基于Multisim-负反馈放大电路的仿真实验分析.doc

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基于Multisim负反馈放大电路的仿真实验分析负反馈在放大电路中广泛应用，它对电路的性能指标有较大的影响。根据反馈方式的不同，可分为电压串联型、电压并联型、电流串联型和电流并联型四种。理论分析负反馈对放大电路的影响较为抽象，采用Multisim电路设计仿真软件进行仿真实验可直观地得出结果。在放大电路中引入电压串联负反馈，会导致电压放大倍数下降，但输出电压的稳定性提高，非线性失真减少，通频带展宽，输入电阻增加，输出电阻减少。下面借助于Multisim电路设计仿真软件对电压串联负反馈放大电路进行仿真实验来验证这些影响。1.编辑实验电路编辑电压串联负反馈放大电路如图1，R11、C3与R5组成负反馈网络。电路中元件较多，电阻可采用虚拟电阻，便于改变其参数。R12、R13分别设置为45%和30%。                    图1电压串联负反馈电路2.对放大倍数的影响在电路的输入、输出端接入交流电子电压表如图示2。按计算机键盘A键改变开关J1选择有无引入负反馈，观察两个电压表的读数。             图2测量电压放大倍数和稳定性以及非线性失真J1断开，无负反馈：Ui=3.150mv；Uo=1.335v；Kv=Uo/Ui=424。J1闭合，有负反馈：Ui=3.299mv；Uo=0.103v；Kv=Uo/Ui=31。可见引入负反馈后，电压放大倍数下降了。3.对输出电压稳定性的影响如图2按A键改变开关J1选择有无引入负反馈，按B改变开关J2选择有无接入RL，观察输出电压的变化。J1断开，无负反馈：J2断开时，Uo=1.725v；J2闭合时，Uo=1.335v。相差0.390v。J1闭合，有负反馈：J2断开时，Uo=0.106v；J2闭合时，Uo=0.103v。相差0.003v。可见引入电压负反馈后，输出电压的稳定性提高了。4.对非线性失真的影响在图2的输出端接入示波器XSC1可定性观察非线性失真的大小,接入失真度仪XDA1可定量分析失真系数。如图2按A键改变开关J1选择有无引入负反馈，观察输出波形。双击示波器XSC1弹出面板,设置参数Timedase为1ms/div；ChannelA为2v/div。断开J1，运行仿真开关，输出波形幅度较大但有明显的失真如图3。重新设置ChannelA为200mv/div。闭合J1，运行仿真开关，输出波形幅度减少但非线性失真已明显消失如图4。     图3无负反馈非线性失真波形图4有负反馈不失真波形双击失真度仪XDA1弹出面板,断开J1，运行仿真开关，测出失真系数为19.001%如图5。闭合J1运行仿真开关，测出失真系数为0.037%如图6。可见引入负反馈后，电路的非线性失真减少了。       图5无负反馈失真系数图6有负反馈失真系数5.对幅频特性的影响从仿真仪器库中取出波特图仪XBP1接入电路如图7。            图7测量幅频特性及输入输出电阻 双击波特图仪XBP1弹出面板,断开J1，运行仿真开关，测出幅频特性如图8，可读出幅度为455，上下限频率分别为55HZ和316KHZ.          图8无负反馈幅频特性曲线闭合J1，运行仿真开关，测出幅频特性如图9，可读出幅度为30，上下限频率分别为20HZ和5.4MHZ。可见负反馈是以降低放大倍数为代价换来更宽的频宽。          图9有负反馈幅频特性曲线6.对输入输出电阻的影响在图7中R1支路串接电流表,则可测量出电路的输入电阻。断开J1测出Ui=3.150mv；Ii=0.385uA，则Ri=Ui/Ii=8.2KΩ。闭合J1测出Ui=3.299mv；Ii=0.236uA，则Ri=Ui/Ii=13.7KΩ。可见引入电压串联负反馈，输入电阻增加了。将图2中的示波器和失真度仪取下，输入端短路，用一个1000Hz、1v的交流信号源代替RL并串接一个1Ω电阻，即可测量电路的输出电阻如图10。J1断开，无负反馈：测出Uo=0.707v；Io=0.590mA,则Ro=Uo/Io=1.2KΩ。J1闭合，有负反馈：测出Uo=0.703v；Io=5.317mA,则Ro=Uo/Io=0.13KΩ。可见引入电压串联负反馈，输出电阻减少了。通过电路仿真实验分析论证，在放大电路中引入电压串联负反馈后,电压放大倍数下              图10测量输出电阻降，输出电压稳定性提高，非线性失真减少，通频带展宽，输入电阻增加，输出电阻减少。从以上的结果可见仿真实验不但可以正确地反映《电子线路》教学上的定性结果，还可以让学生自行设定各种参数进行仿真实验，容易积累各种经验数据。并可自行设计各种电路进行仿真，对开发学生的学习潜能很有帮助。