负反馈放大电路实验报告

负反馈放大电路实验报告

李耀光(学号:20121104736)

(物理与电子信息学院 12级电子信息工程3班,内蒙古 呼和浩特 010022)

指导教师:段国俊

摘要:负反馈在电子线路中有着非常广泛的应用,采用负反馈是以降低放大倍数为代价的,目的是为了改善放大电路的工作性能,如稳定放大倍数、改变输入和输出电阻、降低电路增益、减少非线性失真、展宽通频带等,所以在实用放大器中几乎都引入负反馈。而在各种放大电路中,其主要用于稳定静态工作点、稳定放大倍数、防止自激振荡、补偿温度漂移等。

关键词:负反馈;性能;稳定

1.实验目的

1.1通过实验,学习并初步掌握负反馈放大电路的设计及调试方法。

2.2深入理解负反馈对放大电路性能的影响。

1.3巩固放大电路主要指标的测试方法。

2.实验任务

采用双极型晶体管以及电阻、电容系列,设计一个负反馈电压放大电路,输入、输出采 用电容耦合。要求

当Ω=k R L 2时:%)101(40±=vf A ,反馈深度不低于10

Ω

≤Ω≥10015o i R k R , 频率响应MHz f Hz f H L 1,10≥≤。

当负载RL=2.2k Ω时:V V o 0.1≥(有效值)

3.实验原理

3.1反馈的类型

在输出端,取样方式分为电压取样(电压反馈)和电流取样(电流反馈),在输入端, 比较方式分为串联比较(串联反馈)和并联比较(并联反馈)。因此负反馈放大电路有四种 类型:电压串联、电压并联、电流串联、电流并联。

3.2负反馈对放大电路性能的影响

3.2.1引入负反馈使增益下降 闭环增益表达式为

????+=

F A A A f 1 其中??+=F A D 1为反馈深度。深度负反馈D >>1条件下

?

?≈F A f 1

3.2.2负反馈提高增益的稳定性

易得

??

????????=+=A A d D A A d F A A A d f f 111

上式表明,反馈越深,闭环增益的稳定性越好。

3.2.3负反馈对输入电阻和输出电阻的影响

串联负反馈使 R i 增加,并联负反馈使 R i 下降。程度取决于反馈深度。

???????+=+=????F A R R R F A R i if i if

1)1( (并联负反馈)(串联负反馈)电压负反馈使 R o 下降,电流负反馈使 R o 增加。程度取决于反馈深度。

???

????+=+=????F A R R R F A R so o of o so of 1)1( (电压负反馈)(电流负反馈) 3.2.4负反馈展宽频带

基本放大电路高、低频响应均只有一个极点时,闭环上、下限截止频率为

?????+=+=)1()1(AF f f f AF f L Lf

H Hf 3.2.5负反馈改善非线性失真

4.电路设计

4.1设计电路如下图所示。

电路由三级放大电路构成,分别为 CE 、CE 、CC 组态。输入输出端用电容 C 1、C 2 作为 耦合电容。下面分别分析。

第一级为 CE 放大电路。1R =1M ? 为1Q 提供基极偏置,3R =50Ω 作为射极的负反馈电阻, 同时也是级间反馈网络的一部分。2R =10k ? 为1Q 的集电极电阻。

第二级也为 CE 放大电路。5R =2.7k Ω为2Q 的集电极电阻。二极管1D 、2D 为直流电平移 动元件,提高2Q 的射极电位,使第一级1Q 的集电极有足够的直流电位以保证第一级的动态范围。同时,二极管的交流动态电阻很小,降低了射极交流电阻,以提高增益,得到足够高的开环增益,保证深度负反馈条件。

第三级是 CC 放大电路,即射极跟随器。6R =2k Ω为3Q 的射极电阻。该级作为输出级,一方面作为前级的负载有很高的输入电阻,将外接负载与前级隔离,一方面有很小的输出电阻,大大提高了电路带负载的能力。

负反馈放大电路实验报告

4.2下面重点分析电路中的反馈部分。

首先,根据设计要求,电路要稳定增益,并且具有高输入电阻、低输出电阻。因此应该引入深度负反馈,且类型为电压串联型。由于开环增益?A 是闭环增益?

f A 的D 倍,开环

增益应较大,要有足够的级数,这就是采用三级放大电路的原因,其中前两级提供足够高的开环增益,输出级提供带负载能力。 在电路中,最主要的级间反馈连在第一级和第二级之间。将最后一级射级跟随器放在反馈环外的原因是由于 CC 在深度负反馈情况下带容性负载时为负阻,极易引起自激振荡,因 此将之置于反馈环外。对于前两级,反馈系数

4

33R R R F +≈? 因此由深度负反馈条件有闭环增益

3431R R R F A f +≈≈

?? 为得到40=?f A ,应令3

3440R R A R f =?≈? 同时考虑到将尽量取小以使第一级有尽量高的开环增益,取

Ω=Ω=k R R 1.25043,

为了达到深度负反馈条件,需要反馈深度101≥+=?

?F A D ,

由此得开环增益400>>??=f A D A

即开环增益必须大于 400。这是选取电阻阻值和设置静态工作点的标准。 5.实验数据处理

5.1电压增益

R L =2k ? 时,测得 V V mV V p op p ip 91.10.50==--,,则

2.38=-

=--?p ip p op v V V A

5.2输入电阻

R 1 =53k ? 时,测得 mV V mV V p ip p ip 9.284.49'==--,,则 Ω=-=---7.74'

1

p ip p ip p ip i V V R V R

5.3输出电阻R L =1k ? 时,测得V V V V p oLp p op 145.118.1'==--,,则

Ω=???

? ??-=--6.301'L p op p op o R V V R 5.4幅频特性

2??=fM

f A A 时,测得MHz f Hz f H L 7.6,67.0== ,则

MHz f f BW L H 39.2=-=

6.实验总结

6.1在设计多级放大电路时,各级静态工作电流选取的一般原则

静态工作点的设置要求使各管都工作于放大区,且有足够的动态范围。另外,由于增益与工作点有关,设置工作点时要兼顾增益的要求。

6.2设计电路时,在选择负反馈放大电路的反馈类型、反馈深度、反馈系数、开环增益及基本放大电路的级数等问题上的考虑

由于要求增益稳定,

因此宜选择深度负反馈,要求反馈深度较大。根据闭环与开环增益的关系,?A 是?

f A 的D 倍,因此开环增益应较大。由于要得到较大的开环增益,可能要有足够的级数,如2到3级左右。

6.3在所设计的电路中,为消除自激振荡所加入的相位补偿电容所接的最合理的位置以及在实验中确定其容量的大小的方法

首先应加在反相放大的输入输出两端间作为密勒补偿电容,再考虑到利用密勒效应使反相放大的增益尽可能大,以使等效的密勒电容值尽可能大,因此密勒补偿电容应接在增益最高的第二级的输入输出两端间最合理。由于此电容等效为输入端对地电容时要密勒倍增,因此其本身的容量应很小。在实验中,可从最小的电容开始,增大容量逐个尝试,直至自激消除。

6.4为消除电源内阻和分布电容等寄生参数可能引起的寄生振荡而采用以下方法

通常采用电源去耦电路。即在各级放大电路的直流供电线间串接一个电阻?R 、电容?C 分压网络,使信号压降几乎全部降在电阻?R 上,反馈回来的信号很小。同时还可以在直流电源的输出端与地之间接入电容,将电源的输出端交流接地,可有效消除电源内阻引起的寄生振荡。

Abstract :Negative feedback in the electronic circuit has a very wide range of

applications, using negative feedback is to reduce the magnification ofthe price, the purpose is to improve the performance of the amplifier circuit, such as stable amplification, change the input and outputresistance, Reduce the circuit gain,reduce the nonlinear distortion, broadening frequency, so inpractical amplifiers are almost negative feedback. In a variety ofamplification circuit, which is mainly used for stable quiescent point,stable amplification, prevent self-excited oscillation, compensation oftemperature drift.

参考文献:

模拟电子技术基础简明教程(第三版)清华大学电子学教研组(编)杨素行(主编)

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