负反馈放大电路分析

新疆大学

课程设计报告

所属院系：电气工程学院

专业：自动化

课程名称：电子技术基础A

设计题目：负反馈放大电路的设计

班级：自动化10-1

学生姓名：孙奥

学生学号：20102102004

指导老师: 程静、刘兵

完成日期：2012.7.7

负反馈放大电路的设计

一、 课程设计的目的

（1）初步了解和掌握负反馈放大器的设计、调试的过程。 （2）能进一步巩固课堂上学到的理论知识。 （3）了解负反馈放大器的工作原理。

（4）了解并掌握负反馈放大电路各项性能指标的测试方法。

（5）加深理解放大电路中引入负反馈的方法和负反馈对放大器各项性能指标的影响。

二、 设计方案论证

2.1框图及基本公式

图1 负反馈放大电路原理框图

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:

id i f X X X =-

基本放大电路的增益（开环增益）为:

/o id A X X = 反馈系数为:

/f o F X X =

负反馈放大电路的增益（闭环增益）为:

/f o i A X X =

2.2负反馈对放大器各项性能指标的影响

负反馈的电路形式很多，但就基本形式来说，可以分为4种：即电流串联负反馈；电压串联负反馈 ；电流并联负反馈；电压并联负反馈。一个放大器，加入了负反馈环节后，虽

图2 第一级放大电路

三极管工作在放大区时满足的条件为：BE U >on U 且CE BE U U ≥ 在电路的直流通路中，节点B 的电流方程为

1R I =2R I +BQ I

为了稳定静态工作点，通常是参数的选取满足 2R BQ I I

R BQ I I 因此，12R R I I ≈，B 点电位为2

12

BQ CC

R U V R R ≈+ 12BQ CC R U V R R ≈+ 表明基极电位几乎仅决定于21R R 与对CC V 的分压，而与环境温度无关。 为了提高输入电阻而又不致使放大电路倍数太低，应取IE1=1mA ，并选1β=80，则

be1r =bb'r +（1+1β）

T E1

U I =300+(1+80)26

1 =2.256k Ω

利用同样的原则，可得

()()11119

//1c L o

u i be R R U A U r R ββ-=

=

++ 为了获得高输入电阻，且取Au1=50，取R5=1.8k Ω,代入Au1=50,求出R3=5.1K Ω。 为了计算R4，EQ U =1V ，再利用IE1（R5+R4）=EQ U 得出R4=123Ω，选R4为100Ω。

为了计算2R ，可先求1B I =

1

1

c I β≈

0.5

80

=0.00625mA=6.25uA 由此可得 21

24EQ BQ

B U U R k I -==Ω

为了确定阻R1，利用

)(1111C C CC C R R I V U +-=

可求得147R k ≈Ω47R k ≈Ω。 2.5.2第二级放大电路参数设定

确定第二级的电路参数。电路图如图3所示.

图3 第二级放大电路

为了稳定放大倍数，在电路中引入R9，取R9=1.0k Ω,由此可求出这级的电压放大倍数Au2

因为IE2=1mA,且280β=，所以

R be2=rbb+（1+β2）

T E2

U I =300+(1+80)26

1 =2.308k

又由于第二级为共集放大电路，故Au2≈1 代入公式 ()()()()

289222891//1//o

u i be R R U A U r R R ββ+=

=

++ 由此可以解得R8=3k Ω。

图4 负反馈放大器原理图

三、设计结果与分析

用Multisim10.0软件对负反馈放大器进行仿真分析。1．负反馈放大器放大倍数的测试：

将所有元件及仪器调出并经整理连成仿真电路如图5所示。

图 5 负反馈放大器放大倍数的测试

由测量的数据可以得出

电压数据

U i U o U F 8mV 141.371mV 134.911mV 电流数据

I i I o

1.438uA 1.414mA

电压放大增益A V=U o

U i =141.371mV

8mV

≈17>10

反馈网络的反馈系数F≈0.95≈1 反馈深度 1+AF≈18>10

输入电阻R i=8mV

1.438uA

=5.56KΩ>1000Ω

输出电阻R o=141.371mV

1.414mA

=99.97Ω<100Ω

四、测放大电路的频率特性和输出电压的波形

关闭仿真开关，在电机电子仿真软件Multisim10.0基本界面右侧虚拟仪器工具中“Bode Plotter”按钮，调出虚拟波特仪“XBP1”。重新组建仿真电路如图9所示。

图6频率特性测试仿真电路图

双击示波仪“XBP1”图标，弹出虚拟扫频仪放大面板，按下“Reverse”按钮，扫频仪放大面板左边屏幕显示的是放大电路的频率特性曲线，如图10所示。

图7负反馈放大器频率特性曲线

从屏幕下方显示的数据中，我们可以看到：频率特性曲线中间平坦部分为放大电路中频段，