基于Multisim的负反馈放大电路动态参数仿真分析

Telecom Power Technology
研制开发
的负反馈放大电路动态参数仿真分析
洁，谷肖飞，路书祥，钟英辉
物理学院（微电子学院），河南
模拟电子技术课程是一门偏向于应用类的电子专业基础课，教学内容较多且难度较大。

随着
件的应用，很好地弥补了传统实验课程的不足，教师可以在讲课过程中实时演示实验。

因此任课教师需要设计基于的实验内容来满足教学要求。

以负反馈放大电路为例，阐述了负反馈放大电路动态参数的仿真测量，并验证模拟电子技术；Multisim；负反馈；放大电路
The Simulation and Analysis of Dynamic Parameters of Negative Feedback Amplifier
Circuit Based on Multisim
YANG Jie, GU Xiaofei, LU Shuxiang, ZHONG Yinghui
(School of Physics and Microelectronics, Zhengzhou University, Zhengzhou
technology is an electronic basic
contents, and it is difficult. With the application of Multisim software, it can make up for the shortcomings of traditional
图1 两级共射负反馈放大电路
1 放大电路动态参数仿真分析
1.1 放大倍数测量
在电路信号输入端接入20 mV/10 kHz正弦波测
试信号，用Multisim软件的虚拟示波器同时测试电路
输入端和输出端波形如图2所示，输入端信号峰峰值
为39.920 mV，输出端信号峰峰值为3.601 V，计算可
得出放大倍数为90.2倍，比预设的100倍约小10%。

这是因为100倍是根据开环增益为无穷大时的估算值，
而实际的两极共射放大电路的放大倍数并不能像集成
 2021年2月10日第38卷 第3期
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Telecom Power Technology
Ｆｅｂ．　１０，　２０２１　Ｖｏｌ．３８　Ｎｏ．３　
杨 洁，等：基于Multisim 的负反馈
放大电路动态参数仿真分析
运算放大电路一样达到近似于无穷大的放大倍数[6]。

图2 放大电路输入与输出信号波形图
1.2 输入电阻的测量
在信号源与放大电路之间串接一个10 kΩ的电
阻做为信号源内阻，用Multisim 虚拟示波器测试信号源端信号和放大电路输入端的信号。

如图3所示，信号源端信号的峰峰值为39.814 mV ，放大电路输入端的信号峰峰值为26.067 mV 。

由于放大电路输入电阻
与信号源内阻串联分压，i i
s i s R u R R u R V =+，因此可以计算得出输入电阻约为19 kΩ。

该数值与采用公式法估算的输入电阻值大致相同[7]。

图3 信号源端与放大电路输入端信号波形图
1.3 输出电阻的测量
如果将整个放大电路等效成为一个有内阻的电
压源，那么这个电压源内阻即是该放大电路的输出电阻，因此放大电路的输出电阻与负载是串联关系。

当放大电路空载时的输出电压即是这个等效电压源的电压值，当放大电路带上负载之后，负载与输出电阻一起串联分压，因此负载上获得的电压值会降低。

由于
负载电阻是已知的，根据空载与带载时的电压之比可以推算出输出电阻值[8]。

为了使分压效果明显，可以适当调整负载电阻，负载电阻越小，输出电阻的分压效果越明显。

在这里选择负载电阻为1 kΩ，带载时输出端信号峰峰值为1.904 V ，空载时输出信号为2.422 V 。

由s i s
L L
O L O R R u R V R R V +=+可计算输出电阻为272 Ω。

2 负反馈对放大电路性能的影响
2.1 负反馈对放大倍数的影响
设置输入信号为2 mV/1 kHz ，首先将反馈支路
断开，测试无反馈时的输出信号。

输入信号峰峰值为3.975 mV ，输出信号峰峰值为3.959 V 。

由此算出没有反馈时放大倍数A 为996倍。

接上反馈支路后再次测试输入信号峰峰值为3.982 mV ，输出信号峰峰值为359.4 mV 。

计算得出接入反馈后的放大倍数为90.3倍，很显然，接入反馈后放大倍数减小了。

由于该反馈支路的反馈系数F 为100 Ω/(100 Ω+ 10 kΩ)≈0.009 9，根据理论计算放大倍数应该减小为1/（1+AF ）倍，即0.092倍，仿真测试结果恰好验证了这一结论[9]。

2.2 电压串联负反馈增大输入电阻，减小输出电阻
在2.1的仿真测试中，断开反馈时输入信号峰峰值为3.975 mV ，有反馈时输入信号峰峰值为 3.982 mV ，很显然放大电路的输入信号增大了，因此可以推断出加上串联负反馈后，输入电阻增大了[10]。

断开负反馈支路，用1.3中测量输出电阻的方法测量没有反馈支路时的输出电阻。

设置负载电阻为10 kΩ，带载时，输出信号峰峰值为3.969 V ，空载时输出信号峰峰值为4.9 V 。

计算得出输出电阻为 2.35 kΩ。

与1.3中计算的接入电压串联反馈之后的输出电阻272 Ω做比较，可以得出输出电阻明显减小。

3 结 论
负反馈放大电路是模拟电子技术课程的重点内容，学生通过理论课程的学习，对相关知识的学习往往停留在理论的认知，没有直观的理解。

通过Multisim 软件仿真，可以分析放大电路的静态工作点，可以测量动态参数，如放大倍数、输入电阻以及输出电阻，还可以深刻理解负反馈对放大电路性能的影响。

通过Multisim 仿真练习，可以达到在实验室搭建实际电路的学习效果。

因而，Multisim 软件对学习模拟电子技术课程具有重要的意义。

（下转第46页）
Telecom Power Technology
·　４６　·，若异常发生时刻并非定时拍照时
从长远来看，基于前端识别的输电线路在线监
其装置会朝着一体化、多集成、小体积以及全面感知等方向发展。

未来基于前端识别的输电线路在线监测在硬件与功能上的发展方向如图
图4 发展方向
4 结 论
基于前端识别的输电线路在线监测能够准确判断输电线路通道中出现的危害物并标记目标位置，有效提高输电线路运维效率，满足实际工程应用中的识别速度和精度需求。

本文主要介绍了前端识别中的嵌入式智能分析结构，然后针对前端识别涉及的
键技术进行现状分析，同时提出基于前端识别的输电线路在线监测存在的挑战与展望，详细归纳未来发展的方向，对研究输电线路在线监测具有指导意义。

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输电线路状态综合评估方法
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[2]谢小瑜，周俊煌，张勇军
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物联网建设思路与发展趋势
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