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四川航天职业技术学院 电子工程系课程设计 专业名称： 电子工程系G10电子装配一班 课程名称： 模 拟 电 子 技 术 课题名称： 负 反 馈 放 大 电 路 的 设 计 设计人员： 张 磊 指导老师： 宋 涛 课程设计报告评阅页课题名称：班 级：姓 名： 200 年 月 日指导老师评语：考核成绩： 指导老师签名： 200 年 月 日 一.方案的比较1负反馈放大电路1.1反馈的定义：所谓反馈就是把放大器的输出量(电压或电流)的一部分或全部，通过一定的方式送到放大器的输入端的过程。可用以下方框图表示。图中，上面一个方框表示基本放大器，下面一个方框表示能够把输出信号的一部分送回到输入端的电路，称为反馈网络；箭头线表示信号的传输方向；符号 表示信号叠加；Xi称为输入信号，它由前级电路提供；Xf称为反馈信号，它是由反馈网络送回到输入端的信号； 称作净输入信号或有效控制信号；“”和“”表示Xi和Xf参与叠加时的规定正方向，Xo称为输出信号。通常，把输出信号的一部分取出的过程称作“取样”；把Xi与Xf叠加的过程叫做“比较”。引入反馈后，按照信号的传输方向，基本放大器和反馈网络构成一个闭合环路，所以有时把引入了负反馈的放大器叫闭环放大器，而未引入反馈的放大器叫开环放大器。1.2负反馈的类型：1.2.1按反馈信号的频率分，可以分为直流反馈和交流反馈。（1）直流反馈若反馈信号中只含直流成分称为直流反馈。即反馈环路中直流分量可以流通。直流反馈主要用于稳定静态工作点。（2）交流反馈若反馈信号中只含交流成分，则称为交流反馈。即反馈环路中交流分量可通过。交流负反馈主要用来改善放大器的性能；交流正反馈主要用来产生振荡。若反馈环路内，直流分量和交流分量均可流通，则该反馈既可以产生直流反馈又可以产生交流反馈。（3）交流和直流反馈的判定，只要看反馈网络能否通过交流和直流就可判定。按反馈极性分，可分为负反馈和正反馈。若反馈信号使净输入信号减弱，则为负反馈，若反馈信号使净输入信号加强，则为正反馈。负反馈多用于改善放大器的性能；正反馈多用于振荡电路。1.2.3反馈极性的判定：瞬时极性法：假定放大电路输入的正弦信号处于某一瞬时极性(用 、 号表示瞬时极性的正、负或代表该点瞬时信号变化的升高或降低)，然后按照先放大、后反馈的正向传输顺序，逐级推出电路中有关各点的瞬时极性。反馈网络一般为线性电阻网络，其输入、输出端信号的瞬时极性相同。最后判断反馈到输入回路信号的瞬时极性是增强还是减弱原输入信号(或净输入信号)，增强者为正反馈，减弱者则为负反馈。1.2.4（1）串联反馈:对交流信号而言，输入信号、基本放大器、反馈网络三者在比较端是串联连接，则称为串联反馈。即输入信号与反馈信号在输入端串联连接。串联反馈要求信号源趋近于恒压源，若信号源是恒流源，则串联反馈无效。在串联反馈电路中，反馈信号和原始输入信号以电压的形式进行叠加，产生净输入电压信号.并联反馈:对交流信号而言，输入信号、基本放大器、反馈网络三者在比较端是并联连接，则称为并联反馈。即输入信号与反馈信号在输入端并联连接。并联反馈要求信号源趋近于恒流源，若信号源是恒压源，则并联反馈无效。在并联反馈电路中，反馈信号和原始输入信号以电流的形式进行叠加，产生净输入电流信号.（2）串联反馈和并联反馈的判定方法之一：对于交流分量而言，若信号源的输出端和反馈网络的比较端接于同一个放大器件的同一个电极上，则为并联反馈；否则为串联反馈。方法之二：交流短路法，将信号源的交流短，如果反馈信号依然能加到基本放大器中，则为串联反馈，否则为并联反馈。（3）按反馈信号的频率分，可以分为直流反馈和交流反馈。1.2.5综上所述，按照取样和比较方式，负反馈放大器可分为串联电压负反馈、并联电压负反馈、串联电流负反馈和并联电流负反馈四种基本组态。在反馈放大器中，放大器的输出信号有输出电压和输出电流两种形式，被取样的输出信号是其中之一。电压反馈被取样的是输出电压，电流反馈被取样的是输出电流。另一方面，只要是串联反馈，其反馈信号一定以电压的形式与原始输入电压进行比较，产生净输入电压，反馈电流与原始输入电流并不进行比较。只要是并联反馈，其反馈信号一定以电流的形式与原输入电流进行比较，产生净输入电流。而反馈电压和原始输入电压并不进行比较。所以，为了使闭环增益Af与开环增益A满足Af=A/(1+FA)的关系，2.串联型稳压电路 2.1定义2.2电路组成：串联型稳压电路的组成由调整管、取样电路、基准电路和比较放大电路组成；由于调整管与负载串联，故称为串联型稳压电路。二.方案的确定负反馈放大电路的设计1.任务及要求；技术指标。（1） 工作频率：f=30HZ30KHZ。（2） 信号源：Ui=10mV(有效值），内阻Rs=50。（3） 输出要求：Uo1V(有效值），输出电阻小于10，输出电流Io1mA（有效值）。（4） 输入要求：输入电阻小于20k。（5） 工作稳定性：当电路元件改变时，若Au/AU=10%，则Au/AU1%。2.基本元器件；电容若干，电阻若干，PNP三级管三支，直流电源（12V)3.负反馈放大电路设计的一般原则。3.1反馈方式的选择；在负载变化的情况下，要求放大电路定压输出时，就需要采用电压负反馈；在负载变化的情况下，要求放大电路恒流输出时，就要求采用电流负反馈；至于输入端采用串联还是并联方式，主要根据放大电路输入电阻的要求而定。当要求放大电路具有高的输入电阻时，宜采用串联反馈；当要求放大电路具有低的输入电阻时，宜采用并联反馈。如仅仅为了提高输入电阻，降低输出电阻（即阻抗变换）时，宜采用射极输出器。3.2放大管的选择；如果放大电路的级数多，而输入信号较弱（微伏时），必须考虑输入极的噪声所产生的影响，为此前置放大极应选用低噪声的管子。当要求放大电路的频带很宽时，应选用截止频率fT较高的管子。从集电极损耗的角度出发，由于前几级放大的输出较小，可选用PCM小的管子，其静态工作点也要选得低一些（IE小），这样可减少噪声；但对输出极而言，因其输出电压何输出电流都较大，故选用PCM大的管子。3.3级数的选择；放大电路级数可根据无反馈时的放大倍数而定，而此放大倍数又要根据所要求的闭环放大倍数和反馈深度而定，因此设计时首先根据技术指标确定出闭环放大倍数AF及反馈深度1+AF，然后确定所需的AF.确定了A的数值，放大电路的的级数大致可用以下的原则来确定：几十至百倍采用一级，几百至千倍采用两级或三级，几千倍以上采用三级或四级，一般情况下很少采用四级以上的级数。三.电路的确定；根据不同的要求，放大电路中的各级所选用的电路也不同。1.输入级。输入级采用什么电路主要取决于信号源的特点。如果信号源不允许取较大的电流，则输入级应具有高的输入电阻，那么以采用射级输出器为宜。如要求有特别高的输入电阻(ri1M),可采取场效应管，并采用自举电路或多级串联负反馈放大电路。如信号源要求放大电路具有低的输入电阻，则可用电压并联反馈放大电路。如无特殊要求，可选用一般的共射放大电路。2.中间级。中间级主要是积累电压及电流 放大倍数，多采用共射放大电路，而且选用大的管子，其静态工作点一般为IE=(13)mA,UCE=(12)V.3.输出级。输出级采用什么样的电路主要取决于负载的要求，如负载较大(几个千欧左右），而且主要是输出电压，则可采用共射放大电路；反之，如负载是低阻，且在较大范围内变化时，则用射级输出器。如果发在需要进行阻抗匹配，则用变压器输出。因输出级的输出电压和输出电流较大，其静态工作点的选择要比中间级为高，具体数值要视输出电压和输出电流的大小而定。四.设计过程；1.确定反馈深度。从所给的指标来看，设计中需要解决的主要是输出电阻、输入电阻及对放大性能稳定的要求等三个问题。由于输出电阻较低，故输出级采用射级输出器，但它的输出电阻大致为几十欧至几百欧，因此需要引入一定程度的电压发反馈才能达到指标要求。设射级输出器的输出电阻为100，则所需反馈深度为 1+AF=ro/rof=100/10=10另外，还要考虑输入电阻和放大性能的稳定性对反馈深度的要求，才能最后确定反馈深度的大小。由于放大电路的输入电阻的指标为20K，此数值不是佷高，故可采用电压串联负反馈方式来实现，假定无反馈时，基本放大电路输入电阻为ri=2,5K(第一级可采用局部电流负反馈），则所需反馈深度为 1+AF=rif/rof=20/2.5=8最后从放大性能稳定度也可确定所需反馈深度。2.估算A值。根据指标要求，放大电路的闭环放大倍数应为 AfUo/Ui=1V/10V=10由此可求出 A(1+AF)Af=10X100=100