模电实验多级负反馈放大电路

多级负反馈放大电路
一、实验目的
（1）掌握用Multisim 13仿真研究多级负反馈放大电路。

（2）学习集成运算放大器的应用，掌握多级集成运放电路的工作特点。

（3）研究负反馈对放大器性能的影响，掌握负反馈放大器性能指标的测试方法。

（4）测试开闭环的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、反馈网络的电压反馈系数和通频带。

（5）比较电压放大倍数、输入电阻、输出电阻和通频带在开闭环时的差别。

（6）观察负反馈对非线性失真的改善作用。

二、实验原理
1.基本电路
实验电路如图。

该放大电路由两级运放构成的反相比例器组成，在末级的输出端引入反馈网络f C ，1f R 和2f R ，构成交流电压串联负反馈电路。

反馈对放大器性能的改善程度，取决于反馈量的大小。

反馈深度是衡量反馈强弱的重要物理量，记为1+AF 。

式中，A 为开环增益；F 为反馈系数。

若引入负反馈后的闭环增益为f A ，则f A A AF =+1。

从上面的分析可知，引入负反馈会使放大器增益的降低。

负反馈虽然牺牲了放大器的放大倍数，但它改善了放大器的其他性能指标，因此负反馈在放大器中仍得到广泛的应用。

2.放大器基本参数
（1）开环参数。

将负反馈支路中的开关P 和B 点相连，便可得到开环时的放大电路。

由此可测出开环时的放大电路的电压放大倍数V A 、输入电阻i R 、输出电阻o R 、反馈网络的电压反馈系数F 和通频带BW f ，即
i
L
V V V A =
N
i i i V V R V R -=
1
L L o o R V V R ⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛-=1
L
f V V F =
L H BW f f f -=
（2）闭环参数。

通过开环时放大电路的电压放大倍数V A 、输入电阻i R 、输出电阻o R 、反馈网络的电压反馈系数F 和上、下限H f ，L f ，可计算求得多级负反馈放大电路的闭环电压放大倍数Vf A 、输入电阻if R 、输出电阻of R 和通频带BW f 的理论值为
V
V V
Vf F A A A +=
1
()V V i if F A R R +=1
V V o of F A R R '
1+=
，i
o V V V A ='
()V
V L
V V H Lf Hf BW F A f F A f f f f +-
+=-=11
测量放大电路的闭环特性时，应将反馈支路中的开关P 与A 点相连。

负反馈放大电路闭环特性的实际测量值为
i
o
Vf V V A =
N
i i if V V R V R -=
1
L o o of R V V R ⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛-=1'
o
f V V V F =
Lf H f BW f f f -=
三、实验内容及步骤
（一）仿真分析
1.观测负反馈对放大电路输出波形的影响，并测量电压放大倍数及反馈深度 将信号设置为：正弦信号，频率kHz f i 1=，幅度mV v ip 10=；接入双通道示波器，同时观测输入、输出波形。

（1）开关P 打向B ，测得电路无反馈时的输出波形。

测量此时放大电路的输出电压。

（2）开关P 打向A ，测得电路有反馈时的输出波形。

测量此时放大电路的输出电压。

2.观测负反馈对放大电路输出波形非线性失真的影响
将输入电压幅度增大到mV v ip 100=时，在无反馈时输出波形幅度大但是失真明显；接入反馈后，输出波形幅度变小但失真消失。

3.观察负反馈对放大电路通频带的影响 引入负反馈后，放大电路总的通频带得到了展宽。

若观察负反馈对放大电路通频带展宽的改善作用，则首先接入波特图仪，调节输入信号幅度，使mV v ip 10=。

（3）开关P 接在B 点时，单击仿真开关，测得无反馈时的频率特性。

（4）开关P 接在A 点时，重复以上步骤，测量加入反馈以后，放大电路的频率特性。

4.测量负反馈电路的输入、输出电阻
5.在开环（开关P 接B ）和闭环（开关P 接A ）时，分别测量放大电路输入、输出电阻。

通过测量，总结负反馈对放大电路输入、输出电阻的影响。

（二）实验室操作
（1）开环基本参数测量。

1）按图电路接线，经检查无误后接通正、负电源。

2）开关P 与B 点相连，使放大电路处于开环状态，将函数信号发生器输出调为1kHz ，峰值为10mV 正弦波，接入放大器两端，用示波器分别测量i v ，N v ，f v ，
L v 的大小，记入表中。

3）将负载L R 开路，保持输入电压i v 的大小不变，用示波器测量输出电压o v ，记入表中。

4）保持输入信号幅度不变，逐渐增加输入信号频率，直到输出波形减小为原来的0.707倍，此时信号频率即为放大器的上限频率H f ，然后逐渐减小输入信号频率，测得放大器的上限频率L f ，记入表中。

5）根据上述测量结果，计算放大电路开环时的V A ，i R ，o R ，BW f 和V F 的值，放大器闭环时Vf A ，if R ，of R 和BW f 的理论值。

（2）闭环基本参数测量。

1）将图中的开关P 与A 点相连，使放大电路处于闭环状态，用示波器分别测量
i v ，N v ，f v ，L v 的大小，记入表中。

2）函数信号发生器输出调为1kHz ，10m p V 正弦波，接入放大器两端，逐渐增加
输入信号i v ，使输出信号L v 达到开环时的测量值，用示波器分别测量i v ，N v 和f v 的值，记入表中。

3）将负载L R 开路，保持输入电压i v 的大小不变，用示波器测量输出电压o v ，记入表中。

4）闭环时放大器的频率特性测试同开环。

5）根据上述测量结果，计算放大电路闭环时Vf A ，if R ，of R 和BW f 的实际值，记入表中。

6）计算通频带BW f 。

四、实验设备
（1）双路直流稳压电源一台。

（2）函数信号发生器一台。

（3）示波器一台。

（4）毫伏级电压表一台。

（5）万用表一块。

（6）集成运算放大器（OP07）两片。

（7）电解电容三个。

（8）电阻十个。

五、实验数据及分析
仿真电路图如下：
无反馈波形：
有反馈波形：
Vip VNp Vfp V op VLp Av/Avf Ri/Rif Ro/Rof Fv 开环时BW=H L f f -=41.25kHz 闭环时BW=
H L f f -=151.18kHz。