负反馈放大电路实验报告
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Au -149.3 -138 -169.1
Ri 90.8k 93.5k 91.0k
RO 3.29k 2.92k 2.84k
fL / 178Hz /
fH / 4.16MHz /
两级电压放大倍数 Au 的误差较大,其余各动态参数误差较小。影响电路整体放大倍数
的因素较多。
(2)电压并联负反馈
Ausf
Rif
(2)两级放大电路的参考电路如图 2 所示。 Rg1、Rg2 取值应大于 100kΩ。考虑到引入电压 负反馈后反馈网络的负载效应,应在放大电路的输入和输出端分别并联反馈电阻 Rf,理由详 见附录。
4.实验方法与步骤 (1)两级放大电路的测试 (a)调整放大电路静态工作点 第一级电路:设计与调节电阻 Rg1、Rg2、Rs 参数,使 IDQ 约为 2mA、UGDQ < - 4V,记录 UGSQ、 UA、US、UGDQ。 第二级电路:调节 Rb2,使 ICQ 约为 2mA,UCEQ = 2~3V。记录 UCEQ。 (b)测试放大电路的主要性能指标 输入信号的有效值 Us ≈ 5mV,频率 f 为 10kHz,测量 Au1=UO1/US、Au=UO/US 、Ri、Ro 和幅频 特性。 (2)电压并联负反馈放大电路的测试 在两级放大电路中引入电压并联负反馈,合理选取 R 的值,使闭环电压放大倍数约为 10。 输入信号的有效值 Us ≈ 50mV,f 为 10kHz。测量 Ausf = UO/US、Rif、Rof 和幅频特性。 说明:幅频特性的测试只在仿真实验中进行。
2.实验数据 (1)开环 静态工作点
UGSQ -2.91V 开环放大倍数
US 5.16 输入电阻 串入电阻阻值
100k 输出电阻
负载电阻 100k
UA 6.57V
US 9.48V
UGDQ -5.37V
UO1
UO
Au1
3.92
872.3
-0.76
开关闭合 872.3mV
开关断开 415.6mV
开路 897.1mV
第一级输入电阻������i1 = ������f//(������g3 + ������g1//������g2) ≈ 90.8kΩ.
rbe
=
rbb′
+
UT IBQ
≈
2.75
kΩ
第二级输入电阻Ri2 = Rb1//Rb2//rbe ≈ 2.19kΩ
第二级输出电阻 ������o2 = ������c//������f ≈ 3.29kΩ.
1 ������ = − ������f
������������
=
−
������uf������i1 ������f
=
9.08
Rif
=
1
Ri + AF
−
R
≈
690Ω
Rof
=
1
Ro + AF
≈
358Ω
3.电流并联负反馈放大电路
������
=
������������1 ������������1 + ������������
3k 输出电阻
负载电阻
UO 471.5mV
Ui’ 39.91mV
开路
10k
470.1mV
Ausf -9.38
Ui 21.23mV
有负载 351.4mV
UCEQ 2.28V
Au -169.1 Ri 91.0k RO 2.84k
Rif 659 Rof 210.4
Rif 409.5
Rof 3.38k
六、 数据处理及分析
有负载 872.3mV
(2)电压并联负反馈 闭环放大倍数
US 49.83mV
UO 467.9mV
输入电阻
串入电阻阻值 1k
Ui’ 6.90mV
输出电阻
负载电阻
开路
390
470.5mV
Ausf -9.39
Ui 2.74mV
有负载 305.6mV
(3)电流并联负反馈
闭环放大倍数
US 50.27mV 输入电阻 串入电阻阻值
(4)幅频特性 f������ ≈ 15Hz,f������ ≈ 28.4MHz
5.电流并联负反馈电路 (1)������������������������
452.211 ������������������������ = − 70.284 ≈ −6.43
(2)������������������ 电路图如下:
仿真结果汇总: 开环
Au1 0.678 闭环
Ausf -10.0 电流并联
Ausf -6.43
Au -138
Rif 728
Ri 93.5k
RO 2.92k
Rof 312.6
Rif 2.58k
fL 178Hz
fH 4.16MHz
fL
fH
15
28.4M
Rof 2.64k
五、 硬件实验
1.截图(上图为电压并联,下图为电流并联)
2.两级放大电路静态工作点测试
静态工作点 UGSQ -2.32V
3.开环动态参数 (1)AU1
UA 7.13V
Βιβλιοθήκη Baidu
US 9.45V
UGDQ -4.87V
UCEQ 3.35V
(2)AU
4.765 ������������1 = 7.028 ≈ 0.678
(3)Ri 电路图如下:
969.982 ������������ = − 7.028 ≈ −138
负反馈放大电路实验报告
班级 姓名 学号
一、 实验目的
1.了解N 沟道结型场效应管的特性和工作原理。 2.熟悉两级放大电路的设计和调试方法。 3.理解负反馈对放大电路性能的影响。 4.学习使用Multisim 分析、测量负反馈放大电路的方法。
二、 实验内容
(一)必做内容 设计和实现一个由共漏放大电路和共射放大电路组成的两级电压并联负反馈放大电路。 1. 测试 N 沟道结型场效应管 2N5486 的特性曲线(只做仿真测试)
(3)闭环时,电压放大倍数 Ausf = UO/US ≈ 10。
������DQ
=
������S ������S
≈
2.02mA
������CQ
≈
������CC − ������CEQ ������C + ������e
=
2.16mA
������GDQ = −5.37V < −4V
������CEQ = 2.28V,介于 2~3V 之间
39k
1.开环
通过仿真结果得到������������������������ = 11.8������������,������������������(������������������) ≈ −3.8������
2
2
������m = − ������GS(off) √������DSS������DQ = 3.8 × √11.8 × 2 ≈ 2.56mS
������be
≈
−189.0
电路的电压放大倍数 ������u = ������u1������u2 ≈ −149.3
输入电阻������i = ������i1 =90.8 kΩ
输出电阻������o = ������o2 = 3.29kΩ.
2.闭环
Auf
=
−
Rf R1
=
−
100 10
=
−10
������uif = ������uf������i1
≈
0.091
������������������������
=
������������ ������������
× ������������ × ������1
=
−
������
������������ × ������1
≈
−12.1
������������ ≈ ������g3 = 910 kΩ
������������������
(5)幅频特性 f������ ≈ 178Hz,f������ ≈ 4.16MHz
4.闭环动态参数 (1)������������������������ 电路图如下:
702.499 ������������������������ = − 70.284 ≈ −10.0
(2)������������������ 电路图如下:
第一级电路的输出电阻为 ������o1 = ������s = 4.7kΩ
第一级电压放大倍数
������u1
=
������m(������o1//������i2) 1+������m(������o1//������i2)
≈
0.79
第二级电压放大倍数
������u2
=
− ������(������o2//������������)
33.861 ������������������ = (52.073 − 33.861) × 3������������ − 3������������ ≈ 2.58������Ω
(3)������������������ 空载
带 3.3k 负载
701.209 ������������������ = (389.248 − 1) × 3.3������������ ≈ 312.6Ω
(二)选做内容 实现一个由共源放大电路和共射放大电路组成的两级电流并联负反馈放大电路。参考实验电 路如图 3 所示。 输入信号的有效值 Us ≈ 50mV, f 为 10kHz。测量并记录 Ausf = UO/US、Rif、Rof。
三、 理论计算
参数选择如下
Rg1
Rg2
Rs
Rb2
220k
150k
4.7k
4.681 ������������������ = (11.113 − 4.681) × 1������������ ≈ 728Ω
(3)������������������ 空载时
接 390Ω负载时
701.209 ������������������ = (389.248 − 1) × 390������ ≈ 312.6Ω
1. 验证参数要求是否满足 参数要求: (1)放大电路的静态电流 IDQ 和 ICQ 均约为 2mA;结型场效应管的管压降 UGDQ < - 4V, 晶
体管的管压降 UCEQ = 2~3V。 (2)开环时,两级放大电路的输入电阻 Ri 要大于 90kΩ;以反馈电阻作为负载时的电压放 大倍数 Au ≥ 120。
开关断开时: 开关闭合时:
449.532 ������������ = 930.184 − 449.532 × 100������������ ≈ 93.5������Ω
(4)RO 负载为 Rf 时输出:
空载时输出:
957.283 ������������ = (930.143 − 1) × 100������������ ≈ 2.92������Ω
Rof
fL
fH
理论值
-10.0
690
358
/
/
仿真值
-10.0
728
312.6
15Hz
28.4MHz
实测值
-9.39
659
210.4
/
/
闭环中 Rof 的硬件实验值与仿真和理论计算存在较大误差,可能原因包括电阻值偏差,
耦合旁路电容影响,示波器内阻影响等。
(3)电流并联负反馈
理论值 仿真值 实测值
Ausf -12.1 -6.43 -9.38
开环时������i = 91kΩ > 90kΩ
以反馈电阻作为负载时的电压放大倍数|������u| = 169.1 > 120
闭环时������usf = −9.38 ≈ −10
经验证,实验数据均能满足参数设计要求。
2.数据比较及误差分析
(1)开环
理论值 仿真值 实测值
Au1 0.79 0.678 -0.76
=
1
������������ + ������������
=
������������
× ������
������������
≈
310Ω
������������ ≈ ������������ = 3.6������������
四、 仿真
1.测试 N 沟道结型场效应管 2N5486 的特性曲线
������������������������ ≈ 11.8������������,������������������(������������������) ≈ −3.8������
在 Multisim 设计环境下搭接结型场效应管特性曲线测试电路,利用“直流扫描分析(DC Sweep Analysis)”得到场效应管的输出特性和转移特性曲线。测出 IDSS 和使 iD 等于某一很小 电流(如 5μA)时的 uGS(off) 。2N5486 的主要参数见附录。 2. 两级放大电路静态和动态参数要求 (1)放大电路的静态电流 IDQ 和 ICQ 均约为 2mA;结型场效应管的管压降 UGDQ < - 4V, 晶 体管的管压降 UCEQ = 2~3V。 (2)开环时,两级放大电路的输入电阻 Ri 要大于 90kΩ;以反馈电阻作为负载时的电压放 大倍数 Au ≥ 120。 (3)闭环时,电压放大倍数 Ausf = UO/US ≈ -10。 3.参考电路 (1)电压并联负反馈放大电路方框图如图 1 所示,R 模拟信号源的内阻;Rf 为反馈电阻。
Rif 310 2.58k 409.5
Rof 3.6k 2.64k 3.38k