东南大学模电实验六 多级放大器的频率补偿和反馈

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基本的多级放大器如图1成集成运算放大器核心电路的电路结构之一。其中偏置电路由电阻R1和三极管Q4构成，差分放大器由三极管Q3、NPN差分对管U2以及PNP差分对管U1构成，输出级由三极管Q2和PNP差分对管U3构成。实验任务：

图1.基本的多级放大器1若入号直电为过真到图1中点点2和点3的直工作点电压；V1（V）V2（V）V3（V）14.4295614.429588.388492若出的PN管2采两管并放器的出流压多？结仿结果给出输出级直流工作点电流的设置方法。V1（V）V2（V）V3（V）14.4377214.4377551.16179m解：将①和②对比可以发现，V3的数值产生明显的变化。Q2之所以采用单只管子，是因为这样可以增大输出直流电压，使得工作点更稳定，提高直流工作点。2. 实验任务：1差增及大带宽将输信号V2和V3流电设为VAC输幅度设为0.V相差180，采用AC分析得到电路的低频差模增益V(3)的幅频特性和相频特性仿真结果图；在幅频特性曲线中标注出电路的-3dB带宽，即上限频率fH；在相频特性曲线中标注出0dB处的相位。解：低频差模增益AvdI=99.4077dB电压V（3）的幅频特性和相频特性仿真结果图：由仿真图：上限频率fH=0dB处的相位=-173.43472共增益将输入信号V2和V3的直流电压设置为2V，AC输入幅度都设置为0.5V，相位相同，采用C分析得到电路的低频共模增益Avc，结合1中的仿真结果得到电路的共模抑制比KCMR，并提交幅频特性仿真结果图。解：低频共模增益Avc=-6.6202dB；共模抑制比KCMR=100084.0807。幅频特性仿真结果图：3差输阻抗将输入信号V2和V3的直流电压设置为2V，AC输入幅度都设置为0.5V，相位相差ACRid=V(5)/I(V2)+V(6)/I(V3)得到差模输入阻抗Rid随频率变化的曲线图，并在图上标记出100Hz处的阻抗值。解：100Hz时的阻抗值=53.6585kΩ。Rid随频率变化的曲线图：4输阻抗按照图2所示，在放大器输出端加隔直流电容C1和电压源V4，将V2和V3的直流电压设置为2V，AC幅度设置为0，将V4的AC幅度设置为1，进行AC分析，采用与输入阻抗类似的计算方法，得到电路的输出阻抗Ro随频率的变化曲线，并标注出抗值。图2.多级放大器输出阻抗仿真电路思考：若放大器输出电压信号激励后级放大器，根据仿真得到的结果，后级放大器的输入阻抗至少为多少才能忽略负载的影响？若后级放大器输入阻抗较低，采取什么措施可以提高放大器的驱动能力？解：100Hz时的输出阻抗值=32.6843kΩ。R0随频率的变化曲线：思考：Ω；3.多级放大器的频率补偿作为大使图1示电一都外负若大内能实全补，-135°。为此，需要对电路进行频率补偿。实验任务：1简电补按照图1所示电路，将输入信号V2和V3的直流电压设置为2V，AC输入幅度都设置为0.5V，相位相差180°，根据电路分析并结合AC仿真结果找出电路主极点位置，并采用于-135°，提交补偿后V(3)的幅频特性曲线和相频特性曲线，并标注出上限频率fH0dB时的相位。解：最小补偿电容C1=3.5uF。补偿后V(3)的幅频特性曲线和相频特性曲线：上限频率为1.9772Hz0dB相位为-133.9004°2密补偿按照图3所示电路，对电路进行密勒补偿，其中Q1和Q5构成补偿支路的电压跟随器。将输入信号V2和V3的直流电压设置为2V，AC输入幅度都设置为0.5V，相位相差180°，进行ACV(3)在单位增益处相位不低于-135°，提交补偿后V(3)的幅频特性曲线和相频特性曲线，并标注出上限频率fH为0dB时的相位。若输出电压为V(9)，补偿后相位要求相同，通过AC仿真分析得到所需要的最小补偿电容。图3.多级放大器的密勒补偿解：最小补偿电容C1=114pF。补偿后V(3)的幅频特性曲线和相频特性曲线：上限频率为227.7293Hz0dB相位为-134.5171°最小补偿电容C1=207pF。补偿后V(3)的幅频特性曲线和相频特性曲线：上限频率为135.7625Hz0dB相位为-134.5228°4.反馈放大器图1所示多级放大器具有较高的增益，线性放大时输入动态范围很小。实际使用中，必3正负源电图4示（勒偿容C1的请采实务3得的结。图4.电压串联负反馈放大器实验任务：1将入号V2直设为VAC输度都置为，进行AC仿真析，得到输出电压V(3)的幅频特性曲线和相频特性曲线，并在图中标注上限频率fH。解：V(3)的幅频特性曲线和相频特性曲线：上限频率为2.1740MHz2按实任务2的方法通过AC仿真电路输阻随率变化线，并标注100Hz处的值，并与没有施加负反馈的输出阻抗进行对照，结合理论分析解释阻抗的变化。解：使用外接源方法测量输出阻抗:100Hz时的输出阻抗值=404.6480mΩ。没有施加负反馈的输出阻抗：100Hz时的输出阻抗值=32.6843kΩ。分析：负反馈会使放大器指标趋于理想化，对于电压串联负反馈，输出阻抗会减小。3反阻2和3分别为10Ω和10R4的值为1010重1的仿，得到V(3)的幅频特性曲线和相频特性曲线；同时按照图4中V2的设置条件进行瞬态仿真，V(3)的波形，观察波形是否失真，并给出合理的解释。解：V(3)的幅频特性曲线和相频特性曲线：V(3)的波形:观察波形明显