负反馈放大电路的计算及 Multisim 12仿真.pdf

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1、2014年8月渭南师范学院学报Aug．2014第29卷第15期JournalofWeinanNormalUniversityVol_29No．15【物理与电气工程研究】负反馈放大电路的计算及Muhisim12仿真赵华峰(渭南师范学院物理与电气工程学院，陕西渭南714099)摘要：负反馈放大电路的计算在电路分析和设计时经常用到，为此首先进行负反馈放大电路计算的理论分析，给出常用的计算方法和近似估算方法，然后对一个常用的带负反馈的放大电路在Multisiml2上进行仿真，仿真时要考虑反馈网络对基本放大器输人、输出端的负载效应的影响，经过对仿真波形和数据的分析计算，表明闭环和开环仿真得

2、到的增益之间的关系、通频带之间的关系都和理论分析吻合得很好．关键词：负反馈放大电路；负载效应；Multisim12中图分类号：TM133文献标志码：A文章编号：1009—5128(2014)15—0018—05收稿日期：2014—06—06基金项目：陕西省军民融合项目：基于模糊自整定PID算法的张力控制系统的研究(12JMR17)；渭南师范学院特色学科建设项目研究成果作者简介：赵华峰(1970一)，男，陕西华县人，渭南师范学院物理与电气工程学院讲师，工学硕士，主要从事计算机应用和电气自动化研究．通常在实际应用的放大电路里都要引入负反馈。它把输出电压或输出电流的一部分或全部通过反馈

3、网络，用需要的方式回送到放大电路的输入回路，来影响输入电量．存在于放大电路交流通路中的反馈为交流反馈．引入交流负反馈可以改善放大电路的许多性能指标，如提高放大电路增益的稳定性，减小非线性失真。抑制干扰和噪声，提高或者降低输入电阻、输出电阻，扩展通频带．存在于直流通路的反馈为直流反馈．在电路中引入直流负反馈的目的是稳定放大电路的静态工作点⋯．根据实际设计的要求可以选择直流负反馈或者交流负反馈，为了检验设计的效果是否满足要求指标，必然要对设计的负反馈放大电路进行计算．反馈放大电路实质上是一个带反馈回路的有源线性网络，利用电路理论中的节点电位法、回路电流法或双口网络理论都可求解．但是当

4、电路较复杂时可能使用起来不方便．下面主要针对交流负反馈放大电路计算作以探讨并在Multisiml2上予以仿真．1负反馈放大电路的计算1．1负反馈放大电路的一般计算方法图1负反馈放大电路的组成框图负反馈放大电路的组成包含基本放大电路A和反馈网络F两部分，如图1所示．其中、。、xi、分别表示输入信号、输出信号、反馈信号、净输入信号．放大电路无反馈网络也称开环，放大电路有反馈网络也称闭环．为了简化计算，假定信号的传输是单向的：信号的放大只经过基本放大电路而不通过反馈网络，因为反馈网络一般由无源元件组成，无放大作用，其正向传输作用可以忽略；信号的反馈只通过反馈网络而不筮2014年第15期

5、赵华峰：负反馈放大电路的计算及Multisim12仿真经过基本放大电路，因为基本放大电路内部反馈作用很小，可以忽略．由图l所示的负反馈放大电路组成框图可得：基本放大电路的净输人信号为基本放大电路的增益(即开环增益)为：．(2)反馈网络的反馈系数为F：．(3)0负反馈放大电路的增益(即闭环增益)为A，=．(4)戈将式(1)(2)(3)式代人(4)式得到负反馈放大电路增益的一般表达式为=．(5)要说明的是以上表达式针对不同的反馈类型，、。、，、所代表的电量不同，A、AI、F也相应地具有不同的含义和量纲，但环路增益AF总是无量纲的．另外，若要确定A的值时，不能将电路简单地断开拆环．在框

6、图中看到基本放大电路和反馈网络是完全分开的两部分，但实际的电路并不容易区分．为了得到基本放大电路，既要实现无反馈，又要保留反馈网络的负载效应，应做到：(1)在基本放大器输入端，考虑反馈网络的负载效应时，对于电压反馈将输出端短路，对于电流反馈将输出端开路；(2)在基本放大器输出端，考虑反馈网络的负载效应时，对于串联反馈，应使输入端流入反馈网络的电流为0，将输入回路断开．对于并联反馈，应使输入端加到反馈网络的电压为0．将输人端短路．1．2深度负反馈放大电路的近似计算通常多数负反馈放大电路都能满足深度负反馈的条件．有寺．(6)由式(3)(4)(6)式得≈，．(7)故有一0．(8)即在深

7、度负反馈时，有一0(虚短)和i一0(虚断)同时存在，利用这两个概念可以快速方便地估算出负反馈放大电路的闭环增益或闭环电压增益．2负反馈放大电路的Multisiml2仿真2．1用Multisiml2仿真负反馈放大电路NIMuhisiml2是由美国国家仪器公司(NI，NationalInstruments)推出的，用软件的方法虚拟电子与电工元器件，虚拟电子与电工仪器和仪表，实现了“软件即元器件”“软件即仪器”，是一个集原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件．提供的虚拟测试仪器仪表种