多级负反馈放大器的研究

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1、1实验实验 2.52.5 多级负反馈放大器的研究多级负反馈放大器的研究一、一、实验目的实验目的 （1）掌握用仿真软件研究多级负反馈放大电路。 （2）学习集成运算放大器的应用，掌握多级集成运放电路的工作特点。 （3）研究负反馈对放大器性能的影响，掌握负反馈放大器性能指标的测试方法。 1） 测试开环和闭环的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、反馈网络的电压反馈系数和通频带； 2） 比较电压放大倍数、输入电阻、输出电阻和通频带在开环和闭环时的差别； 3） 观察负反馈对非线性失真的改善。4） 二、二、实验原理实验原理 （1）基本概念。在电子电路中，将输出量（输出电压或输出电流）的一部分或全部通过一定的

2、电路形式作用到输入回路，用来影响其输入量（放大电路的输入电压或输入电流）的措施称为反馈。 若反馈的结果使净输入量减小，则称之为负反馈；反之，称为正反馈。若反馈存在于直流通路， 则称为直流反馈，若反馈存在于交流通路，则称为交流反馈。 交流反馈有四种组态：电压串联负反馈，电压并联负反馈，电流串联负反馈，电流并联负反馈。 若反馈量取自电压，则称之为电压反馈；若反馈量取自电流则称之为电流反馈。输入量、反馈量 和净输入量以电压形式相叠加，称之为串联反馈，以电流形式相叠加，称之为并联反馈。 在分析反馈放大电路时， “有无反馈”决定于输出回路和输入回路是否存在反馈支路。 “直流反馈和 交流反馈”决定于反馈支

3、路存在于直流通路还是交流通路；“正负反馈”的判断可采用瞬时极性法， 反馈的结果使净输入量减小的为负反馈，使净输入量增大的为正反馈；“电压反馈或电流反馈”的判 断可以看反馈支路与输出支路是否有直接接点，如果但亏支路与输出支路有直接接点则为电压反馈 ，否则为电流反馈；“串联反馈或并联反馈”的判断可以看反馈支路与输入支路是否有直接接点，如 果反馈支路与输入支路有直接接点则为并联反馈，否则为串联反馈。 引入交流负反馈后，可以改善放大电路多反面的性能：提高放大倍数的稳定性、改变输入电阻和输 出电阻、展宽通频带、减小非线性失真等。 （2）放大器的基本参数： 1） 开环参数。将反馈支路的 A 点与 P 点断

4、开、与 B 点相连，便可得开环时的放大电路。由此可 测得开环时放大电路的电压放大倍数 Av、输入电阻 Ri、输出电阻 Ro、反馈网络的电压反馈系数 Fv 和通频带 BW。 2) 闭环参数。通过开环时放大器的电压放大倍数 Av、输入电阻 Ri，输出电阻 Ro、反馈网络的 电压反馈系数 Fv 和上下限频率 fH、fL，可以计算求得多级负反馈放大电路的闭环电压放大倍数 Avf、输入电阻 Rif、输出电阻 Rof 和通频带 BWf 的理论值。测量放大电路的闭环特性时，应将反馈电路的 A 点与 B 点断开、与 P 点相连，以构成反馈 网络。此时需要适当增大输入信号电压 Vi，使输出电压 Vo（接入负载

5、Rl 时的测量值）达到开 环时的测量值，然后分别测出 Vi，Vn，Vf，BWf 及 Vo（负载 Rl 开路时的测量值）的大小在进行上述测量时，应保证各点信号波形与输入信号为同频率且不失真的正弦波， 否则应找出原因后重新测量。 在进行上述测量时，应保证各点信号波形与输入信号为同频率且不失真的正弦 波，否则应找出原因，排除故障后再进行测量。三、三、实验内容实验内容 实验仿真电路如下图所示：2调节 J1，使开关 A 端与 B 端相连，测试电路的开环基本特性。 将信号发生器输出调为 1KHZ，20MV（峰峰值）正弦波，然后接入放大器的输入端，得到网 络的波特图如图 2.5-5 所示。 保持输入信号不变

6、，用示波器观察输入和输出的波形。 接入负载，用示波器分别测出，计入表 2.5-1 中。 ，将负载开路，保持输入电压的大小不变，用示波器测出输出电压，计入表 2.5-1 中。从波特图上读出放大器的上限频率与下线频率计入表中。 由上述测试结果，根据式（2.5-1）算出放大电路开环时的各项数据，并由式（2.5-3） ，计算出 放大器闭环时的，各项理论值，计入表 2.5-1 中。 调节 J1，使开关 A 端与 P 端相连，测试电路的闭环基本特性。 将信号发生器输出调为 1KHZ、20MV（峰峰值）正弦波，然后接入放大器的输入端，得到网 络的波特图如图 2.5-6 所示。 接入负载，逐渐增大输入信号，书

7、输出电压达到开环时的测量值，然后用示波器分别测出各项值，计入表中。 将负载开路，保持输入电压的大小不变，用示波器分别测出的值，计入表中。闭环时放大器的频率特性测试，即重复开环测试（5）步。 由上述结果计算出闭环时各项实际值，计入表中。 由波特图测出上、下限频率，计算通频带 BW。（1）测试电路的开环基本特性。 信号发生器输出 1kHz、20mV（峰峰值）正弦波，然后接入放大器的输入端，得到网络的波特图 如下所示：3输入信号不变，输入输出信号波形为：测试的各项数据如表 2.5-1 所示。（2）测试电路的闭环基本特性。信号发生器输出 1kHz、20mV（峰峰值）正弦波，然后接入放大器的输入端，得到

8、网络的波特图 如下所示：4测试的各项数据如表 2.5-1 所示。（1） 表表 2.5-1 负反馈放大电路仿真测试数据负反馈放大电路仿真测试数据 Vi(mV )Vn(mV)Vf(mV)Vo(V)Vo(V )Av/Av fAv/Av fRi/RifRo/RofFv开环 测试7.071.870.1271.411.16199.4164.113.6k1.0k0.0001理论 计算195.5161.413.8k0.98k闭环 测试23，314.914.81.221.1652.449.827.7k0.24k0.013注：表中的数据为有效值。（2）开环时的上下限频率及通频带：fH=139.216kHz,fL=3.353Hz,BW=fH-fL=139.213Hz(3) 闭环时的上下限频率及通频带：fH=156.567kHz,fL=1.254Hz,BW=fH-fL=156.566Hz