模拟电子实验报告.doc

实验二 多级负反馈放大器的研究一、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）研究负反馈对放大性能的影响，掌握负反馈放大器性能指标的的测试方法。1）测试开环和闭环的放大系数、输入和输出电阻。反馈网络的电压反馈系数和通频带；2）比较电压放大倍数、输入和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。二、实验原理1.集成运算放大器741的介绍本次试验所采用的集成运算放大器为741，它是八脚双列直插式组件，其管脚排列如图所示。1脚和5脚接调零电位器（由于集成运算放大器A741的性能比较好，再不要求特别精密的情况下，不接调零电位器，仍可正常完成交流运算放大器的作用），2脚为反相输入端，3脚为同相输入端，4脚接负电源，6为输出端，7脚接正电源，8脚为空脚。注意：接通电源前要看清楚运放各管脚的的位置；切忌正负电源极性接反和输出端短路，否则会损坏集成块。2.实验原理及电路（1）基本概念。在电子电路中，将输出量（输出电压或者输出电流）的一部分或全部通过一定的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。若反馈的作用是净输入量减小，则称为负反馈；反之，成为正反馈。若有反馈存在与直流通路，则称为直流反馈；若反馈存在于交流通路，则成为交流反馈。引入交流负反馈后，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，该放大电路有两集运放构成的反相比例器组成，在末级输出端引入反馈网络Cf、Rf2和Rf1，构成交流电压串联负反馈网络。（2）放大器的基本参数1）开环参数。将反馈支路的开关打到B点，便可得到开环的放大电路。由此可以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，即AV=VOVi Ri=ViR1Vi-VN RO=VOVO-1RL FV=VfVO BW=fH-fL 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；Vf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到中频放大倍数的12时的频率值。2）闭环参数。通过开环时的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和上下限频率fH和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Av、输入电阻Ri，输出电阻Ro和通频带BWf的理论值AVf=AV1+AVFV Rif=Rf(1+AVFV) ROf=RO1+AVFV （其中：AV=VOVi）BWf=fHf-fLf （其中：fHf=fH（1+AVFV）fLf=fL1+AVFV）测量放大电路的闭环特性时，应将反馈电路的开关接到P点，以构成反馈网络。此时需要适当加大输入信号电压Vi，使输出电压Vo（接入负载RL时的测量值）达到开环时的测量值，然后分别测出Vi，VN，Vf，BWf及VO（负载开路的时候的测量值）的大小，并由此得到负反馈放大电路闭环特性的实际测量值为AVf=VOViRif=ViR 1V i -VN Rof=VOVO-1RL FV=VfVO BWf=fHf-fLf 上述所得的结果应与开环测试时的所得的理论值近似相等，否则应找出原因后重新测量。在上述测试中，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（1）根据实验电路绘制仿真电路。（2）调节J1，是开关A端接在B点，测试电路的开环特性。1）将信号发生器的输出调为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：2）保持输入信号不变，用示波器观察输入输出波形。3）接入负载RL，用示波器分别测出Vi，VN，Vf，VO，计入表格中。4）将负载RL开路，保持输入电压Vi不变，用示波器测出输入出电压VO，计入表格。5）从波特图上读出放大器的上限频率fH与下限频率fL计入表格。6）有上述结果根据公式算出放大电路开环时的AV，Ri，RO和FV的值，并用公式计算出闭环时的AVf，Rif和Rof的理论值，计入表格。（3）调节J1，使开关A端与P端相连，测试点轮的闭环基本特性。 1）将信号发生器的输出调为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：2）接入负载RL，逐渐增大输入信号Vi，使得输出电压VO达到开环时的测量值，然后用示波器分别测出Vi、VN和Vf的值，计入表格。3）将负载开路，保持输入电压Vi大小不变，用示波器测出VO的值，填入表格。4）闭环时放大器的频率特性测试同开环时的一样，即重复开环测试5）步。5）由上述结果并用公式计算出闭环时的AV，Ri，RO和FV的实际值，计入表格。6）由波特图计算通频带BW。四、实验数据及分析表2.5-1 负反馈放大电路仿真测试数据Vi/mVVN/mVVf/mVVO,VVOVAV/AVfAVAVfRi/RO/FvfLfH开环测试9.990.1025.581.991.65199.5165.110.1k0.98k0.0151.60Hz37.63kHz理论计算56.153.030.1k0.245k闭环测试31.7320.9721.321.7181.63354.151.529.5k0.244k0.0130.48Hz150.99kHz分析：1）引入负反馈后，闭环网络相比于开环网络，其电压增益降低，带宽增加（上限截止频率增大，下限截止频率减小），增益带宽积BW不变。引入负反馈，使得放大器净输