两级放大电路及负反馈

三极管两级放大器及负反馈电路报告书 三极管两级放大器及负反馈电路报告书 三极管两级放大器及负反馈电路报告书隐藏 窗体顶端窗体底端创新实验项目报告书实验名称 姓名 三极管两级放大器及负反馈电路 李光辉 向雯 罗锦威 日期 专业 2010-3-17 通信工程 电子信息工程 一、实验目的（详细指明输入输出） 深入研究三极管两级放大器及负反馈电路的工作原理，并掌握负反馈放大电路的设计和应用，学会 根据具体的参数要求设计电路。 二、实验原理（详细写出理论计算、理论电路分析过程） 由一只晶体管制作的放大电路有着电压增益低，电路的放大度的分散性很大等缺点，为了进一步提 高晶体管的放大增益以及提高放大电路的稳定性，可以将增益调节到最大的放大器级联起来，从输出向 输入加上负反馈，放大电路就有放大度稳定、频率特性变好、噪声不增加等优点。 在本实验中，设计了晶体管两级耦合电路上加有负反馈的放大电路来进行测试和分析。 实验电路图如图 1 所示： 图1 该电路将 NPN 晶体管的共发射极放大电路与 PNP 晶体管的共发射极放大电路串联连接，利用电阻 R5 将反馈电路从电路的输出级加到第一级 NPN 晶体管的发射极上。 若将多级同极性的晶体管级联起来时，由于偏置电压的极性相同，在直流电位关系上变得难办（不 能取最大输出电压） ，所以，通常是交替性的将极性不同的晶体管组合起来使用。本电路就是在第一级 使用 NPN 晶体管，第二级使用 PNP 晶体管。 下面，对该电路的工作原理进行进一步研究。 首先，分析晶体管 Q1，电路从输出端用 R5 与 C2 将信号返回到 Q1 的发射极作为负反馈，所以 Q1 的发射极电位 VE1 是与输入信号 Vi 有着完全相同的交流成分，因此，Q1 的发射极电阻 RS(在图中为 R6) 上流动的交流电流 iS 为： is = vi RS (公式 1) R4 由 C4 旁路，可以认为交流地为 0. 由于该 iS 仅由 vi 决定，所以完全与输出信号 vo 的大小无关。 Q2 的输入是基极，输出是集电极。放大的基准是发射极，所以也可以认为它是以共发射极放大电 路进行工作的。Q2 的发射极电阻被 C5 与电源短路，所以 Q2 的发射极电阻交流地为 0，因此，Q2 的电 压增益应该为该晶体管所能产生的最大值。 加负反馈并不降低电路内放大器的增益，而是在外表上减少放大电路的输入电压或者输入电流，使 得整体的增益变小。 在该电路中，如果没有加负反馈，则 is 都是从 Q1 流来的。然而，加了负反馈，从输出端通过 R5， 以 if 的形式提供 is 的大部分电流，所以欠缺量很少的电流 ie 是有 Q1 流进的，这是关键点。将该很少的 电流 ie,以 Q1,Q2 原来的增益倍放大之后，成为输出电压 vo。 总之，所谓负反馈电路，可以说是将输出电压或者输出电流返回到输入部分，在外观上减少自己本 身的输入电压或者输出电流来控制电路整体增益的电路。 通过对电路的分析及对公式的化简，可以得出电路电压增益的求解公示： 、 AV ? RS + Rf RS (公示 2) 在图 1 电路图中， S=100,Rf=100k，所以 AV=101. ，R 根据 Q1 和 Q2 工作正常的各电极的电流及电压，确定各电阻的阻值。C1 和 C3 是将直流电压切去 的耦合电容，这里取 C1=C2=10uF。C6 和 C7 是电源的去耦电容，取 C6=0.1 uF，C7=100 uF。C4 与 R5 形成高通滤波器，这里取 C4 为 100 uF 稍大的值。C5 是为了提高 Q2 的增益，取 C5 为 100 uF。 三、实验步骤（记录实验流程，提炼关键步骤） 1、查阅相关资料，理解三极管两级放大器及负反馈电路的工作原理，选取合理的三极管与其他元 件，确定相关参数，从而设计出相应的电路，并在 protel 上画出原理图。 2、在仿真软件 multisim 按照设计好的电路图进行仿真，修改不同的参数，观察频率响应的变化， 根据仿真结果对所设计的电路做出相应的修改。 3、按照最终确定的电路图进行实物焊接。 4、利用示波器等仪器对实物进行调试和相关参数的测量。 5、记录相关的实验数据，并对所得数据进行处理。 6、完成实验报告。 四、实验结果（详细列出实验数据、protel 实际电路图和结论分析） 1、首先，用 multisim 仿真软件对电路进行仿真，仿真图如图 2 所示： 图2 给电路一个 VP-P=25 mV，f=100kHZ 的正弦信号，得到输出波形如图 3 所示： 图3 通过对波形的观察，可以发现，电压放大倍数为 100，符合理论值。 仿真电路的幅频特性曲线和相频特性曲线如图 4 所示： 图4 图 4 的上半部分为幅频特性曲线，可以看出，在频率为 100HZ1MHZ 之间，放大倍数稳定在 100 倍， 图 4 的下半部分为相频特性曲线，很显然，在频率为 100HZ100KHZ 之间，输出没有相移。 2、对实物进行测试后得到如表 1 所示的数据。 表1 输入信号 10mV 100HZ 1KHZ 10KHZ 100KHZ 500KHZ 1MHZ 992mV 984mV 1V 960mV 920mV 832mV 20mV 2.00V 1.96V 1.92V 1.90V 1.84V 1.70V 30mV 2.96V 2.94V 2.96V 2.86V 2.80V 2.54V 40mV 3.92V 3.88V 3.88V 3.80V 3.68V 3.34V 50mV 4.84V 4.80V 4.76V 4.72V 4.56V 4.16V 所得实验数据晶计算后放大倍数在 83100 之间， 虽然与理论值有些许差距， 但在误差允许范围内是符 合的。电路实现了放大 100 倍的稳定放大，带宽很好，放大度稳定。 经计算，电路的实际输入阻抗 Ri=30K,输出阻抗 Ro=130. 同时测得噪声特性良好。 五、问题总结（实验中遇到的已解决和未解决的问题） 未解决的问题：当输入信号大于 50 mV 后，波形出现较大失真。 注意： 1.该文档是个人重要的学习材料和经验积累，希望大家认真完成这份文档后，把它与对应的实验资料打包存 储，这对以后有重大好处。 2.实验的