负反馈放大器实验报告

负反馈放大电路实验报告

一、实验目的

1、掌握负反馈四种基本组态的判断方法。

2、巩固学习负反馈放大器分析方法，加深对基本方程的理解。

3、加深理解负反馈对改善放大器性能的影响。

4、分析掌握影响负反馈电路稳定性的原因及消除方法。

二、仪器设备及备用元器件

（1）实验仪器

（2）实验材料

三、实验原理与说明

负反馈是电子线路中非常重要的技术之一，负反馈虽然降低了电压放大倍数，但是它能够提高电路的电压放大倍数稳定性，改变输入电阻、输出电阻，减小非线性失真以及展宽通频带。因此，实际应用中，几乎所有的放大器都具有负反馈电路部分。

本实验中的电路由两级共射放大电路组成，在电路中引入了电压串联负反馈，构成负反馈放大电路。这样电路既可以稳定输出电压，又可以提高输入电阻。

图3.1 电压串联负反馈放大电路

加负反馈后，闭环电压放大倍数：

AF A A u

uf +=

1

（3.1）

深度负反馈时：

F

A uf 1=

（3.2）

电压放大倍数的相对变化量：

u

u uf

uf A dA

AF A dA ?+=

11

（3.3）

通频带：

BW AF BW f )1(+≈

（3.4）

当引入电压串联负反馈时，闭环输入电阻：

i f i R AF R )1(+=

（3.5）

闭环输出电阻：

AF

R R o

of +=

1

（3.6）

改变反馈深度（调整f R 的大小），可使放大器性能指标得到不同程度的改变。

四、实验要求和任务

1、实验前的准备 ⑴ 设备材料的保障

（1）检查实验仪器

（2）根据自行设计的电路图选择实验器件 （3）检测器件和导线

（4）根据自行设计的电路图插接电路

⑵ 电路设计如图3.1（完整的计算过程及数据记录）

① 确定放大器工作电源（如DC12V ，功率5W 等） ② 确定放大器直流参数（如I CQ1=0.6mA;I CQ2=1mA 等） 例如：在I CQ1=0.6mA 前提下，

③ 确定放大器主要参数（如负载为3k Ω；开环电压放大倍数：大于400等）。 ④ 引入负反馈后，欲使闭环放大倍数在10-50之间，确定反馈电阻的阻值范围。 ⑤ 引入负反馈后，通过计算分析电路的交流参数有哪些变化（即改善）。

（2）用Multisim 仿真软件进行仿真

① 改变偏置电阻，在有、无反馈的情况下，进行静态工作点的仿真并记录； ② 改变输入信号幅值，在有、无反馈的情况下，测量输出信号的幅值并记录； ③ 改变反馈电阻的大小，测量并分析反馈对电路性能的影响；

B12B11B1Q E1Q 21C11R R V 36.1U V 66.0U 1,100K 10R V 6和，进一步确定约为，应约为那么，，选必选那么欲使Ω=Ω=Ω≈k R R U e e CQ

④ 改变反馈电阻的接入方式，测量并分析不同反馈对电路性能的影响； 根据仿真结果选择最佳电路元器件参数，再仿真并记录仿真结果。

2、实验任务

1）测量直流工作点，与仿真结果、估算结果对比；将电路调整至满足技术指标要求； 2）在输入端加输入信号，对应不同的反馈电阻，测量输入、输出信号的幅值并记录，计算放大倍数并与仿真结果、估算结果比较；

3）对应不同接入方式的反馈电阻，重复2）中的内容； 3、实验内容

A. 直流分析

1kHz 0°

1kΩ

12V

B.交流分析

级联后空载∞=L R

级联后负载Ω=k R L 10

级联后负载

Ω

=k

R

L

10，分别改变输入信号频率为

L

f

f=或

H

f

f=

※计算值以后补上

C.接入反馈电阻

Ω

=K R f 5，负载Ω=k R L 10

反馈电阻

Ω

=K R f 5，负载Ω=k R L 10，分别改变输入信号频率为L f f =或H f f =

总结：

（1）整理实验数据并对所测的数据进行对比总结； （2）设计中遇到的问题及解决过程； 比较顺利。

（3）调试中遇到的问题及解决过程；

调试中主要是接触不良，将各个接头松动的地方重新连接一次，然后问题基本解决了。

（4）根据设计技术指标及实验记录总结实验体会。 结论1——负反馈使放大器的放大倍数下降

| 1+ A ˙ F ˙ |>1 →负反馈→净输入信号减弱→ X ′˙ i < X ˙ i → | A ˙ f |<| A ˙ | 。即负反馈使放大器的放大倍数下降。

闭环放大倍数 A ˙ f = X ˙ o X ˙ i = A ˙ 1+ A ˙ F ˙在中频区为表示为

A f = X o X i = A 1+AF

可见, 闭环放大倍数 A f 仅是开环放大倍数 A 的 1 1+AF 倍。

结论2——稳定被取样的输出信号

电压负反馈——稳定输出电压 U o 。

以图6.8所示的电压串联负反馈电路为例，当某一因素使 U o 增大时，反馈过程如下：

可见， U o 的变化量大大减小，稳定性大大提高。

电流负反馈——稳定输出电流 I o 。

以图6.10所示的电流串联负反馈电路为例，当某一因素使 I o 增大时，则反馈过程：

可见， I o 的变化量大大减小，稳定性大大提高。

结论3——放大倍数的稳定性提高

对 A f = A 1+AF 求导，整理后

d A f A f = 1 1+AF ? dA A

无论何种原因引起放大倍数发生变化，均可以通过负反馈使放大倍数相对变化量减小，放大倍数的稳定性提高了。

结论4——可以展宽通频带

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。

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。

结论5——改变输入电阻和输出电阻

☆输入电阻的改变情况由输入信号与反馈信号在输入端的求和方式来决定。求和方式为电压求和确定为串联负反馈，求和方式为电流求和确定为并联负反馈。串联负反馈使输入电阻提高;并联负反馈使输入电阻减小。

以图6.13串联反馈为例，开环输入电阻 r i = U ′ i I i

闭环输入电阻 r if = U i I i = U ′ i + U f I i = U ′ i +AF U ′ i I i =(1+AF) r i

可见，串联反馈使输入电阻增加， r if =(1+AF) r if ;理想时， r if =∞。同样可以得出，并联反馈使输入电阻减小， r if = 1 1+AF r i ;理想时， r if =0 。

☆输出电阻的改变情况由反馈信号在输出端的采样方式来决定。采样为输出电压U o 确定为电压反馈，采样为输出电流 I o 确定为电流反馈。

电压负反馈使输出电阻减小;电流负反馈使输出电阻增大。

电压负反馈稳定输出电压，稳压特点说明负反馈使输出电阻减小;理想时， r of ≈0 。

电流负反馈稳定输出电流，稳流特点说明负反馈使输出电阻增大;理想时， r of ≈∞。