负反馈放大电路课程设计

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可见此时电路非常稳定。在实际中，R1、R2可采用精密的电阻，而其它电阻值可 容许较大误差。
六、实验数据处理
1．电压增益 RL=2kΩ时，测得V ip p =50.0mV，V OP P =1.91V，则
2．输入电阻
R1=53kΩ时，测得V ip p =49.4mV，
'
V
ip p
=28.9mV，则
3．输出电阻 LR=1kΩ时，测得V oLp p =1.18V，V oLp p =1.145V，则
'
4．幅频特性
A f A fM 时，测得
2

fL=0.67Hz，fH=6.7MHz 则
BW=
f
H
-
f
L
=2.39 MH Z
七、思考题
（1）在设计多级放大电路时，各级静态工作电流选取的一般原则是什么？ 解：静态工作点的设置要求使各管都工作于放大区，且有足够的动态范围。 另外，由于增益与工作点有关，设置工作点时要兼顾增益的要求。 （2）按本实验的指标要求设计电路时，在选择负反馈放大电路的反馈类型、反 馈深度、反馈系数、开环增益及基本放大电路的级数等问题上应如何考虑？ 解：由于本实验要求高输入电阻、低输出电阻，因此选择电压串联负反馈。 由于要求增益稳定，因此宜选择深度负反馈，要求反馈深度较大。根据闭环与开
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环增益的关系，A是
fA
的D倍，因此开环增益应较大。由于要得到较大的开环
增益，可能要有足够的级数，如2到3级左右。 （3）在你所设计的电路中，为消除自激振荡所加入的相位补偿电容接在什 么位置最合理？为什么？在实验中确定其容量的大小的方法是什么？ 解：首先应加在反相放大的输入输出两端间作为密勒补偿电容，再考虑到利 用密勒效应应使反相放大的增益尽可能大，以使等效的密勒电容值尽可能大，因 此密勒补偿电容应接在增益最高的第二级的输入输出两端间最合理。 由于此电容 等效为输入端对地电容时要密勒倍增，因此其本身的容量应很小。在实验中，可 从最小的电容开始，增大容量逐个尝试，直至自激消除。 （4）为消除电源内阻和分布电容等寄生参数可能引起的寄生振荡，通常采用什 么方法？ 解：通常采用电源去耦电路。即在各级放大电路的直流供电线间串接一个电 阻R 、电容C 分压网络，使信号压降几乎全部降在电阻R 上，反馈回来的信
六、实验数据处理--------------------------------------11
1．电压增益--------------------------------------------11 2．输入电阻--------------------------------------------11 3．输出电阻--------------------------------------------11 4．幅频特性--------------------------------------------11
1．负反馈的类型----------------------------------------4 2．负反馈对放大电路性能的影响--------------------------4
四、电路设计-------------------------------------------5 五、电路仿真-------------------------------------------7
四川航天职业技术学院
电子工程系课程设计
专业名称： 课程名称： 课题名称： 设计人员： 指导教师：
年
月
日
课程设计报告书评阅页
课题名称： 班 姓 级： 名：
200 年 月 日
指导教师评语：
考核成绩：
指导教师签名： 200 年 月 日
1
《
一、课题名称： 二、技术指标：
课程设计》任务书
三、要求：
指导教师： 学 生： 电子工程系 200 年 月 日
6．容差分析
设定所有电阻最大相对误差为10%，所有电容最大相对误差为20%，用Monte Carlo分析，得到结果如下：
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可见，多数情况下电路可以正常工作，但少数情况下会出现较严重的切顶。 经分析，其主要原因在于R1、R2的误差。第一级的偏置电阻R1=1MΩ较大， 稍有误差即会影响第一级Q1的工作点； 第一级的集电极负载电阻R2影响第二级的 基极电位， 而第二级的基极电位大约为VBE2+VD1+VD2=0.7×3=2.1V，若R2误差太 大，势必造成Q2的基极电位不合适。 将R1、R2的误差取消，重新仿真，结果如下：
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随器放在反馈环外的原因是由于CC在深度负反馈情况下带容性负载时为负阻， 极 易引起自激振荡，因此将之置于反馈环外。对于前两级，反馈系数
因此由深度负反馈条件有闭环增益
为得到Af
=40，应令
.同时考虑到将3R尽量取小以使第
一级有尽量高的开环增益，取R3=50Ω，R4=2.1kΩ。 为了达到深度负反馈条件， 需要反馈深度 .由此得开环增益
电压负反馈使Ro下降，电流负反馈使Ro增加。程度取决于反馈深度。
（4）负反馈展宽频带 基本放大电路高、低频响应均只有一个极点时，闭环上、下限截止频率为
（5）负反馈改善非线性失真
四、电路设计
设计电路如图2.1所示。 电路由三级放大电路构成，分别为CE、CE、CC组态。输入输出端用电容C1、
C2作为耦合电容。下面分别分析。
Avf=40（1±10%） ，反馈深度不低于10 Ri≥15kΩ Ro≤100Ω
频率响应fL≤10Hz，fH≥1MHz。 当负载 RL = 2.2kΩ时
Vo≥1.0V（有效值） 。
三、实验原理
1．负反馈的类型
在输出端，取样方式分为电压取样（电压反馈）和电流取样（电流反馈） ，在输入端， 比较方式分为串联比较（串联反馈）和并联比较（并联反馈） 。因此负反馈放大电路有四种 类型：电压串联、电压并联、电流串联、电流并联。
2．输入电阻
结果如下：
可见，中频输入电阻Ri=92.5kΩ > 15kΩ。 3．输出电阻
结果如下：
可见，中频输出电阻Ro=15.4Ω < 100Ω。 4．反馈深度 电路开环时（R4开路） ，增益如下：
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即开环增益 A =1100，又反馈系数 F


R 4 R5
R
5
，则反馈深度
5．动态范围 用Time Domain(Transient)扫描时间，观察瞬态波形。 在输入电压Vim=35mV时，输出波形幅值为Vo流电源的输出端与地之间接入电容，将电源的输出 端交流接地，可有效消除电源内阻引起的寄生振荡。 （5） 有人在实验中使用示波器探头的×1档测试输出电压波形，发现电路产生了 高频自激振荡，他在探头的探针处串入一只几千欧姆的电阻，通过该电阻再 接电路的测试点，示波器屏幕上显示波形正常（即没有高频振荡波形） ，请 分析这是什么原因。 解：这个问题类似于CMOS运放中出现的相位补偿问题。 用示波器测量时，相当于在某级的输入输出间连接一个补偿电容，会使系统 变成二阶一零系统，传输函数有两个负值极点，一个正值零点。如果零点的值较 小， 则这个正值零点会在通频带内引入额外的负的附加相移，使总的附加相移增 大，减小相位裕度，从而产生自激。其根本原因是补偿电容的直通效应。 当在探针处串入一只电阻时， 可以减弱直通效应， 使正值零点增大， 移出通频带， 使在通频带内的负附加相移减小，从而消除了自激。
1．闭环增益--------------------------------------------7 2．输入电阻--------------------------------------------8 3．输出电阻--------------------------------------------8 4．反馈深度--------------------------------------------8 5．动态范围--------------------------------------------9 6．容差分析--------------------------------------------9
下面重点分析电路中的反馈部分。首先，根据设计要求，电路要稳定增益， 并且具有高输入电阻、低输出电阻。因此应该引入深度负反馈，且类型为电压串 联型。由于开环增益A 是闭环增益fA 的D倍，开环增益应较大，要有足够的级
数，这就是采用三级放大电路的原因，其中前两级提供足够高的开环增益，输出 级提供带负载能力。 在电路中，最主要的级间反馈连在第一级和第二级之间。将最后一级射级跟
即开环增益必须大于400。这是选取电阻阻值和设置静态工作点的标准。
五、电路仿真
下面对图2.1所示电路进行仿真，仿真软件
1．闭环增益
.
用AC Sweep/Noise扫描频率，中频增益
结果如下：
可见，中频闭环增益 Af=39.7，低频截止频率 fL=0.81Hz，高频截止频率
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fH=4.2MHz。频带宽度BW=fH－fL=4.2MHz。
2．负反馈对放大电路性能的影响
（1）引入负反馈使增益下降 闭环增益表达式为
Af


A 1 A F


其中 D 1 A F 为反馈深度。深度负反馈 D >>1条件下
A


f
1 F

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（2）负反馈提高增益的稳定性易得
上式表明，反馈越深，闭环增益的稳定性越好。 （3）负反馈对输入电阻和输出电阻的影响 串联负反馈使Ri增加，并联负反馈使Ri下降。程度取决于反馈深度。
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目录
一、实验目的-------------------------------------------4 二、实验任务-------------------------------------------4 三、实验原理-------------------------------------------4