电压串联负反馈放大电路仿真分析报告-模电课设

1、成绩评定表学生姓名班级学号专业电子信息科学与技术课程设计题目模拟电子课程设计评语组长签字：成绩日期2014 年 月 日课程设计任务书学院信息科学与工程学院专业电子信息科学与技术学生姓名班级学号课程设计题目电压串联负反馈放大电路仿真分析实践教学要求与任务：1）米用multisim 仿真软件建立电路模型；2）对电路进行理论分析、计算；3）在multisim 环境下分析仿真结果，给出仿真波形图；4）撰写课程设计报告。工作计划与进度安排：第1天：1. 布置课程设计题目及任务。2. 查找文献、资料，确立设计方案。第2-3天：1. 安装multisim 软件，熟悉multisim 软件仿真环境。2. 在m

2、ultisim 环境下建立电路模型，学会建立兀件库。 第4天：1. 对设计电路进行理论分析、计算。2. 在multisim 环境下仿真电路功能，修改相应参数，分析结果的变化情况。 第5天：1. 课程设计结果验收。2. 针对课程设计题目进行答辩。3. 完成课程设计报告。指导教师：戴敬王艳梅2013年12月1日专业负责人：2013年 月 日学院教学副院长：2013年 月 日目录1.课程设计的目的与作用 11.1课程设计的目的 11.1课程设计的作用 12设计任务及所用Multisim软件环境介绍 22.1设计任务 22.2 Multisim 软件环境介绍 23电路模型的建立 44理论分析及计算 6

3、5仿真结果分析 75.1无极间反馈 75.2加入极间反馈 106设计总结和体会 147参考文献 141.课程设计的目的与作用1.1课程设计的目的学习电压串联负反馈电路，掌握电压串联负反馈电路的工作原理。通过对它的学习， 对负反馈对放大电路性能的影响有进一步的理解和掌握，学会对其进行静态分析、动态分 析等相关运算，利用Multisim软件对电压串联负反馈电路仿真实现。根据实例电路图和已经给定的原件参数，使用Multisim 软件模拟出电压串联负反馈电路课后练习题，并对其进行静态分析，动态分析，显示波形图，计算数据等操作，记录 结果和数据；与此同时，更好的应用于以后的学习与工作中，切实对自身能力的

4、提高有所 帮助。1.1课程设计的作用模拟电子技术课程设计是在“模拟电子技术”课程之后，集中安排的重要实践性教学环节。学生运用所学的知识，动脑又动手，在教师指导下，结合某一专题独立地开展电子电 路的设计与实验，培养学生分析、解决实际电路问题的能力。该课程的任务是使学生掌握 数字电子技术方面的基本概念、基本原理和基本分析方法，重点培养学生分析问题和解决 问题的能力，初步具备电子技术工程人员的素质，并为学习后继课程打好基础。课程设计师某门课程的总结性教学环节，会死培养学生综合运用本门课程及有关选修 课的基本知识去解决某一实际问题的训练，加深课程知识的理解。在真个教计划中，它起 着培养学生独立工作能力

5、的重要作用。设计和实验成功的电路可以直接在产品中使用。2设计任务及所用Multisim 软件环境介绍2.1设计任务设计一个电压串联负反馈电路，使其能够实现一定的放大电路的功能，电路由自己独自 设计完成，在实验中通过自己动手调试电路，能够真正掌握实验原理，即静态分析和动态 分析，并在实验后总结出心得体会。正确理解负反馈对放大电路性能的影响，以及如何根据实际要求在放大电路中引入适当 的反馈。正确理解深度负反馈条件下闭环电压放大倍数的估算方法。2.2 Multisim软件环境介绍（一）Multisim 软件开启图（图2.1）NATIONALINSTRUMENTSELECTRONICS WORKBEN

6、CH GROUPMultisam Power Pro EditionVersion 10.0.1昜Nl Multisim 1010,0 J420071*J- “riits reserved-图2.1 Multisim软件开启图*Clrcvkl - Mukrsim - Oficuiil-Ea世|贾脚 乂颐 Pta WOJTtirfliis Roisi 3pmriJ逊EWi tfds二回亶田回旦仪瓯B - HO鼻 * 1-n uwLwt-* * * RESISTORCAPACnORDIPHComponents: 370Searching:SE3diModel.Hyperll nk;图2.3 Mul

7、tisim的元器件图3电路模型的建立负反馈在电子电路中有着非常广泛的应用，虽然它使放大倍数降低，但能在很多方面 改善放大电路的工作性能。如稳定放大倍数，改变输入输出电阻，改善波形失真和展宽通 频带等。因此，几乎所有的使用放大电路都带有负反馈。1、电压串联负反馈实际电路图（3.1 ）如下XSC112VVCC7 707mVpkl kHzCD&g10XMtfl:Rb12 llOkQTl10uFRbH2kQRd3KDC2VT1:Re1l30 ODRe12IkDLvccRb22riCftl100uF100uF44-Key - Space卄1QuFRc22KQRb212 &bcQ心3IkQT!0+ -IH

8、1 &uF-+-RF图3.1电压串联负反馈放大电路仿真分析2、实验步骤：(1) 将开关断开，电路中暂时不加入级间反馈。3. 利用Multisim的直流工作点分析功能，测量无级间反馈时两级放大电路的静态工 作点；2. 加入正弦输入电压，利用虚拟示波器可观察到第一级输出电压波形与输入电压反相，而第二级输出电压波形与输入电压同相。两个放大级的输出波形均无明显的非线性失真。利用所测数据算出两级放大电压总的放大倍数。3. 由所测数据算出无极间反馈时的输入电阻4. 将负载开路，由所测数据算出放大电路无极间反馈时的输出电阻。(2) 将图中开关闭合，弓|入电压串联负反馈。1. 加上正弦输入电压，由虚拟示波器看

9、到，同样的输入电压之下，输出电压的幅度明显下降，但波形更好。由所测数据算出引入电压串联负反馈后，电压的放大倍数。2. 由所测数据算出，弓I入电压串联负反馈后输入电阻得值。3. 将负载开路，由所测数据算出，弓I入电压串联负反馈后输出电阻的值。4理论分析及计算1、当开关断开无级间反馈时：(1)静态工作点如下：Rb1Ubqi*Vcc =2VRb1 + Rb2Ueqi = U BQ1 U BEQ1 = 1.37UEQ1RC11 RC22= 1mAU CQ1 = Vcc Jeq1 Rc1 = 9VUbQ2 =Rb1Rb21 Rb22*Vcc=37U eq 二u BQ 2 - U BEQ 2 = 2.3V

10、UEQ2I eq2.3mARc2UCQ2 =VcC |EQ2Rc =7.7V(2)动态分析:Au1-gc1(Rb21 Rb22 rbc2)rbc2 (1|.; ) Rc11rbc1rbb (1： )26mA| EQ1= 2.9k.1Au1 =1.8rbb 叶(1+0)26mA,rbc21.4I EQ2Au1Rc2Rc)=71.4rbc2Au = Au1* Au2 = 128.52Ri =Rb11Rb12rbc1 (1JRc11 = 1.587k11Ro =Rc =2k2、开关闭合，引入负反馈:电压放大倍数Auf =1 暑=11（2）输入输出电阻Rif = Rif 7/ Rbii / Rbi2

11、=1.622kQRof =68.893门5仿真结果分析5.1无极间反馈（一）将开关断开，电路中暂时不加入级间反馈。利用Multisim的直流工作点分析功能，测量无级间反馈时两级放大电路的静态工 作点，分析结果如图（3.2 ）。Grapher ViewFile Edit View Tools a# H T &諭翕 口 |担邑丨钱Q強呂 匸期电：冷瓷 员I陛胡OsdlMCOpe -XSC11 Osdloscflpe -XSC1 DC operating point6-6-3电压串联负反馈电路 DC Operating PointDC Operating PointLIcrvcc)-5 33589

12、in2Vl)1,964143V3)L2924AVvcc)12.000005V(2)9,14566960,95338 mV(7)2.199193V(5)2 月 59179V(6)7.6516Selected Diagram;DC Operating Point图3.2静态工作点分析UBQ1 = 1.98414V UEQ2 =1.24924V UCQ1 = 9.14568VJUbq2 =2.95917V Ueq2 =2.19919V Ucq2 =7.64516V加入正弦输入电压，利用虚拟示波器可观察到第一级输出电压波形与输入电压反相，而第二级输出电压波形与输入电压同相。两个放大级的输出波形均无明显

13、的非线性失真。（如图3.3 ）当U=4.999mV时（图3.4），利用虚拟表可测得 U=643.997mV （图3.5）可见，无级间反馈时，两级放大电路总的电压放大倍数为A图3.3输入电压与输出电压波形图仔 Multimeter-XM. I_ I图3.4输入电压Ui图3.5输出电压Uo图3.6输入电流h文案大全将负电阻RL开路（图3.7 ）,测得Uo =1.402V（图3.8 ）,这放大电路无级间反馈时由虚拟表2,5,2测得，当 输入电阻1 U=5.45mV时，li=3.433卩A,则放大电路无级间反馈时的Ui Ri1.587的输出电阻为：Ro = 2.002k1图3.7负载电阻R开路22ka

14、R&113QQQ7 OZmVpk1kbll ( ODeg IRd3kQXMH2XMH2XMMl-*4-Rb2202卄10uF匚创R12i1kQtOOuF7.5kQIRb21 2.5kQVCC12VVT2IkQRc2丄Ca2100uFIITQUFRe2-i-RFk 丄I Ir-L3kQ 11 Key = Spacedj3.8 Uo5.2加入极间反馈图3.9 （引入负反馈）图3.10输入输出电压波形图加上正 电压， 示波器样的输 之下， 压的幅 下降， 更好。3.10）表测 弦输入 由虚拟 看到，同 入电压 输出电 度明显 但波形 （ 图 由虚拟 得，当Ui =5.45mV （图3.11 ）时，U

15、。= 50.067mV ,（图3.12 ）这引入电压串联负反馈后，电压放大倍数为UoAuf10.014Ui说明引入负反馈后电压放大倍数减小了。 由虚拟表测得，当时Ui=5.45mV , li=3.286A （图3.13）,则：Rif 上=1.6592li可见引入电压串联负反馈后输入电阻提高了。但与无级间反馈时的Ri相比，提高很少，这是由于电路图中总的输入电阻为：Rif = Rif Rb11 Rb12引入电压串联负反馈只是提高了反馈环路内的输入电阻Rf,而R311和R.12不在反馈环路内，不受影响，因此总的输入电阻Rf提高不多.图3.11输入电压图3.12输出电压图3.13 输入电流liUo傷 Multimeter-XM. 将负载电阻R开路（图3.14 ）测得UO =51.793mV（图3.15 ）,则图3.14Rl开路图3.15输出电压UoRef ( Uo-1)Rl =68.947 Uo可见，弓I入电压串联负反馈后输出电阻降低了文案大全6设计总结和体会在进行仿真后，对负反馈对放大电路性能的影响有了进一步的理解，并且书上总结出 的规律和公式有了更深层次的掌握。为符合书上的要求，需要对一些元器件进行调试，比 如，我把两个三极管的级间电容改到书上所要求的数值，否则会影响到测试的结果，在对 其进行频率响应测试无上限频率，因此电路的调试时非常重要的。并且在进行设计后，达 到了设计