负反馈放大电路的设计课程设计

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1、四 川 航 天 职 业 技 术 学 院电 子 工 程 系 课 程 设 计专业名称：电 子 测 量 与 仪 器课程名称：模 拟 电 子 课 程 设 计课题名称：负 反 馈 放 大 电 路 的 设 计设计人员：严 超 杰指导教师： 徐 恒2010年6月25日2 负 反 馈 放 大 电 路 课 程 设 计 任 务 书一 、 课 题 名 称 ： 负 反 馈 放 大 电 路 课 程 设 计二 、 技 术 指 标 ：用 分 立 元 器 件 设 计 一 个 交 流 放 大 电 路 ， 用 于 指 示 仪 表 中 放 大 弱 信 号 ， 具体 指 标 如 下 ：(1)工 作 频 率 ： =30HZ 30KHZ

2、能(2)信 号 源 ： U =10 V(有 效 值 ).内 阻 R =50 .(3)输 出 要 求 ： U 1V（ 有 输 入 电 阻 大 于 20K .）(4)输 入 要 求 ： 输 入 电 阻 大 于 20K .(5)工 作 稳 定 性 ： 当 电 路 元 器 件 改 变 时 .若 A /A =10 .则 A 20K 的 大 电 阻 ， 所 以 我 采 用 的 是 电 压 串 联 负 反馈 ， 我 设 计 的 放 大 电 路 主 要 是 为 了 提 高 增 益 的 稳 定 性 ， 减 小 电 路 引 起 的 非 线 性 失真 ， 使 放 大 倍 数 下 降 ， 使 放 大 倍 数 的 稳

3、定 性 提 高 ， 使 通 频 带 展 宽 ， 使 内 部 噪 声 减小 ， 负 反 馈 放 大 电 路 在 实 际 应 用 中 极 为 广 泛 ， 电 路 形 式 繁 多 ， 根 据 反 馈 电 路 与 输出 电 路 ， 输 入 电 路 的 连 接 方 式 不 同 ， 稳 定 的 对 象 和 稳 定 的 程 度 也 有 所 不 同 ， 需 要进 行 具 体 分 析 ， 一 般 来 说 要 稳 定 直 流 量 ， 应 引 入 直 流 负 反 馈 ， 要 改 善 交 流 特 性 ，应 引 入 交 流 负 反 馈 ， 在 负 载 变 化 时 ， 若 想 使 输 出 电 压 稳 定 ， 应 引 入

4、电 压 负 反 馈 。若 想 使 输 出 电 流 稳 定 ， 应 引 入 年 电 流 负 反 馈 ， 而 放 大 器 中 的 负 反 馈 就 是 把 基 本 放大 电 路 的 输 出 量 的 一 部 分 或 全 路 来 影 响 净 输 入 量 ， 对 放 大 电 路 部 按 一 定 的 方 式 反送 回 到 输 入 回 起 自 动 调 整 的 作 用 ， 使 输 出 量 趋 向 于 维 持 稳 定 。 特 别 是 放 大 电 路 引入 负 反 馈 可 大 大 改 善 放 大 倍 数 的 稳 定 性 。关 键 字 ：放大电路、串联电压、负反馈5第 一 章 性 能 指 标1.1放 大 倍 数放 大

5、 倍 数 是 横 量 放 大 电 路 放 大 能 力 的 指 标 ,它 有 电 压 放 大 倍 数 、 电 流 放 大 倍数 和 功 率 路 放 大 倍 数 等 表 示 方 法 ,其 中 电 压 放 大 倍 数 应 用 最 多 。放 大 电 路 的 输 出 电 压 与 输 入 电 压 之 比 ,称 为 电 压 放 大 倍 数 Au,即Au=uo/ui放 大 电 路 的 输 出 电 流 与 输 入 电 流 之 比 ,称 为 电 流 放 大 倍 数 Ai,即Ai=io/ii放 大 电 路 的 输 出 功 率 与 输 入 功 率 只 比 ,称 为 功 率 放 大 倍 数 ,即Ap=po/pi1.2输

6、 入 电 阻放 大 电 路 的 输 入 电 阻 是 从 输 入 端 向 放 大 电 路 内 看 进 去 的 等 效 电 阻 ,它 等 于 放大 电 路 输 出 端 接 实 际 负 载 电 阻 后 ,输 入 电 流 与 输 入 电 流 之 比 ,即Ri=ui/ii1.3 输 出 电 阻对 负 载 而 言 ,放 大 电 路 的 输 出 端 可 等 效 为 一 个 信 号 源 将 放 大 电 路 输 出 端 断 开接 入 一 信 号 源 电 压 ,求 出 由 u产 生 的 电 流 i,则 可 得 到 放 大 电 路 的 输 出 电 阻 为Ro=u/i1.4 通 频 带 与 频 率 失 真一 般 情

7、况 下 ,放 大 电 路 只 用 于 某 个 频 率 范 围 内 .放 大 电 路 所 需 的 通 频 带 由 输入 信 号 的 频 带 来 确 定 ,为 了 不 失 真 地 放 大 信 号 ,要 求 放 大 电 路 的 通 频 带 应 大 于 信6号 的 通 频 带 .如 果 放 大 电 路 的 通 频 带 小 于 信 号 的 频 带 ,由 于 信 号 低 频 段 或 高 频 段的 放 大 倍 数 下 降 过 多 放 大 后 不 能 出 现 原 来 的 形 状 ,也 就 是 原 来 的 信 号 产 生 了 失真 . 第 二 章 设 计 原 理 框 图图 中 的 箭 头 表 示 信 号 的 传

8、 输 方 向 ,由 输 入 端 到 输 出 端 趁 为 正 向 传 输 ,由 输 出端 到 输 入 端 称 反 向 传 输 .因 为 在 实 际 的 放 大 电 路 中 ,输 出 信 号 经 由 基 本 放 大 电 路的 内 部 反 馈 产 生 的 反 向 传 输 作 用 很 微 弱 ,可 略 去 ,所 以 可 认 为 基 本 放 大 电 路 只 能将 净 输 入 信 号 正 向 传 入 到 输 出 端 .7第 三 章 设 计 方 案 以 及 选 定方 案 一 ：112233445566D DC CB BA ATitleNumber RevisionSizeBDate: 2007-6-19 S

9、heet of File: E:.Sheet2.SchDoc Drawn By:20KR31KR20.1KR11KRf1KRLLM7411OA12IN-3IN+4v-5OA26OUT7V+8NC*LM7411OA12IN-3IN+4v-5OA26OUT7V+8NC*方 案 分 析 ：这 是 一 个 有 集 成 运 放 741构 成 的 交 直 流 放 大 电 路 ， 其 中 1R , fR 构 成 的 电 压 串联 负 反 馈 。 由 于 集 成 运 放 开 环 增 益 很 大 ， 所 以 电 路 构 成 深 度 电 压 串 联 负 反 馈 。数 据 分 析 ：输 入 电 阻 ： 2 3 21

10、iR R R K 电 压 放 大 倍 数 ： 32 3 2020 (21 21I I It u u uu R uR R 虚 断 ）所 以 ： 0 11 20( ) (0.1 10) 10021 0.1If Iu uu R R uR 所 以 ： 100ouIuA u 由 数 据 可 知 ： 该 放 大 电 路 的 输 出 电 阻 ofR ， 由 于 是 深 度 电 压 负 反 馈 ， 故 输 出8电 阻 近 似 为 0。由 于 同 相 比 例 运 算 电 路 引 入 了 串 联 负 反 馈 ， 使 输 入 电 阻 大 大 提 高 ， 远 远 大 于集 成 运 放 本 身 的 输 入 电 阻 。

11、理 想 的 情 况 下 认 为 输 入 电 阻 无 穷 大 ， 这 是 同 相 比 例 运算 电 路 的 主 要 优 点 。 又 因 为 是 电 压 负 反 馈 ， 与 反 比 例 运 算 电 路 一 样 输 出 电 阻 很 低 ，具 有 很 强 的 带 负 载 能 力 。 在 同 相 比 例 运 算 电 路 中 因 为 u u ， 即 为 集 成 运 放 的 共模 抑 制 比 要 求 较 高 。 这 也 是 含 集 成 运 放 电 路 缺 点 。方 案 二 ：112233445566D DC CB BA ATitleNumber RevisionSizeBDate: 2007-6-20 Sh

12、eet of File: E:.wo .SchDoc Drawn By:Rb1 Rc1 Rb2 Rc2Re1 Rb3 RE2 RLRfC1C2C4C3T1 T2VccUi+Ui-方 案 分 析 ：A、 此 电 路 为 阻 容 耦 合 电 路 ,反 馈 信 号 再 输 入 端 是 电 压 相 减 ,即 d i fu u u .,为串 联 反 馈 ， 电 路 再 输 出 端 电 压 短 路 为 0时 ， 反 馈 信 号 fu 为 0， 即 该 电 路 为 一 个 电压 反 馈 。B、 电 压 负 反 馈 具 有 稳 定 输 出 电 压 的 作 用 。 若 R而 引 起 ou ， 电 路 能 自 动

13、 调节 ， 其 具 体 过 程 是 ：90( )f o f d d i fR u u u u u u u C、 深 度 反 馈 条 件 ： 0 11f Ef Euu RR R 11f Eu o E fu RF u R R 11 1 fuf u E fRA F R R 由 以 上 相 应 的 数 据 分 析 可 知 ：电 路 为 阻 容 耦 合 电 路 ， 其 有 优 点 是 ： 各 静 态 工 作 点 相 互 独 立 ， 由 于 电 容 的 隔直 作 用 ， 使 得 “ 零 飘 ” 问 题 基 本 得 到 解 决 。 交 流 负 反 馈 可 以 改 善 动 态 性 能 。 如 ，它 可 以 提

14、 高 电 路 的 放 大 倍 数 的 稳 定 性 ， 扩 展 通 频 带 ， 减 小 非 线 性 失 真 等 。但 是 ， 它 的 缺 点 是 不 能 放 大 直 流 和 变 化 缓 慢 的 信 号 ， 此 外 不 适 应 集 成 化 的 要求 ， 因 为 集 成 电 路 中 无 法 制 作 大 电 容 。方 案 三 ：（ 1） 确 定 反 馈 的 深 度 。 从 所 给 指 标 来 看 ， 设 计 中 需 要 解 决 的 主 要 是 输 出电 阻 、 输 入 电 阻 及 对 放 大 性 能 稳 定 的 要 求 等 三 个 问 题 。 由 于 要 求 输 入 电 阻 较 低 ，故 输 出 级

15、应 采 用 射 级 输 出 器 ， 但 它 的 输 出 电 阻 大 致 为 几 十 欧 至 几 百 欧 ， 因 此 需要 引 入 一 定 程 度 的 电 压 负 反 馈 才 能 达 到 指 示 要 求 。 设 级 输 出 的 输 出 电 阻 为 100欧 姆 ， 则 所 需 要 反 馈 深 度 为 10101001 oforrAF另 外 ， 还 要 考 虑 输 入 电 阻 和 放 大 性 能 的 稳 定 性 对 反 馈 深 度 的 要 求 ， 才 能最 后 确 定 反 馈 渡 的 大 小 。由 于 放 大 电 路 的 输 入 电 阻 指 示 为 20K欧 姆 ， 此 数 值 不 是 很 高 ，

16、 故 可 以 采 用 电 压串 联 负 反 馈 的 方 式 来 实 现 。 假 定 无 反 馈 时 ， 基 本 放 大 电 路 的 输 入 电 阻 为 ri=2.5K欧 姆 （ 第 一 级 可 采 用 局 部 电 流 负 反 馈 ） ， 则 所 需 反 馈 深 度 为 85.2201 iifAF 最 后 从 放 性 能 稳 定 度 也 可 以 确 定 出 所 需 反 馈 深 度 为10110/1 ufuf uouo AA AAAF10综 上 所 诉 ， 在 设 计 放 大 电 路 时 所 需 反 馈 深 度 为 10， 故 取 1+AF=10（ 2） 估 算 A值 。 根 据 指 示 的 要 求 ， 放 大 电 路 的 闭 环 放 大 倍 数 应