多级放大与负反馈电路基

1、多级放大与负反馈电路基第1页，共13页，2022年，5月20日，14点12分，星期二2022/9/7长江大学电工电子实验中心龙从玉22.2.负反馈对放大器性能的影响.负反馈降低电压放大倍数：Auf= Au/(1+Au fu ) 反馈系数：fu =ui/uo=Rs2/(Rs2 +Rf )Rs2 /Rf .负反馈提高电压增益的稳定性 环闭增益的稳定性提高(1+ Auf )倍。.负反馈可扩展放大器的通频带： 上限频率:fHf=fH(1+Auf)；下限频率:fLf=fL/(1+Auf)。. 负反馈对输入/输出阻抗的影响:一般串联负反馈增加输入阻抗；并联负反馈减少输入阻抗； 电压负反馈减少输出阻抗；电流

2、负反馈增加输出阻抗。 本例共源共射两级电压串联负反馈：输入电阻不变； 若第一级共射输入阻抗Rif=Ri(1+Auf)!！ 输出阻抗：Rof=Ro/(1+Auf) 。 . 负反馈能减少反馈环内的非线性失真.电子电路设计仿真测试实验第2页，共13页，2022年，5月20日，14点12分，星期二长江大学电工电子实验中心龙从玉3uGS图-1.1 场效应管VP测量电路1)万用表判断场效应管极性： 用万用表R20k挡，任选两个电极，当测出其正向与反向电阻值相等且为几百-几K，则这两电极分别为漏极D和源极S。剩下的电极为栅极G。3).饱和漏电流Idss的测量： 保持上图中uDS=10V不变 ,调整 uGS=

3、0。此时的漏极电流ID就是饱和漏电流IDSS。 一般IDss10mA。VVp1kuDS10vIDGSDK30AS G D图-1 .2 场效应管IDSS测量电路VGS=0IDSS2)夹断电压up的测量： up的测量电路如图-1-1 取uDS=10V，调节uGS的大小， 使ID=20uA，此时的uGS就是up。1k2022/9/71002.3.场效应管电路基础：第3页，共13页，2022年，5月20日，14点12分，星期二长江大学电工电子实验中心龙从玉4表-1 转移特性测试表(uDS=10V)*up01341214uGS01.61.20.80.4ID30.010.3511.66-2 5 -2 -1

4、.5 -1 -0.5 0QVGS VPVDS=10VVGS/VID/mAID32.521.510.5图-2 由转移特性曲线求gm4).低频跨导(互导)gm的测量 按测量夹断电压up的电路，依次改变uGS大小并测量ID，记录在表-1中，据此作转移特性曲线如图-3。附:3DJ6F参数:up=-0.4-5V. IDSS=0.36.5mA. gm 1.2msIDSS根据图-2中的转移特性曲线可确定：饱和漏电流IDSS ；夹断电压up：跨导：gm=ID /uGS (西门子)2022/9/7第4页，共13页，2022年，5月20日，14点12分，星期二长江大学电工电子实验中心龙从玉55).场效应管共源放大

5、电路 +12VK30ARg1470KC10.01uC210uRs22KRg247K Rg32.2MGSD-RD5.1KRs1200uouiC247uusRL5.1KR1MRi=ui*R/(us- ui)R0= RL(u0-u0L) /u0LAu=uo/uiRg1MuiRi=Ri/Rg图-3 场效应管共源放大电路图 2022/9/7第5页，共13页，2022年，5月20日，14点12分，星期二长江大学电工电子实验中心龙从玉66). 结型场效应管共源电路的参数计算.静态值： 电压：uGS=uG-uS 电流：ID=IDSS1-(uGS/up) 跨导：gm=ID/uGS. 动态参数 ： 电压增益：Au

6、=uo/ui=gm(Rd/RL)/(1+gmRS1) RS1:是源极串联电流负反馈电阻。 输入电阻：Ri=Rg3+Rg1/Rg2 在用示波器测量场效应管电路的输入电阻时，要修正示波器因1M的输入电阻引起的测量误差！ 输出电阻：Ro=RdN沟道场效应管的源极与漏极可以互换，输入电阻高，栅极电压可正可负，使用灵活。在实验中,可试用根据测量数据计算跨导gm。2022/9/7第6页，共13页，2022年，5月20日，14点12分，星期二长江大学电工电子实验中心龙从玉77).共源放大电路的调试与测量测量电压放大倍数Au与输出电阻Ro与输入电阻Ri 输入f=1khz，upp=100mv的正弦信号，分别测量

7、 RL=5.1k时的uo与RL=时的uoL,计算Au=uOL/ui. 计算输入电阻Ri.填入表-2中。表-1 场效应管共源放大电路静态值测量表uGQ/vuSQ/vuDQ/vuDS/vID(mA)1.602.403.60.80测量静态工作点： 在图- 4的电路中，电源VDD=+12V，测量uG.uS.计算IDQ，填入表-2中，并在转移特性曲线上标出Q点，求出相应的gm。表-2 场效应管共源放大电路的交流参数测量表ui(V) uo(V)uoL(V)Au=uoL/uiRo(K)us(V)Ri(K)* 问题：对于输入电阻Ri为什么不能用直接用串联电阻分压法测量计算？可用那些办法消除测量系统误差？k30

8、A :gm=ID/uGS=(1.66-1.00)/(0.8-0.40)=1.65ms2022/9/7第7页，共13页，2022年，5月20日，14点12分，星期二2022/9/7长江大学电工电子实验中心龙从玉8RE21kRC3kRE127RL3kRB220kVCCVALUE=12C110uCE470uC310uVbVeVcuoQ1901340%RB1200kSW2usTHETA=0PHASE=0OFFSET=0FREQ=1kAMP=50mR215kRG2.2MR45.1kCS47uCD10uCG0.1uVGVSQ2N3370uo1R1Muius175%RVG470kSW3RF20kRS22kR

9、S1200VD设计阻容耦合两级放大与负反馈电路1.给定条件：VCC=12V，RL=3K，VIPP=50mv JFET:K30A，BJT:9013。性能指标：Au12,，Au220， Ri3k，Ro5k,反馈系数为1/100.图-4.两级放大与负反馈电路第8页，共13页，2022年，5月20日，14点12分，星期二2022/9/7长江大学电工电子实验中心龙从玉9两级放大器的幅频相频曲线第1级幅频线第2级幅频线第1级相频线第2级相频线X轴：频率左Y轴：电压增益(DB)右Y轴：相位角(度)第9页，共13页，2022年，5月20日，14点12分，星期二2022/9/7长江大学电工电子实验中心龙从玉10

10、3.1.两级放大电路调整与直流工作点的测量：1).按实验电路图- 4 连接.检查无误后接通+12V直流电源。 4.2.在无输入信号的情况下,分别调节上偏置电阻RW,使场效应管K30A与晶体管9013在合适的直流电压工作点.并将各管脚电压填入表-3中； 调节上偏置电阻RW，输入信号观察输出信号饱和失真与截止失真，分别在表-4 记录下各种情况的波形及相关电压。3.2.放大器的开环(无负反馈）测试： 1)测量开环放大倍数Au与输出电阻RO。 从低频信号发生器输入信号ui(khz),使放大器达到最大不失真输出.用示波器分别测量放大器的输入电压ui与输出电压uo1和uo2,计算Au1,Au2,Au=Au

11、1Au2,输出电阻RO，输入电阻Ri，填入表-3中。 3.两级放大与负反馈电路的的调整与测试：第10页，共13页，2022年，5月20日，14点12分，星期二2022/9/7长江大学电工电子实验中心龙从玉114)开环通频带的测量 在保持ui大小不变的前提下，改变输入频率使 uo=0. 707uo,分别记录上限频率fh/下限频率fL在表- 3中.3).共源放大器的输入电阻Ri的测试 在共源放大器输入端串接电阻R的情况下, 分别测出us与ui. 则:Ri= R*ui/(usui). 当测量仪器的输入电阻与被测电路输入电阻相当时，会引起较大的测量误差，要对测量值进行修正！ 根据测量值：Ri=Rs*u

12、i/(usui). 由Ri= Ri/ RG ，求Ri。*3.4.观察负反馈对非线性失真的影响 开环状态下输入1khz的信号, 记下刚出现失真的输出波形与uo；然后在闭环状态下加大uo,使uofuo,观察uo波形变化作出结论3.3. 负反馈.放大器的测试： 接入负反馈电阻Rf,再次测出Auf,Rof,fLf 及fHf，记录表-3中.第11页，共13页，2022年，5月20日，14点12分，星期二2022/9/7长江大学电工电子实验中心龙从玉12表-3. 两级负反馈放大电路对比测试表直流工作点第一级k30aUS/VUG/VUD/VUDS/VIDQ第二级9013Ue/VUb/VUc/VUceVIcQ

13、Ue/Re动态参数Au1AuRO fLfHRi开环放大计算式Au1= uo1/uiAu= uo/ uiRO=RL*(uo/uoL)1测量条件:保持ui,调节频率f使uo=0.707uoRi=Rs*ui/(usui)测量值ui=uo1=uoL=uo=uo=uo=us=实验值Au1=Au=RO=fL=fh=ui=负反馈放大计算式同上测量条件同上同上测量值ui=uo1=uoL=uo=uo=uo=usf=实验值Au1=Au f=ROf=fLf=fhf=uif=比较Auf/Au=ROf /Ro=fLf/fL=fhf/fh=Rif/Ri=第12页，共13页，2022年，5月20日，14点12分，星期二2022/9/7长江大学电工电子实验中心龙从玉135.实验报告要求: 1.认真记录和整理各项数据和波形，并与理论值相比较，分析误差原因。 2.根据实验测量数据，计算无反馈和有反馈时的电压放大倍数.输入阻抗.输出阻抗和通频带（fL与fH）的变化情况。 3. 说明电压串联负反馈对放大器性能哪几方面影响？实验安排：1.多级放大与负反馈 (2学时)1.1. 讲解 0.5学时1.2. 仿真 1.5学时;2.多