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1、电子技术课程设计1NANCHANG UNIVERSITY课程设计（ 年）题目：基于 Multisim 的反馈电路分析与仿真学 院： 信息工程学院 系 自动化 专 业： 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 完成日期： 电子技术课程设计22.常用组态负反馈放大电路的仿真分析常用组态负反馈放大电路的仿真分析2.1 电压串联负反馈电路电压串联负反馈电路 集成运放采用 741,并用一个开关来控制电路有无负反馈的存在。用示波器来观察反馈时的 情况。其中 ,输入信号 V1 是一个交流电压源信号。示波器的 A 通道接输入信号 ,B 通道 接输出信号。开关打向下边时 ,没有负反馈 ,输入、 输出的信号波
2、形如图所示。上面 A 通 道的波形是输入波形;下面 B 通道的电流串联负反馈电路波形为输出波形 ,可以看到 ,此时 输出波形已经严重失真 开关打向上边时 ,加入电压串联负反馈 ,输入、 输出的信号波形如图所示 ,上面 A 通道的 波形是输入波形 ,下面 B 通道的波形是输出波形。可以看出 ,此时输出信号波形没有失真。 但输出信号的幅度减小了。与理论上引入负反馈放大倍数降低了 ,减少非线性失真是相符电子技术课程设计3合。 2.22.2 电流串联负反馈电路电流串联负反馈电路 集成运放采用 LM307H,其中,输入信号 V1 是一个交流电流源信号。示波器的 A 通道接输 入信号,B 通道接输出信号。
3、开关打向下边时 ,没有负反馈 ,输入、 输出的信号波形如图所 示。下面 A 通道的波形是输入波形;上面 B 通道的波形为输出波形 ,可以看到 ,此时输出 波形已经严重失真。 开关打向上边时 ,加入电压串联负反馈 ,输入、 输出的信号波形如图所示 ,下面 A 通道的 波形是输入波形上面 B 通道的波形是输出波形。可以看出 ,此时输出信号波形没有失真。 但输出信号的幅度减小了。与理论上引入负反馈放大倍数降低了 ,减少非线性失真是相符 合的。电子技术课程设计42.32.3 电压并联负反馈电路电压并联负反馈电路 集成运放采用 741,并用一个开关来控制电路有无负反馈的存在。用示波器来观察反馈时的 情况
4、。其中 ,输入信号 V1 是一个交流电压源信号。示波器的 A 通道接输出信号 ,B 通道 接输入信号。开关打向下边时 ,没有负反馈 ,输入、 输出的信号波形如图 所示。上面 A 通道的波形是输出波形;下面 B 通道的波形为输入波形 ,可以看到 ,此时输出波形已经严重 失真。开关打向上边时 ,加入电压并联负反 馈 ,输入、 输出的信号波形如图 所示 ,上面 A 通道的波形是输入波形 ,下面 B 通道的波电子技术课程设计5形是输出波形。可以看出 ,此时输出信号波形没有失真。但输出信号的幅度减小了。与理 论上引入负反馈放大倍数降低了 ,减少非线性失真是相符合的。2.42.4 电流并联负反馈电路电流并
5、联负反馈电路电子技术课程设计6集成运放采用 LM307H,其中 ,输入信 号 I 1 是一个交流电流源信号。示波器的 A 通道接输入信号 ,B 通道接输出信号。开 关打向左边时 ,没有负反馈 ,输入、输出的信号波形如图所示。上面 A 通道的波形是 输入波形;下面 B 通道的波形为输出波形 ,可以看到 ,此时输出波形已经严重失真。 开关打向右边时 ,加入电流并联负反馈 ,输入、 输出的信号波形如图所示 ,上面 A 通 道的波形是输入波形 ,下面 B 通道的波形是输出波形。可以看出 ,此时输出信号波形 没有失真。但输出信号的幅度减小了。与理论上引入负反馈放大倍数降低了是相符合 的。电子技术课程设计
6、73.仿真分析负反馈对放大电路的影响3.13.1 开环闭环的电压放大倍数比较开环闭环的电压放大倍数比较图 1 开环无负载电子技术课程设计8图 2 开环有负载图 3 闭环无负载电子技术课程设计9图 4 闭环有负载电路如图所示，用虚拟示波器按下表分别测量输入/输出电压的峰-峰值，记入下表中：RLViVoAu/AufRL=无穷大（J2 断开）2.99mV491mV164.1开环（J1 断开）RL=2k（J2 闭合）2.99mV255mV85.2RL=无穷大（J2 断开）2.99mV55mV18.3闭环（J1 闭合）RL=2k（J2 闭合）2.99mV50mV16.7电子技术课程设计103.23.2
7、开环闭环的输入输出电阻比较开环闭环的输入输出电阻比较1）输入电阻）输入电阻 Ri图 5 开环电子技术课程设计11图 6 闭环在输入端串联一个 5.1k 的电阻，如图所示，并且连接一个万用表，如图连接。启动仿真，记录数据，并填下表。仿真数据 Vs Vi计算开环（J1 断开）20mV15.2mVRi=Vi*Rs/（Vs-Vi）=16.6k闭环（J1 闭合）20mV15.8mVRif=Vi*Rs/（Vs-Vi）=19.2k电子技术课程设计122 2）输出电阻）输出电阻 RoRo图 7 开环有负载测 VL图 8 开环无负载测 Vo电子技术课程设计13图 9 闭环有负载测 VL图 10 闭环无负载测 V
8、o电子技术课程设计14仿真电路如图所示，先接上负载电阻，测量输出电压 VL，再断开负载，测 量输出电压 VO。仿真数据 VL Vo计算开环（J1 断开）1.23V2.36VR0=（V0-VL）*RL/VL=4.68k闭环（J1 闭合）265mV292mVRof= （V0-VL）*RL/VL=0.51k电子技术课程设计153.33.3 提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性从表中数据可以得出：开环状态下不接负载和接负载放大倍数变化明显，而闭环后负载的变化对放大倍数几乎没有影响，但放大倍数对开环而言明显下降。可见引入复反馈能够提升放大倍数的稳定性，但以降低放大倍数为代价。RLViVoAu/Auf
9、RL=无穷大（J2 断开）2.99mV491mV164.1开环（J1 断开）RL=2k（J2 闭合）2.99mV255mV85.2RL=无穷大（J2 断开）2.99mV55mV18.3闭环（J1 闭合）RL=2k（J2 闭合）2.99mV50mV16.7电子技术课程设计163.43.4 扩展频带扩展频带可以看到 ,加入交流负反馈以后 ,电路的频带宽度明显增加。所以负反馈对频带具有明 显的扩展作用。电子技术课程设计174.利用虚拟仪器表和仿真分析方法对反馈放大电路的分析4.14.1 傅里叶分析傅里叶分析设置 Frequency resolution 为 1 000 Hz, 单击 Estimate
10、 按钮, 自动设置 Stopping time for sampling。选择 Normalize graphs, 纵坐标刻度为 Decibel,选 择输出节点作为分析节点。J 1 断开和闭合时分别运行傅里叶分析, 可得到 图 11 和图 12。并测试出无反馈时: 总谐波失真系数 THD: 1.54899%。引 入反馈后: THD:0.306912%。直观准确地反映了引入负反馈后, 可以减小非 线性失真。电子技术课程设计18图 11 开环图 12 闭环电子技术课程设计194.2 负载电阻的参数扫描分析负载电阻的参数扫描分析执行 parameter sweep analysis。设置分析对象为
11、R L ,Star t 为 10 000, Stop 为 100 000, # of 为 5 (R L 阻值分别为 10 k8 , 3215 k8 , 55 k8 , 7715 k8 , 100 k8 ) , 选择 Analysis to 中的 Transient Analysis, 并选择输出节点作为分析节点。J1 断开和闭合时分别运行参 数扫描分析, 得到图 13 和图 14。直观的反映出无反馈时 (图 13) : 随着负载电阻 R L 的变化, 输出电压有显著的变化, R L 愈大, A u 愈大引入反馈后 (图 14) : 输出电压基 本不随负载电阻 R L 的变化而变化,。说明了引入
12、电压负反馈后, , 提高带负载能力。图 13 开环图 14 闭环电子技术课程设计204.34.3 温度扫描分析温度扫描分析执行 temperature sweep analysis, 设置起始值为 0 Deg, 终止值为 150 Deg, 步长为 5, 选 择 Analysis to 中的 Transient Analysis, 选择输出节点作为分析节点,J 1 断开和闭合时 分别运行温度扫描分析, 可观测得温度为 0 , 3715 , 75 , 11215 , 150 时的输 出电压波形,如图 15, 图 16 所示。直观地反映出无反馈时(如图 15) : 随着温度的变化, 电压放大倍数发生
13、变化, 稳定性差。引入反馈后(如图 16) : 电压放大倍数基本不随温 度的变化而变化。说明负反馈可以提高放大倍数的稳定性。图 15 开环图 16 闭环电子技术课程设计215.负反馈放大电路的实例仿真分析1 1 、仿真电路、仿真电路以交流电压串联负反馈放大电路为例，首先在 Multisim 10 中创建仿真电路。进入Multisim 10 仿真环境，从元件库中调用晶体管(2N3904，默认值 =200、UBE=0.75 V、Rbb=200、UT=26mv)、电阻、电容、直流电源、开关等元件，从虚拟仪器工具栏中取出四踪示波器，创建仿真电路如图所示。2、静态工作点与电压放大倍数的理论值计算、静态工
14、作点与电压放大倍数的理论值计算（1）开关 A 闭合，F 断开，电路为两级阻容耦合放大电路。静态工作点的理论计算静态工作点的理论计算Ic1=2.41mA1211 + 12 11 + 12IB1=12.05uA1 UCE1=Ucc-(Rc1+Re11+Re12)*Ic1=4.05VIc2=2.15mA2221 + 22 2IB2=1.07uA2 电子技术课程设计22UCE2=Ucc-Ic2(Rc2+Re2)=5.55v开环电压放大倍数的理论计算rbe1= rbb+=2.35K 1rbe2= rbb+=2.61K 2RL1=Rc1Rb21Rb22rbe2=1.06KRL=Rc2RL=1KAv1=3.
15、381 1 + (1 + )12Av2=76.63 2Av=Av1*Av2=259.01（2）开关 A 闭合，F 闭合，电路为两级阻容耦合电压串联发反馈放大电路。闭环电压放大倍数的理论计算闭环电压放大倍数的理论计算Fu=0.02912 + 121+AvFu=8.544Avf=30.31 1 + 电子技术课程设计233、静态工作点的仿真测试、静态工作点的仿真测试首先，测两级的静态工作点，将信号源断开，用探针、电压表分别测出基极、集电极电流及管压降，其值为 IB1=15.0A，IC1=2.20 mA，UCE1=4.711V，IB2=13.0A，IC2=2.03mA，UCE2=5.906V。开环和闭环时静态工作点相同。电路于图所示。可见，理论值与实验值大致相同。4、开环性能的仿真测试、开环性能的仿真测试（1）开环无负载开关 A 断开，F 断开，电路于图所示。启动仿真开关，在示
