【2017年整理】实验二多级负反馈放大器研究.doc

一、实验目的 （1）掌握用仿真软件研究多级负反馈放大电路。 （2）学习集成运算放大器的应用，掌握多级集成运放电路的工作特点。 （3）研究负反馈对放大器性能的影响，掌握负反馈放大器性能指标的测试方法。 1）测试开环和闭环的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、反馈网络的电压反馈系数和通频带； 2）比较电压放大倍数、输入电阻、输出电阻和通频带在开环和闭环时 的差别；观察负反馈对非线性失真的改善 二、实验原理 电子电路中，将输出量（输出电压或输出电流）的一部分或全部通过一定的电路形式作用到输入回路，用来影响其输入量（放大电路的输入电压或输入电流）的措施称为反馈。 交流反馈有四种组态：电压串联负反馈，电压并联负反馈，电流串联负反馈，电流并联负反馈。 若反馈量取自电压，则称之为电压反馈；若反馈量取自电流则称之为电流反馈。输入量、反馈量和净输入量以电压形式相叠加，称之为串联反馈，以电流形式相叠加，称之为并联反馈。 引入交流负反馈后，可以改善放大电路多反面的性能：提高放大倍数的稳定性、改变输入电阻和输出电阻、展宽通频带、减小非线性失真等。 放大器的基本参数： 开环参数。将反馈支路的A点与P点断开、与B点相连，便可得开环时的放大电路。由此测得开环时放大电路的电压放大倍数Av、输入电阻Ri、输出电阻Ro、反馈网络的电压反馈系数Fv和通频带BW。即 2) 闭环参数。通过开环时放大器的电压放大倍数Av、输入电阻Ri，输出电阻Ro、反馈网络的电压反馈系数Fv和上下限频率fH、fL，可以计算求得多级负反馈放大电路的闭环电压放大倍数Avf、输入电阻Rif、输出电阻Rof和通频带BWf的理论值。即 测量放大电路的闭环特性时，应将反馈电路的A点与B点断开、与P点相连，以构成反馈网络。此时需要适当增大输入信号电压Vi，使输出电压Vo（接入负载Rl时的测量值）达到开环时的测量值，然后分别测出Vi，Vn，Vf，BWf及Vo（负载Rl开路时的测量值）的大小，即 在进行上述测量时，应保证各点信号波形与输入信号为同频率且不失真的正弦波，否则应找出原因后重新测量。 在进行上述测量时，应保证各点信号波形与输入信号为同频率且不失真的正弦波，否则应找出原因，排除故障后再进行测量。 三、实验内容 （1）、 实验仿真电路如下图所示： （2）、测试电路的开环基本特性。 1）信号发生器输出1kHz、20mV（峰峰值）正弦波，然后接入放大器的输入端，得到网络的波特图 如下所示： 2）输入信号不变，输入输出信号波形为： (输入信号为左边红色，输出信号为右边蓝色。) 3）接入负载RL，用示波器分别测出Vi，VN，Vf，VO，计入表格中。 4）将负载RL开路，保持输入电压Vi不变，用示波器测出输入出电压V’O，计入表格。 5）从波特图上读出放大器的上限频率fH与下限频率fL计入表格。 6）有上述结果根据公式算出放大电路开环时的AV，Ri，RO和FV的值，并用公式计算出闭环时的AVf，Rif和Rof的理论值，计入表格。 （3）测试电路的闭环基本特性。 1）信号发生器输出1kHz、20mV（峰峰值）正弦波，然后接入放大器的输入端，得到网络的波特图如下所示： 2）接入负载RL，逐渐增大输入信号，使输出信号达到开环时测量值，然后用示波器分别测出Vi ,Vn ,和Vf 的值，计入表2.5-1，其波形如下所示： 3）将负载开路，保持输入电压Vi大小不变，用示波器测出V’O的值，填入表格。 4）闭环时放大器的频率特性测试同开环时的一样，即重复开环测试5）步。 5）由上述结果并用公式计算出闭环时的AV，Ri，RO和FV的实际值，计入表格。 6）由波特图计算通频带BW。 四、实验数据 （1） 表2.5-1 负反馈放大电路仿真测试数据 Vi(mV) Vn(mV) Vf(mV) V’o(V) Vo(V) A’v/A’vf Av/Avf Ri/Rif Ro/Rof Fv 开环测试 9.995 0.716 21.09 1.988 1.643 198.9 164.4 13.60k 1.01k 0.0128 理论计算 56.1 53.1 30.1K 245 闭环测试 33.080 21.674 1.725 1.641 52.15 49.6 注：表中的数据为有效值。 （2）开环时的上下限频率及通频带： FH=39.548KHz，FL=3.65Hz, BW= FH –FL=35.898KHz (3) 闭环时的上下限频率及通频带： FH =155.113kHz, FL =3.034Hz， BW= FH –FL=152.079KHz 五、实验结果分析 1）放大电路引入反馈以后得到的最直接、最显著的效果就是提高放大倍数的稳定性。在输入信号一定的情况下，当电路参数变化、电源电压波动或负载发生变化时，由于