负反馈放大电路的仿真与设计

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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）、1mV10KHz正弦电压源、12V直流电压源、10uF电容（5个）、5.11%负反馈电阻、3.05%集电极电阻（2个）、1.501%电阻、1.401%电阻、1.001%负载电阻、1001%电阻、21.01%基极电阻（2个）、11.01%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电容对直流量的

2、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1kΩ，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：四、实验内容与方法1.电路频率特性的测试1）

3、未引入负反馈前的电路频率特性将电路中的开关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=755.4901Hz,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：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2）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，则此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图。可知下限频率fL=194.0094Hz

4、,上限频率fH=4.3860MHz。再来观察引入电压串联负反馈后，整个电路的最大不失真电压值。当信号源幅度为1mV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。2.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Ui=0.999951mV，输出电压Uo=618.169mV，则Au=Uo/Ui=618.199。2）引入负反馈的放大倍数测得输入电压Ui≈1mV，输出电压Uo=47.551mV，则

5、Au=Uo/Ui=47.551。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）未引入负反馈时测得输入电压Ui=0.999951mV，输入电流Ii=182.358nA，则Ri=Ui/Ii=5.4832）引入负反馈后测得输入电压Ui≈1mV，输入电流Ii=167.05nA，则Ri=Ui/Ii=5.986。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）未引入负反馈前测得输出电压Uo=0.999959mV，输出电流Ii=354.594nA，则Ro=Uo/Io=2.820。2）引入负反馈后测得输出电压Uo=

6、0.999959mV，输出电流Ii=14.03uA，则Ro=Uo/Io=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=Uo/Ui、F=Fuu=Uƒ/Uo，因此，需要测量输出电压Uo、输入电压Ui、反馈电压Uƒ。测得Ui≈1mV，Uo=47.552mV，Uƒ=991.916uF，则AF=Auuf=Uo/Ui=47.551，F=Fuu=Uƒ/Uo=0.02086，1/F=47.939，因此AF»1/F得到验证。五、实验总结本实验通过对二级阻容耦合放大电路引入

7、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负反馈，会减小其下限频率，增大其上限频率，从而使其通频带变宽；引入电压串联负反馈，会减小电路的电压放大倍数，并增大电路可不失真放大的最大信号幅度，减小非线性失真；引入电压串联负反馈，会增大输入电阻，减小输出电阻，最后通过测量计算验证了AF»1/F的结果。