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1、2.5 多级负反馈放大器的研究一. 实验目的（1）掌握用仿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、反馈网络的电压反馈系数和通 频带。3）观察负反馈对非线性失真的改善。二实验原理1. 实验基本原理及电路（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 全部通过一定的电路形式作用到输出回路，用来影响其输出量（放大电路的输入 电
2、压或输入电流）的措施成为反馈。若反馈的结果使净输入量减小，则称之为负反馈；反之，称之为正反馈。 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。交流负反馈有四种组态：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。若反馈量取自输出电压，则称之为电压反馈；以电流形 式相叠加，称为并联反馈。在分析反馈放大电路市，“有无反馈”决定于输出回路和输入回路是否存在 反馈支路。“直流反馈或交流反馈”决定于反馈支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
3、”的判断可以看反馈 支路与输出支路是否有直接接点，如果反馈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。 引入交流反馈后，可以改善放大电路多方面的性能：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。实验电路如图所示。该放大电路由两级运放构成的而反相比例器组成，在末级的输出端引入了反馈网络Cf、Rf2和Rfl,构成了交流电压串联负反馈电路。（2）放大器的基本参数：1）开环参数。将反馈支路的A点与P点断开，与B点相连，便可
4、得到开环时 的放大电路。由此可测出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,即eVRi 1V ViNR =(卡1)Ro VLoVF = fv 厂oBW = f fHL式中：VN为N点对地的交流电压；Vo为负载RL开路时的输出电压；Vi为B 点对地的交流电压；fH和fL分别为放大器的上、下限频率，其定义为放大器的 放大倍数下降为中频放大倍数的1M.-2倍时的频率值，即=0.707 AV1=0.707 AV11A (jf ) = AV H2 V11A (jf ) = AV L/2V12）闭环参数。通过开环时放大电路的电压放大倍数AV，输
5、入电阻Ri,输出 电阻R o，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 得多级反馈放大电路的闭环电压放大倍数AVf、输入电阻Rif、输出电压Rof和 通频带 BW f 的理论值，即AA 二 vVf 1 + A FR = R (1+ A F )if iV VR = o(其中:oof 1 + A FVV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 io入负载Rl时的测量值）达到开环时的测量值，然后分别测出Vi、N Vf BW f及V 的大小，并由此得到负反馈放大电路闭环特性的实际测量
6、值为0iNVLBW = f - fHL上述所得结果应与开环测试时由上式所计算的理论值近似相等，否则应该找 出原因后重新测量。在进行上述测试时，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。三实验内容（一）计算机仿真部分（1）根据电路画出实验仿真电路图如图所示。其中得到波特图绘制仪的命令为Simulate Instrument Bode Plotter ”。T - 07 EELM224r-JVCC10 k；,RS -WV-i 1kL10VcR63OTk；,VCCC2 1DV 1uF厂 XSC25 _nr2 HIiIF3/r uCT1Q10 uFVE
7、ERia200kLWEEVEEnVJ2KE-（2）调节JI,使开关A端与B端相连。测试电路的开环基本特性。1）将信号发生器输出调味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图所示。咿 Function E已!srato. | 空 |2）保持输入信号不变，用示波器观察输入和输出波形。3）接入负载Rl，用示波器分别测出V-，VN，Vf，Vo，记入表中。4）将负载R L开路，保持输入电压的大小不变，用示波器测出输出电压V ，LIo记入表中5）从波特图上读出放大器的上限频率fH与下限频率fL记入表中。6）由上述测试结果，算出放大电路开环时的AV，R，Ro和FV
8、的值，并由上 式计算出放大器闭环时Avf5Rf和Rof的理论值，记入表中。（3）调节J1,使开关A端与P端相连，测试电路的闭环基本特性。1）将信号发生器输出调味1kHz、20mV （峰峰值）正弦波，然后接入放大器 的输入端，得到网络的波特度如图所示。2）接入负载rl，逐渐增大输入信号V.达到开环时的测量值，然后用示波器 分别测出乙，使输出电压I达到开环时的测量值，然后用示波器分写测出V.、 o-VN和Vf的值，记入表中。嚟 -unticn Generate. S3 |3）将负载rl开路，保持输入电压Vi大小不变，用示波器分别测出Vo的值, 记入表中。4）闭环时放大器的频率特性测试同开环时的测试
9、，即重复开环测试（5）步5）由上述结果并根据上式计算出闭环时的AVf、Rf、Rof和FV的实际值, 记入表中。6）由波特图测出上、下限频率，计算通频带BW。四负反馈放大电路仿真测试数据V mVmV1 mVVoVV oAVAVfAVAVfRiR / 0ifRoR / 0ofFV开环200.180.183.883.3120016510k1k0测试理论计算/199.3456164.474410k37.3k1k0.23k1.66%闭环72.552.452.53.313.31554633k0.3k1.36测试%五实验结论（1）画出仿真实验开环网络与闭环网络的波特图，比较它们的异同 并简要分析。开环的通频带较窄，且上限频率较低；而闭环的通频带 较宽，且上限频率高。（2）开环时 BW= f f c42.330kHzHL闭环时 BW= f f 二 f = 146.022kHzHLH（3）比较电压放大倍数、输入电阻、输出电阻和通频带在开环闭环 时的差别，得到相应结论。开环的电压放大倍数比闭环的大，输出电阻也比闭环的大，而 输入电阻却是闭环的比开环的大，BW则是闭环比开环大。
