实验四 负反馈放大电路的研究

实验四负反馈放大电路的研究

一．实验目的

1．掌握负反馈放大电路动态性能的测量方法；2．理解不同组态负反馈对放大电路性能的影响；

二．实验设备与器件

1．函数信号发生器；2．交流毫伏表；3．直流稳压电源；4．万用表5．双踪示波器；6．元器件：9013×2，电阻、电容若干

三．基本知识

为改善放大电路的性能，常在放大电路中加入负反馈。根据负反馈放大电路输出端取样方式和输入端比较方式的不同，可分为四种组态：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。本实验以电压串联负反馈为例，研究负反馈对放大电路性能的影响。

（1）电压串联负反馈降低了放大电路的电压增益

若原放大电路的增益为A &，反馈放大电路的电压增益为vf

A &，反馈系数为F &，则有：F A

A

A vf

&&&&+=1F A

&&+1为衡量反馈程度的重要指标，称为反馈深度。对于负反馈，11>+F A &&，故引入负反馈会使放大电路的增益下降。

（2）负反馈提高了放大电路增益的稳定性

环境温度的变化，电源电压的波动，负载以及晶体管参数的变化等因素，都会使放大电路的增益发生变化。引入负反馈可以使这种变化相对减小，提高了增益的稳定性。

为表示增益的稳定程度，常用有、无反馈两种情况下增益相对变化之比来衡量。由于增益的稳

定性是用它的绝对值的变化来表示的，在不考虑相位关系时，可以用正实数A 和F 分别表示增益A

&和反馈系数F

&的绝对值，因此反馈放大电路的增益可表示为：AF

A

A vf +=

1对上式进行微分，得：

)

1(AF A A dA dA f f +=，

AF A A A A f f +⋅=∴11∆∆对于负反馈，1＋AF >1，所以负反馈可以使增益的相对变化减小为无反馈时的AF

+11

，提高了增益的稳定性，且反馈深度越大，增益稳定性就越好。

（3）负反馈扩展了放大电路的通频带

引入负反馈，放大电路的上限截至频率增大，而下限截至频率下降，所以通频带f BW 比开环时增大，且增大的程度与反馈深度有关。

H H Hf f f AF f >+=)1(；L L

Lf f AF

f f >+=

1；L H f f BW −=；Lf

Hf f f f BW −=所以，BW

BW f >

（4）负反馈对输入电阻和输出电阻的影响

在反馈电路中，对输入电阻的影响只取决于反馈网络与基本放大电路在输入端的连接方式，串联反馈使输入电阻增大，并联反馈使之减小。

在反馈电路中，对输出电阻的影响只取决于反馈信号的输出取样方式，电压反馈使输出电阻减小，电流反馈使之增大。

设无反馈时的输入电阻为i R ，输出电阻为o R ，则引入电压串联负反馈后，输入、输出电阻分别为：

i if R AF R )1(+=，AF R R o

of +=

1（5）负反馈可以减少反馈环节中的非线性失真

在多级放大电路的最后几级，输入信号的幅度较大，在动态过程中，放大器可能工作在其输出特性的非线性部分，因而使输出波形产生非线性失真。引入负反馈后，可以使这种失真减小。但是，负反馈减小的是只是反馈环内的失真。如果输入波形本身就是失真的，这时即使引入负反馈也不会起作用。

四．实验内容及步骤

实验原理电路如图1所示。

图1电压串联负反馈放大电路

1．测量静态工作点

1K 、2K 断开（向上为断开，向下为闭合），1L R 、2L R 开路，取V V CC 12+=，i V 输入端接地（即B 端接地），调整1W R 、2W R ，使mA I C 21=，mA I C 22=（可通过测量1C R 、2C R 两端电压为4.8V 得

到）。用万用表直流电压挡分别测量第一级、第二级的静态工作点，记入表1。

表1

反馈放大电路静态工作点的测量

参数1

B V 1

E V 1

C V 2

B V 2

E V 2

C V 电压值（V ）

2．负反馈对电压增益的影响（1）测量无反馈时的电压增益v

A 1K 、2K 断开，3K 闭合，在放大电路的输入端（

B 点）加入频率为kHz 1，有效值为mV V i 10=的正弦信号i v ，用示波器观察放大电路输出电压o v 的波形，在o v 不失真的情况下，用交流毫伏表测量

其有效值o V ，计算v A ，并将结果记入表2。

（2）测量闭环电压增益vf

A 1K 断开，2K 、3K 闭合，此时为级间电压串联负反馈。保持输入信号i v 不变，用示波器观察放大电路输出电压of v 的波形，在of v 不失真的情况下，用交流毫伏表测量其有效值of V ，计算vf A ，并将

结果记入表2。

表2

负反馈对放大电路增益的影响

无反馈时

有反馈时

i

V o V v A i

V of V vf

A 10mV

10mV

3.串联负反馈对输入电阻i R 的影响（1）测量无反馈时的输入电阻i

R 1K 、2K 断开，在电路A 点输入频率为kHz 1，有效值为mV V S 10=的正弦信号S v ，测量B 点电压有效值i V ，利用公式

S

i

S i

i R V V V R ⋅−=

可计算出输入电阻i R 。将测量结果和计算结果记入表3。

（2）测量闭环输入电阻if

R 保持输入信号S v 不变，将1K 断开，2K 闭合，测量B 点电压i V ，计算闭环输入电阻if R 。将测量结果和计算结果记入表3。

表3

电压串联负反馈对放大电路输入电阻的影响

无反馈时

有反馈时

S

V i V i R S

V i V if

R 10mV

10mV

4．电压负反馈对输出电阻o R 的影响（1）测量无反馈时的输出电阻o

R 1K 、2K 断开，保持上一步骤中输入信号不变，分别测量放大电路输出电压有效值o V （

Ωk R L 4.22=时）和'o V （

∞=2L R 时）。根据公式：L o

o o R V V V R ⋅−=

'，可计算出输出电阻o R 。将测量结果和计算结果记入表4。

（3）测量闭环输出电阻of

R 1K 断开，2K 闭合，保持上一步骤中输入信号不变，分别测量输出电压of V （Ωk R L 4.22=）和'

of

V