负反馈放大电路试验报告

1、实验二 由分立元件构成的负反馈放大电路一、实验目的1了解N沟道结型场效应管的特性和工作原理；2 熟悉两级放大电路的设计和调试方法；3 理解负反馈对放大电路性能的影响。二、实验任务设计和实现一个由 N沟道结型场效应管和 NPN型晶体管组成的两级负反馈放大电路。 结型场效应管的型号是 2N5486，晶体管的型号是 9011。三、实验内容1.基本要求：利用两级放大电路构成电压并联负反馈放大电路。（1）静态和动态参数要求1） 放大电路的静态电流 Idq和Icq均约为2mA ;结型场效应管的管压降Ugdq < - 4V , 晶体管的管压降 Uceq = 23V ;2） 开环时，两级放大电路的输入电

2、阻要大于90k Q,以反馈电阻作为负载时的电压放 大倍数的数值 > 120;3）闭环电压放大倍数为 Ausf =U°.Us ：“ -10。（2 ）参考电路1）电压并联负反馈放大电路方框图如图1所示，R模拟信号源的内阻；Rf为反馈电阻,取值为100 k Qo图1 电压并联负反馈放大电路方框图2）两级放大电路的参考电路如图2所示。图中Rg3选择910kQ ,Rg1、Rg2应大于100kQ ;C1C3容量为10", Ce容量为47小。考虑到引入电压负反馈后反馈网络的负载效应，应 在放大电路的输入端和输出端分别并联反馈电阻Rf,见图2，理由详见 五 附录一2”。图2两级放大电

3、路 实验时也可以采用其它电路形式构成两级放大电路。（3 ）实验方法与步骤1）两级放大电路的调试a. 电路图：（具体参数已标明）XSC1Rf1 100k| ?b. 静态工作点的调试实验方法：用数字万用表进行测量相应的静态工作点，基本的直流电路原理。第一级电路：调整电阻参数，艮、4.2k，使得静态工作点满足：Idq约为2mA，Ugdq < -4V。记录并计算电路参数及静态工作点的相关数据（ Idq，Ugsq，Ua，Us、Ugdq）。实验中，静态工作点调整，实际-4k'11 DQUgsqUaUsUgdq测量值2.14mA-3.33V5.25V8.58V-6.75V第二级电路：通过调节R

4、b2，、40k，使得静态工作点满足：Icq约为2mA，Uceq =23V。记录电路参数及静态工作点的相关数据（ Icq, Uceq）。实验中，静态工作点调整，实际Rb41k11IcqUceq测量值2.05mA2.78 Vc. 动态参数的调试输入正弦信号 Us,幅度为10mV ,频率为10kHz，测量并记录电路的电压放大倍数Au1=U°1.Us、代=U°Us、输入电阻Ri和输出电阻Ro。电压放大倍数：（直接用示波器测量输入输出电压幅值）Uo1UsUoAu1Au测量值7.8mV10mV-1.57V0.78-157输入电阻: 测试电路:XFG17R1 -AAAn 100k|?J1

5、XSC1GT10uFRg2300kVCCVCC12VKey = ARg3910k| ?Q2r2N54864Rb2 41k QRf 100k| ?C2-I卜10uFRc3.3k|?C3110uFQ1MRF9011LT1_A*Q s k R4Rb115k|?Re1.2k|?Ce* 47uFJ开关闭合、打开，分别测输出电压Vo1和V°2，代入表达式:RiVo1Vo2R测量值1.57V0.77V96.25kom输出电阻:测试电路:XFG1C110uF100k|? J1-VCC12VKey = ARf 100k|?VCCRg2 300k| ?Rg3910k|?Rg1 300k| ?Q22N54

6、86C210uF?b22R 4C氷R 3Is?MRF9011LT1_A*?2 口R3?V1 0 VRb1 15k| ?h > Re1.2k| ?Ce 47uF记录此时的输出： Voi =0.79VRo=（学 _1）R二（旦-1 ） 3 -2.96k-1Vo0.792）两级放大电路闭环测试在上述两级放大电路中，引入电压并联负反馈。合理选取电阻 使得闭环电压放大倍数的数值约为10。电路图：R（ 9.4k）的阻值,Rg1 300kQ910k| ?10uF2N548664XSC1Rs4kQC2T卜10uFVCC12VC310uFQ12Rb2 41k QRc3.3k|?Re1.2k|?Rb1 15

7、k|?MRF9011LT1_ARf 100k| ?Ce47uF输入正弦信号 Us,幅度为100mV ,频率为10kHz，测量并记录闭环电压放大倍数Ausf二U°.Us、输入电阻Rif和输出电阻Rof。实验中，取R=10kom。电压放大倍数：（直接用示波器测量输入输出电压幅值）UsUoAusf测量值100mV-0.95V-9.5输入电阻:测试电路:XSC1XFG18R110k QGTC110uFRg2300k Q5 Rg3910k| ?Rg1 300k QVCCQ22N5486C2T卜10uFVCC12V测量原理为:iV/-ViRb2 41k QRc3.3k|?C3卄10uFQ1MRF

8、9011LT1_ARf 100k| ?Rs4kQRb115k|?Re1.2k|?Ce47uF（R1此时为10kom ）记录数据:ViVRi测量值5.4mV100mV571om输出电阻:测试电路:XFG18R1XSC1o-o-Rg2 300k|?VCCQ212V10k|?C1-I卜10uF5 Rg3910k| ?占42N5486Rg1 300k|?C2-lb-10uFRb2 41k|?RcQ1Rs4k|?Rb115k|?C310uFMRF9011LT1_ARe1.2k|?Ce土 47uFRf 100k| ?R21k|?丄-0记录此时的输出：vol = 0.75V095-1 ） 11=267

9、9;10.75提示1:闭环测试时，需将输入端和输出端的等效负载Rf断开。提示2 :输入电阻Rif指放大电路的输入电阻，不含R。2.提高要求：电流并联负反馈放大电路参考实验电路如图3所示，其中第一级为 N沟道结型场效应管组成的共源放大电路; 第二级为NPN型晶体管组成的共射放大电路。输入正弦信号Us,幅度为100mV ,频率为10kHz，测量并记录闭环电压放大倍数AUsf二Uo.Us、输入电阻Rif和输出电阻Rof。图3电流并联负反馈放大电路电压放大倍数：（直接用示波器测量输入输出电压幅值）UsUoAusf测量值100mV0.919.1输入电阻:测试电路:XSC1GTO-VCC12VVCCC19

10、10uFLRd'3.6k| ?C2卄Q2 10uFRc3.3k|?Q13Rb240k|?XFG18 R13k|?2N54866MRF9011LT1_A C5100uF105 Rs<1.2k|?一C3 47uF>Re1 -200|?Rb115k|?,Re21k|?C4士 47uFRf2k|?测量原理为:Rf _V记录数据:ViVRf测量值7.9mV100mV257om输出电阻:测试电路:XSC1O-AVCCRd3.6k| ?C2Rb240k| ?Rc3.3k|?C6C110uFQ2 10uFQ110uFXFG18 R1AA/V3k| ?2N54866Rg 910k| ?MRF

11、9011LT1_A C5HF100uFC347uFRb1 15k| ?Re1 200|?Re21k|?C447uF?Rf2kl?2 口R4IJ>?12V记录此时的输出：Vol = 0.50VV "0 91=( p -1)RL =(1) 4k； - 3.28k1.1Vo0.50四、负反馈对电路性能的影响电压放大倍数：负反馈电路可以稳定放大倍数，因为其放大倍数仅决定于反馈网络，但是相比开环放大电路,负反馈电路会减小电压放大倍数。改变输入电阻：串联负反馈增大输入电阻；并联负反馈减小输入电阻。改变输出电阻：电压负反馈减小输出电阻；电流负反馈增大输出电阻。频率响应：负反馈电路可以展宽频带

12、。五、思考题1.5mA2.5mA，源极电阻1 .在图2中，为了使场效应管放大电路的静态工作电流为Rs应该在什么范围内取值？请结合仿真结果进行分析。答：仿真结果如下：诊 Grapher View£ne £dit iew Tools0 H S Qi &噩鸟匚|曲昌脸巳4及直爾體朦 疋卽IS teiisParameter SweepCircuit!Device Parameter Sweep:2 bUZ42 m2,55708 ml(y l j. rrs resistainice=di izz.AbI(v1). its ne5tance318367w7Tl (y 1). r

13、rs resist ance*33O6.122 47103 mItv1), rrs fesistarice=S3fi7.353 43025 mI(v1). ns nest5taince=342S.57259079 mI v1 . ra resistance=3435.S23521 mkvl). ns resi5tarice=3551 02Z31566 mI(v1). ns resistance'K12.242.27989 mIits res.stanct-J673.472 24521 m7251332 m| 5 用耳 旧 叩穷威応"駝4 §Selected Di a

14、 ra m: Devi ce Parameter Sweep:诊 Grapher View&le Edit iew ToolParameter SweqpCircuit!Device Parameter Sweep:42I(v1). rra resistance=5510-2IR1 . rra resi5tarce=5571.43Ifvl). ns resistance=532 651.5595 m1.5302D m45 ms nesistance=5693 88its resistarce*S755.11.48478 mrrs resist arc&=5S1. 331.470

15、24 mIfv1). rru resi5tance=5B77.551.45600 mI v1 , rra resi5tarce=533B.-B1.44202 mIfv1). rT? resistarce=6XX)142&32 m1.&7475m|1 49961 m46474S4950Selected Di a g ra m: Devi ce Parameter则为了使场效应管放大电路的静态工作电流为1.5mA2.5mA，源极电阻Rs取值范围是：3.25.7k' 12.已知实验室配备的万用表内阻约为1MQ ,实验中调试图2所示共漏放大电路的静态工作点时，为什么通过测量A点电位来得到栅极电位，而不直接测栅极电位？答:因为当内阻约为1MQ的万用表接在场效应管的栅源之间时，其内阻与场效应管的输入电阻(很大)可比，因此输入电流会部分流过万用表而改变场效应管的静态工作点，因此会改变其栅极电位，使测量结果错误。而测量 A点电位时，因旁路电阻仅为 150 k左右，大部分 电流仍流过旁边的支路，因此并上万用表不会影响其工作状态。图4 2N5486俯视图六、附录1. N沟道结型场效应管型号和主要参数实验中采用的2N5486为N沟道结型场效应管，参数典型值为:Ugs (off) = 3 一 4V , Idss = 8 14mA。2N5