西北工业大学模拟电子技术实验报告稳压源及其负反馈.doc

模电实验报告多级负反馈放大器的研究一、实验目的（1）掌握用仿真软件研究多级负反馈放大电路。（2）学习集成运算放大器的应用，掌握多级集成运放电路的工作特点。（3）研究负反馈对放大器性能的影响，掌握负反馈放大器性能指标的测试方法。二、实验原理及电路（1）基本概念：在电子电路中，将输出量（输出电压或输出电流）的一部分或全部通过一定的电路形式作用到输入回路，用来影响其输入量（放大电路的输入电压或输入电流）的措施称为反馈。若反馈的结果使净输入量减小，则称之为负反馈；反之，称之为正反馈。若反馈存在于直流通路，则称为直流反馈；若反馈存在于交流通路，则称为交流反馈。交流负反馈有四种组态：电压串联负反馈；电压并联负反馈；电流串联负反馈；电流并联负反馈。若反馈量取自输出电压，则称之为电压反馈；若反馈量取自输出电流，则称之为电流反馈。输入量、反馈量和净输入量以电压形式相叠加，称为串联反馈；以电流形式相叠加，称为并联反馈。在分析反馈放大电路时，“有无反馈”决定于输出回路和输入回路是否存在反馈支路。“直流反馈或交流反馈”决定于反馈支路存在于直流通路还是交流通路；“正负反馈”的判断可采用瞬时极性法，反馈的结果使净输入量减小的为负反馈，使净输入量增大的为正反馈；“电压反馈或电流反馈”的判断可以看反馈支路与输出支路是否有直接接点，如果反馈支路与输出支路有直接接点则为电压反馈，否则为电流反馈；“串联反馈或并联反馈”的判断可以看反馈支路与输入支路是否有直接接点，如果反馈支路与输入支路有直接接点则为并联反馈，否则为串联反馈。引入交流负反馈后，可以改善放大电路多方面的性能：提高放大倍数的稳定性、改变输入电阻和输出电阻、展宽通频带、减小非线性失真等。实验电路如图所示。该放大电路由两级运放构成的反相比例器组成，在末级的输出端引入了反馈网路Cf、Rf2和Rf1，构成了交流电压串联负反馈电路。（2）放大器的基本参数：1）开环参数： 将反馈之路的A点与P点断开、与B点相连，便可得到开环时的放大电路。由此可测出开环时的放大电路的电压放大倍数AV、输入电阻Ri、输出电阻Ro、反馈网路的电压反馈系数Fv和通频带BW，即： 式中：VN为N点对地的交流电压；Vo为负载RL开路时的输出电压；Vf为B点对地的交流电压；fH和fL分别为放大器的上、下限频率，其定义为放大器的放大倍数下降为中频放大倍数的时的频率值，即 2）闭环参数：通过开环时放大电路的电压放大倍数Av、输入电阻Ri、输出电阻Ro、反馈网络的电压反馈系数Fv和上、下限频率fH、fL，可以计算求得多级负反馈放大电路的闭环电压放大倍数AVf、输入电阻Rif、输出电阻Rof和通频带BWf的理论值，即测量放大电路的闭环特性时，应将反馈电路的A点与B点断开、与P点相连，以构成反馈网络。此时需要适当增大输入信号电压Vi，使输出电压Vo（接入负载RL时的测量值）达到开环时的测量值，然后分别测出Vi、VN、Vf、BWf和Vo（负载RL开路时的测量值）的大小，并由此得到负反馈放大电路闭环特性的实际测量值为上述所得结果应与开环测试时所计算的理论值近似相等，否则应找出原因后重新测量。在进行上述测试时，应保证各点信号波形与输入信号为同频率且不失真的正弦波，否则应找出原因，排除故障后再进行测量。三、实验内容计算机仿真部分：根据电路画出实验仿真电路图。其中得到的波特图绘制仪的命令为“SimulateInstrumentBode Plotter”。（2）调节J1，使开关A端与B端相连，测试电路的开环基本特性。将信号发生器输出调为1kHz、20mV（峰峰值）正弦波，然后接入放大器的输入端到网络的波特图如图:保持输入信号不变，用示波器观察输入和输出的波形。1） 接入负载RL，用示波器分别测出Vi、VN、Vf、Vo记入表中。开环Vi:开环Vn:开环Vf:开环Vo:将负载RL开路，保持输入电压Vi的大小不变，用示波器测出输出电压Vo 记入表中。从波特图上读出放大器的上限频率fH与下限频率fL记入表中。由上述测试结果，计算放大电路开环时的Av、Ri、Ro和Fv的值，并计算出放大器闭环式Avf，Rif和Rof的理论值。（3）调节J1，使开关A端与P端相连，测试电路的闭环基本特性。 1）将信号发生器输入调为1kHz、20mV（峰峰值）正弦波，然后接入放大器的输入端，得到网络的波特图。2） 接入负载RL，逐渐增大输入信号Vi，使输入电压Vo达到开环时的测量值，然后用示波器分别测出Vi、VN和Vf的值，记入表格。闭环Vi:闭环Vn:闭环Vf:3） 将负载RL开路，保持输入电压Vi的大小不变，用示波器分别测出V0的值，记入表中。4)闭环式放大器的频率特性测试同开环时的测试，即重复开环测试（5）步。5）有上述结果并根据公式计算出闭环时的Avf、Rif、Rof和Fv的实际值，记入表中。6)由波特图测出上下限频率，计算通频带BW。四、实验表格实验表格：Vi/mVVN/mV/mV/VV0/V开环测试19.9850.20190.000473.9793.2780.1990.16410.1021.0051.43x10(-7)闭环测试65.98341.90641.9293.4503.2650.0520.04927.4050.2660.0128 开环 BW=FH-FL=41.246khz-3.514hz=41.24khz 闭环 BWf=FHf-FLf=165.875khz-3.203hz=165.87khz直流稳压电源的设计一、实验目的（1）学习用变压器，整流二极管，滤波电容和晶体管设计直流稳压电源。（2）掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法。（3）利用仿真实验，深入了解整流滤波的原理。二、设计课题及性能指标设计一个串联稳压电路，设计指标如下：（1）输出电压Uo=030V（2）输出电流IOmax1A（3）输出纹波电压Vmax30mV三、实验原理与方案选择1、稳压电源的组成原理电子设备一般都需要直流电源提供电。这些直流电除了少数直接利用于电池和直流发电机外，大多数是采用把交流电（市电）转变为直流电的直流稳压电源。图1： 直流稳压电源框图直流稳压电源由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分组成，其原理框图如图1所示。各部分基本功能如下：（1）电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。（2）整流电路：利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电。（3）滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。（4）稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。2、方案选择1、设计方案概述（1）通过电源变压器将220V交流电电压变为整流滤波所需要的电压，接入整流电路。（2）整流电路采用桥式整流电路。（3）滤波部分采用电容滤波。（4）由于分立串联型稳压电路输出电流较大，稳压精度较高，应用广泛，满足本设计指标要求，故本实验采用分立元件串联调整稳压电源。（5）由于采用稳压管组成基准电压部分，因此基准电压不可能为0，为了保证输出电压能够近似达到0V，采用给输出负载串联二极管的方法，利用二极管的分压，使输出负载的电压近似等于0。图2：桥式整流电容滤波电路图3：分立元件串联型稳压电路关于分立元件串联型稳压电路取样环节：由、和组成的分压电路。它将输出电压的变化取回一部分（称取样电压）送到比较放大器的基极。基准环节：由限流电阻和稳压管组成，为比较放大器的发射极提供一个稳定的基准电压。比较放大环节：由、组成，为的集电极负载电阻。比较放大器对取样电压和基准电压的差值进行放大，去控制的基极。调整环节：由基极偏置电阻及调整管组成。实际它是一个射极输出器调整管起电压调节作用，其C，E极间的管压降受比较放大器误差电压的控制，由于起电压调节作用的调整管与负载是串联的，故称为串联型稳压电路。四、电路设计与参数计算采用分立串联调整稳压电路的稳压电源总体电路如下图4所示。图4 分立串联调整式稳压电路1桥式整流电路主要参数计算公式：一般来说，对于功率小于10W的稳压电源，整流二极管选用IN4007就能满足要求。2滤波电路取22uF，取2200uF，取10mF。3电阻的取值取100 ， 取100 五、仿真实验结果1.结果测试测试直流电源的最大输出电压UOmax、最小输出电压UOmin，最大输出电流IOmax以及纹波电压Vmax。测试数据如图所示其中UOmax=29.9