西工大模电实验实验三：多级负反馈放大器的研究

多级负反馈放大器的研究
一、实验目的
（1）掌握用仿真软件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。

二、实验原理
（1）开环参数：
将反馈之路的A 点与P 点断开、与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AV 、输入电阻Ri 、输出电阻Ro 、反馈网路的电压反馈系数Fv 和通频带BW ，即：
1'1i i o v i i N o o L o f V o H L V A V V R R V V V R R V V F V BW f f =⎫=⎪⎪⎪⎪-⎪⎪⎛⎫⎪=-⎬ ⎪⎝⎭⎪⎪⎪=⎪⎪=-⎪⎪⎭
式中：VN 为N 点对地的交流电压；Vo ’为负载RL 开路时的输出电压；Vf 为B 点对地的交流电压；fH 和fL 分别为放大器的上、下限频率，其定义为放大器的放大倍数下降为中频放大倍数的1
2时的频率值，即 ()()10.707210.7072V
H VI VI V L VI VI A jf A A A jf A A ⎫==⎪⎪⎬⎪==⎪⎭
（2）闭环参数：
通过开环时放大电路的电压放大倍数Av 、输入电阻Ri 、输出电阻Ro 、反馈网络的电压反馈系数Fv 和上、下限频率fH 、fL ，可以计算求得多级负反馈放大电路的闭环电压放大倍数AVf 、输入电阻Rif 、输出电阻Rof 和通频带BWf 的理论值，即
'''1(1)()1(1)()1V Vf V V
if i V V o o of V v V i Hf H V V f Hf Lf L Lf V V A A A F R R A F R V R A A F V f f A F BW f f f f A F ⎫=
⎪+⎪=+⎪⎪⎪==⎬+⎪
⎪=+⎧⎪⎪=-⎪⎨=⎪⎪+⎩⎭
其中：其中： 测量放大电路的闭环特性时，应将反馈电路的A 点与B 点断开、与P 点相连，以构成反馈网络。

此时需要适当增大输入信号电压Vi ，使输出电压Vo （接入负载RL 时的测量值）达到开环时的测量值，然后分别测出Vi 、VN 、Vf 、BWf 和Vo ’（负载RL 开路时的测量值）的大小，并由此得到负反馈放大电路闭环特性的实际测量值为 1'1i i o vf i if N o of L o f V o f Hf Lf V A V V R R V V V R R V V F V BW f f =⎫=⎪⎪⎪⎪-⎪⎪⎛⎫⎪=-⎬ ⎪⎝⎭⎪⎪⎪=⎪
⎪=-⎪⎪⎭
上述所得结果应与开环测试时所计算的理论值近似相等，否则应找出原因后重新测量。

在进行上述测试时，应保证各点信号波形与输入信号为同频率且不失真的正弦波，否则应找出原因，排除故障后再进行测量。

三、仿真环节
（1）画出仿真实验中开环网络与闭环网络的波特图，比较它们的异同并简要分析原因
仿真电路图如下：
开环
闭环
[分析]
负反馈放大器闭环增益与开环增益的关系式为Af=A/1+AF
负反馈使放大倍数稳定提高，使通频带展宽。

同时因为电路结构相通所以波特图的整体趋势是一样的，都拥有上限频率和下限频率。

（2）接入负载Rl，并测出所需参数
表2.5-1 负反馈放大电路仿真测试数据
Vi （mv ）
VN
（mv
）
Vf
（mv
）
V’0
（v）
V0
（v）
A’v
A’vf
Av
Avf
Ri
Rif
R0
Rof
Fv
开环9.976 1.850 0 70.34
6
0.306 10.01 无穷9.976 1.075 0
理论- - - - - 10 4.7
闭环10.19 1.773 1.770 71.5 0.306 7.02 172 27.13 1.00 0.01
上下限频率：
开环：BW=147.711-125.061=22.65
闭环：BW=-105.969+136.991=31.022
（3）实验室数据
Vi （m v）VN
（m
v）
Vf
（m
v）
V’0
（v
）
V0
（v
）
A’v
A’vf
Av
Avf
Ri
Rif
R0
Rof
Fv Fh FL
开环7.13 0 0 21.2
17.2
31.8
7
无
穷
10 1.16 0 29k 1.5
理
论
- - - - - 10 4.7
闭环9.90 2.12 2.12 21.5
8
0.30
6
27.2
5
120.
54
12.4
7
0.87 0.01
2
108
k
0.9
【开环参数】
Av=V o/Vf
Ri=ViR1/（Vi-Vn）
Ro=（V’o/V o-1）RL
Fv=Vf/V o
BW=fh-fl
【闭环参数】
Avf=Av/（1+AvFv）
Rif=Ri（1+AvFv）
Rof=Ro/（1+A’vFv）
因为该电路负反馈是串联电压负反馈，会使输入电阻增大，使输出电阻减小。

此外负反馈使放大倍数稳定提高，使通频带展宽。

同时因为电路结构相通所以波特图的整体趋势是一样的，都拥有上限频率和下限频率。

同时负反馈能减小线性失真，使通频带展宽，可从图中看出
【开环】
【闭环】
硬件操作示波器结果：。