负反馈放大电路的仿真与设计

1、负反馈放大电路的仿真与设计一、实验目的1. 掌握两种耦合方式的多级放大电路的静态工作点的调试方法。2. 掌握多级放大电路的电压放大倍数，输入电阻，输出电阻的测试方法。3. 掌握负反馈对放大电路动态参数的影响。二、实验器材2N2222A三极管（2个）、1mV 10KHz正弦电压源、12V直流电压源、1OuF电容（5 个）、5.1 K 1%负反馈电阻、3.0 K 5%集电极电阻（2个）、1.50K 1%电阻、1.40 K 1% 电阻、1.00 K 1%负载电阻、100 1%电阻、21.0 K 1%基极电阻（2个）、11.0 K 1%基 极电阻（2个）、开关、万用表、示波器等。三、实验原理与要求由于

2、电容对直流量的电抗为无穷大，因而阻容耦合放大电路各级之间的直流通路各不相通，各级的静态工作点相互独立。在实验电路中引入电压串联负反馈，将引回的反馈量与输入量相减，从而调整电路的净输入量与输出量，改变电压放大倍数、输入电阻与输出电阻。设计一个阻容耦合两级电压放大电路，要求信号源频率10kHz（幅度1mv），负载电阻1kQ，能不失真放大符合要求的交流信号，且电压增益大于100。给电路引入电压串联深度负反馈，并分别测试负反馈接入前后电路放大倍数、输入、输出电阻和频率特性。改变输入信号幅度，观察负反馈对电路非线性失真的影响。原理图如下：1 / 101 / 10四、实验内容与方法傷鱼哥C录叹交件桶(E)

3、视圏(V)工1 E f S31M(E)JJUF)H $ 專或fc*. 0 M 13交荒小肓弓曲负反馈电路交流小信号分析&cted TraceVdOT(T=iW频輕HZ)100m10m0 KM -2OT1吩10；xl75E.401Fl4电566423i2S,5S38te皆4.5iQ3dx32?.了9=3此d v-1.3T331/dx3 O5C7J1/dy-S317l50mBLJ.T1 Ha,3C03r.ax vH0OQCOSFin y36.17AtJLCK 3e,lC93offsetC,3C03offsetyC + XCOV(10)1电路频率特性的测试1)未引入负反馈前的电路频率特性将电路中的开

4、关J1打开，则此时电路为未引入电压串联负反馈的情况，对电路进行频 率仿真，得到如下的电路频率特性图。可知下限频率 fL=755.4901 Hz,上限频率 fH=328.5528KHz。调节信号源的幅度，当信号源幅度为1mV时，输出波形不失真，如下:1.3 / 102 / 10继续调节信号源的幅度，当信号源幅度为2mV时，输出波形出现了较为明显的失真,如下GXL3uFTAWV；2z7r3n=10 kHz Dec11 / 101 / 102）引入电压串联负反馈后的电路频率特性将电路中的开关J1闭合，贝毗时电路引入电压串联负反馈，对电路进行频率仿真,得到如下图所示的引入电压串联负反馈后的电路频率特性

5、图。叵文件旧 扁窘 啣自 丄具ra a &詰屉a”曲口曲倒包鬆魅边：卫郎边圖13示皮器换11示S3 XSC1 示sa xsci |乔液器XSC： |示技器）二:it 空 vp/- i二渔宝 ver-t 1 二宜込乜尸产枣 1孤0曲就1惑Bl倉圈郵奁茹卜倍母丹忻负反馈电路交流小信号分析lOCtaiCtaJl2W1100-A-100-200-10C1IOCLOkIM领率(HZ)XI丄号址0097133 631K24.33SDM貝茅*.&9Q1K4.385SM畑?1202x1/dx22SiOOln1/dy109 72sain kl0ODOAK X10.GOODSmln y32.3022ni備x y4

6、7.3591orcsgc xQ.OODDrrset yQpQODOV(1C)丄DmF时，可以被不失真放大，调节信号源幅度至20mV时，输出波形仍未失真，如下图：继续增大至21mV时，输出波形开始出现了饱和失真，如下图:可见加入负反馈后，电路的动态范围增大，即电路可不失真放大的最大信号幅度增大。Uo=618169mV,贝U Au= Uo/U=618.199。奶万用表XMM2410l.SkSZC210uF IC=0VdB i2.测量电压放大倍数1）未引入负反馈的放大倍数测得输入电压 U=0.999951mV,输出电压2）引入负反馈的放大倍数立2If椽万用表-XMM21 mV47.551 mV二 V

7、_10uF:MM2fR3100S2C2JLlOuFr ic=ovC510uF3OM1测得输入电压 U宀1mV输出电压 Uo=47.551mV,贝U Au= Uo/U =47.551 o可见电压串联负反馈的引入，使得电压放大倍数明显减小，两者相差约13倍。3测量输入电阻1）未引入负反馈时險万用表XMM3+设養.|_(7件S3腔|lJbV 二 ms13 kHzCDmg10uFIC=OVCXMM3A| VG | 脂 |_i999 951 uV测得输入电压 U =0.999951mV,输入电流 I i =182.358 nA，贝U R=U/I i =5.483 K2）引入负反馈后梅万用表-XMM3II

8、唆万ciHlLOuF IOVrV2ImVrM 10kHz Dtg4-X14M34i-测得输入电压 U 1mV输入电流I i=167.05nA , 可见电压串联负反馈的引入，使得输入电阻增大。4测量输出电阻1）未引入负反馈前则 R=U/I i=5.986 K 。专万用354.594 nA999.959 uVdB则 Ro= Uo/lo=2.820 K测得输出电压 Uo=0.999959mV,输出电流I i =354.594nA ,2）引入负反馈后&kHz?l.SknC5mi頰万用表AprLdBi殳矍I999.959 uV测得输出电压 Uo=0.999959mV,输出电流 I i =14.03 uA

9、，贝U Ro= Uo/lo=71.273。可见电压串联负反馈的引入，使得输出电阻减小。5.AF 1/F的验证按如下图所示连接电路，闭合J1 。由于电压串联负反馈电路的Af =Auuf =Ub/ u、F=Fuu=U?/UO,因此，需要测量输出电压Ub、输入电压 U、反馈电压U?o12VS13 3CI13tF uC-JV啣万甲表-XMM24MA=.LB991.916 uVaJdB般诰畫IRSnF：=0VllkQ!JIdXMM2卓 1 J-FzsciXMM1测得 U 1mV Uo=47.552mV, U?=991.916uF，贝U Af =Auuf =Ub/ Ui =47.551 , F=Fuu =U / Ub=0.02086 , 1/F=47.939，因此 Af 1/F 得到验证 o五、实验总结本实验通过对二级阻容耦合放大电路引入电压串联负反馈前后进行电路仿真， 由实验结果可 以得出这样的结论： 对电路引入电压串联