理：

           

                          负反馈放大电路原理框图 1.1

图中X表示电压或电流信号；箭头表示信号传输的方向；符号¤表示输入求和，+、–表示输入信号 与反馈信号是相减关系（负反馈），即放大电路的净输入信号为:

                             

基本放大电路的增益（开环增益）为:

                         

反馈系数为:

                          

负反馈放大电路的增益（闭环增益）为:

 

第二章 负反馈对放大器各项性能指标的影响

   负反馈的电路形式很多，但就基本形式来说，可以分为4种：即电流串联负反馈；电压串联负反馈 ；电流并联负反馈；电压并联负反馈。一个放大器，加入了负反馈环节后，虽然会牺牲一部分增益，但对放大器一系列性能指标产生很大影响和提高。因此，可以根据实际情况的需要，引入任一形式的负反馈，从而使放大器的性能符合实际情况的需要。

1． 反馈方式的选择

根据信号情况来选择反馈方式，当要求放大电路稳定电压输出时，就需要电压负反馈；当要求放大电路恒流输出时，就要采用电流负反馈。根据放大电路输出电阻来选择串联或并联方式，当要求放大电路具有高的输入电阻时，采用串联反馈；当要求放大电路具有低的输入电阻时，采用并联反馈。根据设计要知求此设计采用电压串联负反馈。

2． 电路的确定

1）输入级的放大管的静态工作点一般取I1mA，U=（1～2）V，不允许取较大的电流，所以输入级应具有较高的输入电阻，故采用共射放大电路。

2） 输出级负载电阻较大，而且主要是输出电压，故采用共集放大电路。其特点为从信号源索取的电流小而且带负载能力强。

3． 放大管的选择

由于Q2需要输出电流的最大值，为了不失真，要求，因此它的射极电流≈3mA，由于要求通频带较宽50HZ~100mHZ,故选用2SC2786，其特性频率较高，导通截止特性良好。

        

 4． 电容的选择

  

 由于电容对直流量的容抗无穷大，所以信号源与第一级放大电路、第一级与第二级、第二级与负载之间用耦合电容连接没有直流量通过。旁路电容可产生一个交流分路，将混有高频电流和低频电流的交流电中的高频成分旁路掉，把输入信号中的高频噪声作为率处对象滤除高频杂波，故将第一级的射极并联一个旁路电容。

第三章 单元电路设计与参数计算

1.第一级放大电路参数设定

图3.1第一级放大电路

三极管工作在放大区时满足的条件为：>且

   在电路的直流通路中，节点B的电流方程为

                        =+

   为了稳定静态工作点，通常是参数的选取满足

                                                       3-1

   因此，，B点电位为                     3-2 

式3-2表明基极电位几乎仅决定于对的分压，而与环境温度无关。

为了提高输入电阻而又不致使放大电路倍数太低，应取I_E1=1mA，并选=80，则

=+（1+）=300+(1+80) =2.256k?

利用同样的原则，可得

                 3-3     

为了获得高输入电阻，且取A_u1=50，取R₄=1.0k?,代入A_u1=50,求出R₃=5.1K?。

   为了计算R₅，=1V，再利用I_E1（R₅+R₄）=

得出R5=23?，选R₅为20?。

为了计算，可先求==0.00625mA=6.25uA

   由此可得           

   为了确定阻R₁，利用

可求得R1≈80Ω

2． 第二级放大电路参数设定

确定第二级的电路参数。电路图如图2所示

图3.2第二级放大电路

为了稳定放大倍数，在电路中引入R9，取R₉=1.0k?,由此可求出这级的电压放大倍数Au2

因为I_E2=1mA,且，所以

rbe2=rbb+（1+β2）=300+(1+80) =2.308k

又由于第二级为共集放大电路，故A_u21

代入公式                        3-4

由此可以解得R8=3k?。

选取，

则由     

可解得。

确定。由于有两级电容耦合，根据多级放大器下限截止频率的计算公式

                  3-5

假设每级下限频率相同，则各级的下限频率应为

又因为             50HZ

所以 

因此，选用电解电容。

3、总原理图

图3.3

第四章 性能测试与分析

用Multisim7软件对负反馈放大器进行仿真分析。

1.负反馈放大器放大倍数的测试：

将所有元件及仪器调出并经整理连成仿真电路图。

将图中的负反馈断开，对电路进行仿真，可见无负反馈时的输入输出波形如图4.1.1所示。

 

无负反馈时的输入、输出波形图4.1.1

由图4.1可知无负反馈时输出波形出现了失真现象。

连接负反馈后如图4.1.2所示输入和第二级放大器输出波形。

放大器输入、输出波形图4.1.2

由图4.1.2可算出放大器的放大倍数为：

Au==1027mv/14.077mv=73

2．测放大电路的频率特性：

关闭仿真开关，在电机电子仿真软件Multisim7基本界面右侧虚拟仪器工具中“Bode Plotter”按钮，调出虚拟波特仪“XBP1”。重新组建仿真电路如图4.2.1所示。

图4.2.1

双击示波仪“XBP1”图标，弹出虚拟扫频仪放大面板，按下“Reverse”按钮，扫频仪放大面板左边屏幕显示的是放大电路的频率特性曲线，如图4.2.2所示。

 

负反馈放大器频率特性曲线图4.2.2

从屏幕下方显示的数据中，我们可以看到：频率特性曲线中间平坦部分为放大电路中频段，放大电路增益基本不变且最大；左侧为频率低端、右侧为频率高端，它们的增益都会降低。图4.2.2中读数指针所在位置表示：频率为84.645kHz时，电路增益37.12dB。

将读数指针分别移到下限频率和上限频率点，分别可读出电路的下限频率和上限频率。

图4.2.3负反馈放大器下限频率 

图4.2.4负反馈放大器上限频率

由频率特性曲线可知，

放大器的下限频率为：=56.381Hz   

放大器的上限频率为：=95.918MHz

第五章 结论与心得

1.实验结论

本设计通过对两级阻容耦合放大电路引入电压串联负反馈前后进行电路仿真，由仿真结果可以得出这样的结论：对电路引入电压串联负反馈，会减小其下限频率，增大其上限频率，从而使其通篇带变宽；引入电压串联负反馈，会减小电路的电压放大倍数，并增大电路可不失真放大的最大信号幅度，减小非线性失真；引入电压串联负反馈，会增大输入电阻，减小输出电阻。最后通过测量计算验证了AF≈1/F的结果。此设计基本成功。

2.心得体会

通过这次的课程设计，我们对模拟电子技术基础这门课有了更深更好的理解。这些知识不仅在课堂上有效，在日常生活中更有着现实的意义，也对自已的动手能力是个很好的锻炼。在设计过程中，整个组队的成员都努力的分析课题，积极参与讨论。经过层层解剖，最终设计出了本实验的原理图，再运用各种软件进行绘图与仿真，大量运算，得到了检测结果。本次课程设计，不仅锻炼了我们的动手能力，也提高了我们解决问题的能力，更明白了知识和团队的力量。更重要的是，我们熟悉了常用电子器件的类别、型号、规格、性能以及其使用范围，学会了利用Multisim进行仿真。我们能通过查找资料，查阅有关的电子器件图书等来帮助完成设计。这次的设计让我们感受到，在我们不懂得问题上，利用网上和图书馆的资源，搜索查找需要的信息以及和同学之间相互讨论、相互交流、积极配合也尤为重要。

参考文献

[1]《模拟电子技术基础》  高等教育出版社

 [2]《模电数电基础实验及Multisim7仿真》  浙江大学出版社.

      [3]《半导体集成电路》  清华大学出版社

[4]《模拟集成电子技术基础》  东南大学出版社

附录

元件清单

答辩记录及评分表