两级负反馈放大电路

1、 2012 2013 学年学年 第第 二二 学期学期 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 课课 程程 设设 计计 报报 告告题 目： 两级负反馈放大电路 专 业： 电子信息工程 班 级： 11 信息（1）班 组 成 员：陶轮 魏伟 姚姚 葛自立 余俊明 徐龙 张超龙 钱叶辉 指导教师： 吴慧 电气工程学院 2013 年 6 月 5 日任务书任务书课题名称课题名称两级负反馈放大电路两级负反馈放大电路指导教师（职称）指导教师（职称）吴慧吴慧 倪琳倪琳 执行时间执行时间2012 2013 学年第二学期学年第二学期 第第 15 周周学生姓名学生姓名学号学号承担任务葛自立葛自立1109121010总原理图

2、绘制钱叶辉钱叶辉1109121025安装与调试陶轮陶轮1109121030方案设计与论证徐龙徐龙1109121040性能测试与分析俞俊明俞俊明1109121045元器件的列取与整理张超龙张超龙1109121046单元电路设计姚姚姚姚1109121044相关参数计算魏伟魏伟1109121037资料收集与整理设计目的设计目的1）掌握多级放大倍数与各级放大倍数的关系。2）学习在多级放大电路中引入负反馈的方法。3）掌握负反馈放大电路的测试方法，理解负反馈对放大电路动态特性的影响。设计要求设计要求1）全部使用分立元件。2）电压放大倍数 Au50;3）fH=100MHZ，fL=50HZ;两极负反馈放大电路

3、两极负反馈放大电路摘摘 要要负反馈是一种以电路来改善电路的重要方法之一，它能有效的改善放大器的性能，负反馈理论和负反馈技术在电子电路中得到了极其广泛的应用。所以对负反馈放大电路研究方法的探究就显得特别重要且具有一定的实际意义。本设计原理是利用具有放大特性的元件，如三极管，三极管加上电流后输入端的微小变化引起输出端的较大变化，再通过负反馈网络求得净输入量的值，通过仿真观察出波形图。此次主要设计步骤有方案的设计与论证，反馈方式的选择，电路的设计与绘制，以及运用 Multisim 进行仿真测试设计电路的性能。而电路设计中所采用的三极管、电阻等元器件都是比较容易见到和使用到的，故为电路的操作、测试、分

4、析等工作都带来方便。关键字关键字：负反馈；放大器； 电阻目目 录录第一章第一章 方案设计与论证方案设计与论证.1 11.1. 设计原理：设计原理： .1 1第二章第二章 负反馈对放大器各项性能指标的影响负反馈对放大器各项性能指标的影响.2 21 1反馈方式的选择反馈方式的选择 .2 22 2电路的确定电路的确定 .2 23 3 放大管的选择放大管的选择 .2 24 4 电容的选择电容的选择 .2 2第三章第三章 单元电路设计与参数计算单元电路设计与参数计算.3 31.1. 第一级放大电路参数设定第一级放大电路参数设定 .3 32 2 第二级放大电路参数设定第二级放大电路参数设定 .4 43 3

5、、 总原理图总原理图 .5 5图图 3.33.3 .5 5第四章第四章 性能测试与分析性能测试与分析.6 61.1. 负反馈放大器放大倍数的测试：负反馈放大器放大倍数的测试： .6 62 2 测放大电路的频率特性：测放大电路的频率特性： .7 7第五章第五章 结论与心得结论与心得.9 91.1. 实验结论实验结论 .9 92.2. 心得体会心得体会 .9 9参考文献参考文献.1010附录附录.1111答辩记录及评分表答辩记录及评分表.12121第一章第一章 方案设计与论证方案设计与论证 1.1.设计原理设计原理： 负反馈放大电路原理框图 1.1 图中 X 表示电压或电流信号；箭头表示信号传输的

6、方向；符号表示输入求和，+、表示输入信号 与反馈信号是相减关系（负反馈），即放大电路的净输入信号为: idifXXX基本放大电路的增益（开环增益）为: /oidAXX反馈系数为: /foFXX负反馈放大电路的增益（闭环增益）为: /foiAXX2第二章第二章 负反馈对放大器各项性能指标的影响负反馈对放大器各项性能指标的影响 负反馈的电路形式很多，但就基本形式来说，可以分为 4 种：即电流串联负反馈；电压串联负反馈 ；电流并联负反馈；电压并联负反馈。一个放大器，加入了负反馈环节后，虽然会牺牲一部分增益，但对放大器一系列性能指标产生很大影响和提高。因此，可以根据实际情况的需要，引入任一形式的负反馈

7、，从而使放大器的性能符合实际情况的需要。1 1 反馈方式的选择反馈方式的选择根据信号情况来选择反馈方式，当要求放大电路稳定电压输出时，就需要电压负反馈；当要求放大电路恒流输出时，就要采用电流负反馈。根据放大电路输出电阻来选择串联或并联方式，当要求放大电路具有高的输入电阻时，采用串联反馈；当要求放大电路具有低的输入电阻时，采用并联反馈。根据设计要知求此设计采用电压串联负反馈。2 2 电路的确定电路的确定1）输入级的放大管的静态工作点一般取 I1mA，U=（12）V，不允许取ECE较大的电流，所以输入级应具有较高的输入电阻，故采用共射放大电路。2） 输出级负载电阻较大，而且主要是输出电压，故采用共

8、集放大电路。其特点为从信号源索取的电流小而且带负载能力强。3 3 放大管的选择放大管的选择由于 Q2 需要输出电流的最大值，为了不失真，要求mAIILLM4 . 12，因此它的射极电流3mA，由于要求通频带较宽LMEII23mAIE4 . 12350HZ100mHZ,故选用 2SC2786，其特性频率较高，导通截止特性良好。 4 4 电容的选择电容的选择 由于电容对直流量的容抗无穷大，所以信号源与第一级放大电路、第一级与第二级、第二级与负载之间用耦合电容连接没有直流量通过。旁路电容可产生一个交流分路，将混有高频电流和低频电流的交流电中的高频成分旁路掉，把输入信号中的高频噪声作为率处对象滤除高频

9、杂波，故将第一级的射极并联一个旁路电容。3第三章第三章 单元电路设计与参数计算单元电路设计与参数计算1.1.第一级放大电路参数设定第一级放大电路参数设定图 3.1 第一级放大电路三极管工作在放大区时满足的条件为：且BEUonUCEBEUU 在电路的直流通路中，节点 B 的电流方程为 =+1RI2RIBQI 为了稳定静态工作点，通常是参数的选取满足 3-12RBQII: 因此，B 点电位为 3-2 12RRII212BQCCRUVRR:式 3-2 表明基极电位几乎仅决定于对的分压，而与环境温度无关。21RR与CCV为了提高输入电阻而又不致使放大电路倍数太低，应取 IE1=1mA，并选=80，则1

10、=+（1+）=300+(1+80) =2.256kbe1rbbr1TE1UI261利用同样的原则，可得 3-3 11119/ /1cLouibeRRUAUrR:为了获得高输入电阻，且取 Au1=50，取 R4=1.0k,代入 Au1=50,求出R3=5.1K。 为了计算 R5，=1V，再利用 IE1（R5+R4）=EQUEQU得出 R5=23，选 R5为 20。为了计算，可先求=0.00625mA=6.25uA2R1BI11cI0.580 由此可得 2124EQBQBUURkI4 为了确定阻 R1，利用)(1111CCCCCRRIVU可求得 R1802 2 第二级第二级放大电路参数设定放大电路

11、参数设定确定第二级的电路参数。电路图如图 2 所示图 3.2 第二级放大电路为了稳定放大倍数，在电路中引入 R9，取 R9=1.0k,由此可求出这级的电压放大倍数 Au2因为 IE2=1mA,且，所以280rbe2=rbb+（1+2）=300+(1+80) =2.308kTE2UI261又由于第二级为共集放大电路，故 Au21代入公式 3-4289222891/ /1/ /ouibeRRUAUrRR由此可以解得 R8=3k。选取，mAIVUCCE1,32则由 1627122CCBBBBBCBVIRIRIIIII:可解得。6762,20RkRk确定。由于有两级电容耦合，根据多级放大器下限截止频率

12、的计算15CC:公式 3-522121.1LLfff5假设每级下限频率相同，则各级的下限频率应为1.1 2LLff又因为 50HZ所以 61 513104.8216.1164.8216.12 3.14LLCFFfR:因此，选用电解电容。10 F3、总原理图图 3.36第四章第四章 性能测试与分析性能测试与分析用 Multisim7 软件对负反馈放大器进行仿真分析。1.1.负反馈放大器放大倍数的测试：负反馈放大器放大倍数的测试：将所有元件及仪器调出并经整理连成仿真电路图。将图中的负反馈断开，对电路进行仿真，可见无负反馈时的输入输出波形如图 4.1.1 所示。 无负反馈时的输入、输出波形图 4.1

13、.1由图 4.1 可知无负反馈时输出波形出现了失真现象。连接负反馈后如图 4.1.2 所示输入和第二级放大器输出波形。放大器输入、输出波形图 4.1.2由图 4.1.2 可算出放大器的放大倍数为：7Au=1027mv/14.077mv=73oiUU2 2测放大电路的频率特性：测放大电路的频率特性：关闭仿真开关，在电机电子仿真软件 Multisim7 基本界面右侧虚拟仪器工具中“Bode Plotter”按钮，调出虚拟波特仪“XBP1” 。重新组建仿真电路如图4.2.1 所示。图 4.2.1双击示波仪“XBP1”图标，弹出虚拟扫频仪放大面板，按下“Reverse”按钮，扫频仪放大面板左边屏幕显示

14、的是放大电路的频率特性曲线，如图 4.2.2所示。 负反馈放大器频率特性曲线图 4.2.2从屏幕下方显示的数据中，我们可以看到：频率特性曲线中间平坦部分为放大电路中频段，放大电路增益基本不变且最大；左侧为频率低端、右侧为频率高端，它们的增益都会降低。图 4.2.2 中读数指针所在位置表示：频率为884.645kHz 时，电路增益 37.12dB。将读数指针分别移到下限频率和上限频率点，分别可读出电路的下限频率和上限频率。图 4.2.3 负反馈放大器下限频率 图 4.2.4 负反馈放大器上限频率由频率特性曲线可知，放大器的下限频率为：=56.381Hz Lf放大器的上限频率为：=95.918MH

15、zHf9第五章第五章 结论与心得结论与心得1.1.实验结论实验结论本设计通过对两级阻容耦合放大电路引入电压串联负反馈前后进行电路仿真，由仿真结果可以得出这样的结论：对电路引入电压串联负反馈，会减小其下限频率，增大其上限频率，从而使其通篇带变宽；引入电压串联负反馈，会减小电路的电压放大倍数，并增大电路可不失真放大的最大信号幅度，减小非线性失真；引入电压串联负反馈，会增大输入电阻，减小输出电阻。最后通过测量计算验证了 AF1/F 的结果。此设计基本成功。2.2.心得体会心得体会通过这次的课程设计，我们对模拟电子技术基础这门课有了更深更好的理解。这些知识不仅在课堂上有效，在日常生活中更有着现实的意义

16、，也对自已的动手能力是个很好的锻炼。在设计过程中，整个组队的成员都努力的分析课题，积极参与讨论。经过层层解剖，最终设计出了本实验的原理图，再运用各种软件进行绘图与仿真，大量运算，得到了检测结果。本次课程设计，不仅锻炼了我们的动手能力，也提高了我们解决问题的能力，更明白了知识和团队的力量。更重要的是，我们熟悉了常用电子器件的类别、型号、规格、性能以及其使用范围，学会了利用 Multisim 进行仿真。我们能通过查找资料，查阅有关的电子器件图书等来帮助完成设计。这次的设计让我们感受到，在我们不懂得问题上，利用网上和图书馆的资源，搜索查找需要的信息以及和同学之间相互讨论、相互交流、积极配合也尤为重要

17、。10参考文献参考文献 1模拟电子技术基础 高等教育出版社 2模电数电基础实验及 Multisim7 仿真 浙江大学出版社.3半导体集成电路 清华大学出版社4模拟集成电子技术基础 东南大学出版社11附录附录元件清单12答辩记录及评分表答辩记录及评分表 课题名称课题名称两级负反馈放大电路两级负反馈放大电路答辩教师（职称）答辩教师（职称）吴慧吴慧 倪琳倪琳 答辩时间答辩时间20132013 学年第二学年第二 学期学期 第第 1515 周周答答辩辩记记录录1 1、为何设计电路采用电压串联负反馈方式？、为何设计电路采用电压串联负反馈方式？答：本设计电路需要有稳定电压输出且需要高的输入电阻，答：本设计电

18、路需要有稳定电压输出且需要高的输入电阻， 所以电压串联负反馈正合适。所以电压串联负反馈正合适。2 2、采用电压负反馈的优点？、采用电压负反馈的优点？答答: : 会减小其下限频率，增大其上限频率，从而使其通会减小其下限频率，增大其上限频率，从而使其通篇带变宽；篇带变宽； 减小电路的电压放大倍数，并增大电减小电路的电压放大倍数，并增大电路可不失真放大的最大信号幅度，减小非线性失真；路可不失真放大的最大信号幅度，减小非线性失真；会增大输入电阻，减小输出电阻。会增大输入电阻，减小输出电阻。3 3、在设计多级放大电路时，各级静态工作电流选取的一般、在设计多级放大电路时，各级静态工作电流选取的一般原则是什

19、么？原则是什么？答：静态工作点的设置要求使各管都工作于放大区，且有答：静态工作点的设置要求使各管都工作于放大区，且有足够的动态范围。另外，由于增益与工作点有关，设足够的动态范围。另外，由于增益与工作点有关，设置工作点时要兼顾增益的要求。置工作点时要兼顾增益的要求。4 4、在所设计的电路中，为消除自激振荡所加入的相位补偿、在所设计的电路中，为消除自激振荡所加入的相位补偿电容接在什么位置最合理？为什么？电容接在什么位置最合理？为什么？答：首先应加在反相放大的输入输出两端间作为密勒补偿答：首先应加在反相放大的输入输出两端间作为密勒补偿电容，再考虑到利用密勒效应使反相放大的增益尽可电容，再考虑到利用密勒效应使反相放大的增益尽可能大，以使等效的密勒电容值尽可能大，因此密勒补能大，以使等效的密勒电容值尽可能大，因此密勒补偿电容应接在增益最高的第二级的输入输出两端间最偿电容应接在增益最高的第二级的输入输出两端间最合理。合理。5 5、如何防止或消除失真现象？、如何防止或消除失真现象？答：首先采用负反馈方式能有效防止失真现象出现。再者，答：首先采用负反馈方式能有效防止失真现象出现。再