负反馈放大电路的设计方案与制作

信息工程系课程设计报告课程＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿题目＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿课时＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿专业＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿班级＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿姓名＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿学号＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿指导教师＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿年月日目录一、摘要 (4)二、设计任务及要求 (4)三、负反馈放大电路设计的一般原则（1）反馈方式的选择 (4)（2）放大管得选择 (5)（3）级数的选择 (6)（4）电路的确定 (6)四、设计过程(1)确定方案 (7)(2)电路参数的计算 (9)(3)计算技术指标 (13)五、调试要点 (15)负反馈放大电路的设计与制作摘要本文是负反馈放大电路的设计，而设计需要根据技术指标及要求来确定放大电路的结构、级数和电路元件参数及型号等，此次要求电路的输入电阻高输出电阻小，稳定性要好，频带宽度适中，尽量小的失真等等...。

因而我们会根据这些要求，一一计算出技术指标和元件的参数，确定反馈类型，选取三种预选方案，通过比较选择符合要求，我们最终选择了方案一，经过布线、焊接、调试等工作后负反馈放大电路设计制作成功。

关键词：负反馈放大电路 电路设计 电路制作一、设计任务及要求用分离元器件设计一个交流放大电路，用于指示仪表放大弱信号，具体指标如下：（1） 工作频率：kHz Hz f 30~30=。

（2） 信号源：mV U i 10=(有效值)，内阻Ω=50s R 。

（3） 输出要求：V U 10≥（有效值），输出电阻小于Ω10，输出电流mA I o 1≤(有效值)。

（4） 输入要求：输入电阻大于ΩK 20。

（5） 工作稳定性：当电路元器件改变时，若%10=∆m m A A ，则%1<∆m m A A 。

（6） 频带宽度：kHz B W 600~30=。

二、设计原理框图及基本公式图中X 表示电压或电流信号；箭头表示信号传输的方向；符号¤表示输入求和，+、–表示输入信号与反馈信号是相减关系（负反馈），即放大电路的净输入信号为（1）基本放大电路的增益（开环增益）为（2）反馈系数为（3）负反馈放大电路的增益（闭环增益）为（4）三、负反馈放大电路设计的一般原则1、反馈方式的选择采用什么反馈方式，主要根据负载的要求及信号源内阻的情况来考虑。

在负载变化的情况下，要求放大电路定压输出时，就需要采用电压负反馈;在负载变化情况下，要求放大电路衡量输出时，就要采用电流负反馈。

至于输入端采用串联还是并联方式，主要根据对放大电路输入电阻的要求而定。

当要求放大电路具有高的输入电阻时，宜采用串联反馈;当要求放大电路具有低输入电阻时，宜采用并联反馈。

如仅仅为了提高输入电阻，降低输出电阻（即阻抗变换）时，宜采用射极输出器。

反馈深度主要根据放大电路的用途及指标要求而定。

对音频放大电路，主要是用负反馈减小非线性失真，设计时一般取101=+AF 左右。

对测量仪表中使用的放大电路，要求放大倍数要有较高的稳定度，而采用负反馈的目的主要是提高放大倍数的稳定度，因此根据不同的要求可取AF +1为几十几百。

对高放大倍数宽频带放大电路，采用负反馈的目的主要是展宽频带，这时采用多级放大加深容易产生自激，且在幅频特性的高、底频段易产生凸起的现象。

因此首先要保证每一级有足够宽的频带，入在两级之间采用低输入电阻的接法（例如共射—共基的形式）去解决2、放大管得选择如果放大电路的级数多，而输入信号很弱时（微伏级），必须考虑输入级放大管得噪声所产生的影响，为此前置放大级因选用低噪声的管子。

当要求放大电路的频带很宽时，应选用截止频率T f较高的管p小子。

从集电极损耗的角度出发，由前级放大的输出变小，可选用CM的管子，其静态工作点也要选得低一些（E I小），这样可以减小噪声；p大但对输出级而言，因其输出电压和输出电流都较大，故需选用CM得管子。

3、级数的选择放大电路级数可根据无反馈时的放大倍数而定，而此放大倍数又要根据所要求的闭环放大倍数和反馈深度而定，因此设计时首先根据技术指标确定出它的闭环放大倍数f A及反馈深度AF1，然而确定所需的f A，确定了A的数值，放大电路级数大致可以用下列原则来确定：几十至百倍左右采用一级或两级，几百至几千倍左右采用两级或三级，几千倍以上采用级或四级（射级输出器不计，因其A约为1）。

一般情况下很少采用四级以上，应为这将给施加反馈后的补偿工作带来很大的困难，但如反馈只加在每两级之间也是可以的。

4、电路的确定根据不同要求，放大电路中各级所选用的电路也是吧不同的。

（1）输入级。

输入级采用什么电路主要决定于信号源的特点。

如果信号源不允许取较大的电流，则输入级应具有高的输入电阻，那么以采用射级输出器为宜，如要求有较高的输入电阻（Ω>M r i 1），可采用场效应管，并采用自举电路或多级串联负反馈放大电路。

如信号源要求放大电路具有低的输入电阻，则可用电压并联反馈放大电路。

如果无特殊要求，可选用一般的共射放大电路。

输入级放大管的静态工资点一般取V U A I CE E )2~1(m 1=≤，。

（2）中间级。

中间级只要是积累电压及电流放大倍数，多采用共射反大电路，而且选用β大的管子。

其静态工作点一般为V U mA I CE )5~2(,)3~1(==。

（3）输出级。

输出级采用什么电路主要决定于负载要求。

如负载电阻较大（几千欧左右），而且主要是输出电压，则可用共射放大电路；反之，如负载为低阻，且在较大范围内变化时，则射级输出器。

如果负载需要阻抗匹配，可用变压器输出。

因输出级的电压和输出电流都较大，其静态工作点的选择要比较中间级为高，具体数值要视输出电压和输出电流的大小而定。

四、设计方案及选定方案一采用三个NPN 型三级管放大(1)该设计采用电压串联负反馈(2)第一级采用局部电流负反馈，所需反馈深度为：1+AF=i if r r ,从放大性能稳定度确定反馈深度，uf uf uo uo A A A A AF //1∆∆=+,估算A 值根据指标的要求，计算电路闭环放大倍数：io F U U A ≥（3）在R1f 和R2f不加旁路电容以便引入局部负反馈以稳定每一级的放大倍数（4）放大管的选择：因设计中前两级放大对管子无特别要求，统一采用了3DG100如图：原理图根据以上分析确定电路图（5）输出到输入级的反馈是从的射级反馈到的射级组成电压串联负反馈的形式方案二该设计采用集成运算放大器（1） 本方案采用差分放大电路原理与集成运算放大结合在一起形成电压串联负反馈放大电路（2） 反馈元件F R ，起到反馈作用，将集成运算放大器的输出电压反馈到2T的基级。

（3） 估算A 值根据指标的要求，计算电路闭环放大倍数：io F v v A （4） 根据设计要求确定电路电路元件的各种参数方案三方案三为一三级负反馈放大电路，信号从输入级经电容耦合后由第一个共发射极的三极管放大，并从集电极输出，经电容耦合后作为下一级的输入信号。

第二级放大电路同样也是从集电极输出信号，同时形成电流并联负反馈作用与第一级放大电路的输入端。

从第二级放大电路输出的信号经电容耦合后输入第三级共集电极的放大电路，放大后从发射极经电容耦合后输出。

同时形成电流串联负反馈。

因为基极与集电极，基极与发射间有电阻所以该电路的优点是各级放大电路的静态工作点相互独立，能很好的稳定电路且输入电阻大，放大倍数高。

缺点是不能放大变化缓慢的信号，输出电阻很可能达不到要求。

方案比较在以上三个方案中比较选择一个最终确定方案方案二与方案一比较:方案二采用了集成运算放大器,与差分放大电路,经过数据分析达到指标要求,但与方案一相比,方案一在实验室更易实现(集成运算放大器不仅价格贵,在实验中易损坏)，而方案二缺点是各静态工作点不能相互独立，不能保证输出稳定。

方案三放大变化缓慢的信号。

通过以上比较最终确定采用方案一。

五、方案一设计过程1、确实方案参数（1）确实反馈深度。

从所给的指标来看，设计中需要解决的主要是输出电阻、输入电阻及对放大性能稳定的要求等三个问题。

由于要求输出电阻较低，故输出级采用射级输出器，但它的输出的电阻大致欧。

为几十欧，应此需要引入一定程度的电压负反馈才能达到指标要求。

设射级输出器的输出电阻为Ω100，则所需反馈深度为1010100r 100===+f r AF另外，还要考虑输入电阻和放大性能的稳定性对反馈深度的要求，才能最后确定反馈深度的大小。

由于放大电路的输入电阻指标为Ωk 20，此数值不是很高，故可以采用电压串联负反馈的方式来实现。

假定无反馈时，基本放大电路的输入电阻为Ω=k r i 5.2（第一级可采用局部电流负反馈），则所需的反馈深度为85.2201===+i if r r AF最后从放大性能稳定度也可以确定出所需反馈深度为10110//1==∆∆=+uf uf uo uo A A A A AF综上所述，在设计放大电路时所需反馈深度为10，故取1+AF=10.（2）估算A 值。

根据指标要求，放大电路的闭环放大倍数应为10010010==≥mV V U U A i f由此可以求出100010010)1(=⨯=+≥f A AF A因输出级才用了射级输入器，其电压放大倍数接近1，故所需用两级共射放大才能达到1000倍。

考虑到仪表对放大电路稳定性能要求较高，故采用典型的两级直接耦合双管放大单元，如图6.43所示。

其中1F R 和2F R 不加旁路电容式为了引入局部负反馈以稳定每一级的放大倍数。

1R 和4C 是去耦电路，用以消弱由于电源存在内阻而在3CC V 出现的电压波动，使它尽可能少传到1CC V 。

（3）放大管得的选择。

由于3VT 需要输出电流的最大值mA I I L LM 4.12==,为了保证不失真，要求LM E I I 23≥,因此它的射级电流mA I E 3mA 4.123≈⨯≥，故选用小功率管3DG100即可，其参数如下：mW P V U mA I CM CEO BR CM 100,45,20)(===。

因前两级放大对管子无特殊要求，为了统一起见，均采用1003DG 。

根据以上考虑，初步电路如原理图所示。

输出级到输入级的负反馈是从3VT 的射级反馈到1VT 的射级，组成电压串联负反馈的形式。

2.电路参数的计算首先要初步确定出给级的电压放大倍数，然后才能根据它们来计算出各级的电路参数。

前面已经指出双管放大单元的电压放大倍数应满足100021≥u u A A ，那么，如何分配1u A 及2u A 呢？邮电路结构可知，为了使放大电路的输入阻抗高，工作性能稳定，在第1级和第2级中都串入了1F R 和2F R 以便实现局部负反馈作用，因此它们的电压放大倍数都不会很高。

各级的电压放大倍数可初步分配为1,40,30321≈≈≈u u u A A A ，这样总的电压放大倍数120014030=⨯⨯≈u A ，略大于1000（多出的数值是为了留一定的余量）。