实验六 多级放大器的频率补偿和反馈

1、实验六 多级放大器的频率补偿和反馈实验目的：1、掌握多级放大器的设计，通过仿真了解集成运算放大器内部核心电路结构。2、掌握多级放大器基本电参数的定义，掌握基本的仿真方法。3、熟悉多级放大器频率补偿的基本方法。4、掌握反馈对放大器的影响。实验内容：1、多级放大器的基本结构及直流工作点设计。电路图：1）输入信号的直流电压为2V，通过仿真得到直流工作点。V1(V)V2(V)V3(V)14.429614.42968.38852）只采用U3中的一个管子，通过仿真得到直流工作点，说明U3采用两根管子的原因。V1(V)V2(V)V3(V)14.412214.42967.0707使用两个管时V1，V2的工作点

2、电压对称性更好，且V3更高，使U3更稳定，也使整个电路工作更稳定。2、多级放大器的基本电参数仿真1）差模增益及放大器带宽。使信号AC输入幅度为0.5V，相位差为180°，则AvdI=V3/Vid=V3.仿真结果：低频增益AvdI（dB）上限频率fH（Hz）0dB相位（°）99.41031.3335K159.14902）共模增益。使信号AC输入幅度为0.5V，相位差为0°，则Avc=V3/Vic=2V3.仿真结果：则Avc=-6.6176dB Kcmr=AvdI/Avc*2=100084.083）差模输入阻抗。使信号AC输入幅度为0.5V，相位差为180°

3、，Rid=V5/IV2+V6/IV3.仿真结果：当f=100Hz，Rid=53.6586k.4）输出阻抗。使用如下电路测量输出阻抗。电路图：仿真结果：当f=100Hz，Ro=32.6843k.思考：若放大器输出电压信号激励后级放大器，根据仿真结果，后级放大器输入阻抗至少为多少才能忽略负载影响？若后级阻抗较低，如何提高放大器的驱动能力？答：后级放大器Ri至少为该放大器Ro的10倍时可忽略负载，即Ri最小为326.843k；提高驱动能力可减小该级输出电阻，可于输出端并联一个小电阻。3、多级放大器的频率补偿。1）简单电容补偿。使信号AC输入幅度为0.5V，相位差为180°，通过仿真得到最小

4、简单补偿电容值，使单位增益处相位不低于-135°。最小补偿电容为3.3uF.补偿电路：仿真结果：上限频率fH=2.0354Hz，增益为0dB时相位=-134.5418°.2）密勒补偿。使信号AC输入幅度为0.5V，相位差为180°，通过仿真得到最小简单补偿电容值，使单位增益处相位不低于-135°。按照如下电路进行弥勒补偿。电路图：V3：仿真结果：最小电容113pf.上限频率fH=229.6736Hz，增益为0dB时相位=-134.4611°.V9：仿真结果：最小电容203pf.上限频率fH=137.1973Hz，增益为0dB时相位=-134.5170°.4、反馈放大器。电路图：1）将V2直流电压设置为0V，AC幅度设为1V，对V3进行AC仿真。上限频率fH=1.5703MHz.2）使用外接源方法测量Ro。仿真结果：当fH=100Hz，Ro=4.0360.分析：该放大器为电压串联型，输出电阻应减小，与理论相符。3）修改R2、R3、R4后重复1）中仿真。仿真结果：可见增益降低。进行瞬态仿真，观察波形是否失真。仿真结果：观察到较明显失真。在信号减小时，电路不能保证U2工作于放大区，