负反馈放大电路的设计方案与制作
- 格式:doc
- 大小:791.00 KB
- 文档页数:28
负反馈放大电路实验报告负反馈放大电路实验报告引言:在电子学中,负反馈放大电路是一种常见且重要的电路配置。
通过引入负反馈,可以提高放大电路的稳定性、线性度和频率响应。
本实验旨在通过实际搭建负反馈放大电路并测量其性能参数,验证负反馈的作用和效果。
一、实验原理负反馈是指将放大电路的一部分输出信号与输入信号进行比较,并将差值反馈到放大电路的输入端,从而调节放大倍数和频率响应。
负反馈放大电路可以分为电压负反馈和电流负反馈两种类型。
二、实验过程1. 实验器材准备:准备好放大电路所需的电阻、电容等元件,以及信号发生器、示波器等测量设备。
2. 搭建电路:按照实验要求,搭建负反馈放大电路。
3. 测试输入输出特性:将信号发生器连接到放大电路的输入端,通过改变输入信号的幅值和频率,测量输出信号的幅值和相位。
4. 测试频率响应:保持输入信号的幅值不变,改变输入信号的频率,测量输出信号的幅值和相位随频率变化的情况。
5. 测试稳定性:通过改变负反馈电阻的值,观察输出信号的变化情况,验证负反馈对放大电路稳定性的影响。
三、实验结果与分析在实验中,我们搭建了一个基本的电压负反馈放大电路,并进行了一系列测试。
以下是实验结果的总结和分析:1. 输入输出特性:通过测量输入输出信号的幅值和相位,我们可以得到放大电路的增益和相位差。
实验结果显示,随着输入信号幅值的增加,输出信号的幅值也相应增加,但增益逐渐减小,这是负反馈的作用。
相位差也随着频率的变化而变化,但变化较为平缓,说明负反馈对相位稳定性的改善。
2. 频率响应:我们改变输入信号的频率,测量输出信号的幅值和相位随频率变化的情况。
实验结果显示,随着频率的增加,输出信号的幅值逐渐减小,相位差也有所变化。
这是因为负反馈对高频信号有一定的衰减作用,从而改善了放大电路的频率响应。
3. 稳定性:通过改变负反馈电阻的值,我们观察到输出信号的变化情况。
实验结果显示,当负反馈电阻增大时,输出信号的幅值减小,但增益变得更加稳定。
实验二 由分立元件构成的负反馈放大电路一、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。
二、实验任务设计和实现一个由N 沟道结型场效应管和NPN 型晶体管组成的两级负反馈放大电路。
结型场效应管的型号是2N5486,晶体管的型号是9011。
三、实验内容1. 基本要求:利用两级放大电路构成电压并联负反馈放大电路。
(1)静态和动态参数要求1)放大电路的静态电流I DQ 和I CQ 均约为2mA ;结型场效应管的管压降U GDQ < - 4V ,晶体管的管压降U CEQ = 2~3V ;2)开环时,两级放大电路的输入电阻要大于90kΩ,以反馈电阻作为负载时的电压放大倍数的数值 ≥ 120;3)闭环电压放大倍数为10so sf -≈=U U A u 。
(2)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;R f 为反馈电阻,取值为100 kΩ。
图1 电压并联负反馈放大电路方框图2)两级放大电路的参考电路如图2所示。
图中R g3选择910kΩ,R g1、R g2应大于100kΩ;C 1~C 3容量为10μF ,C e 容量为47μF 。
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端和输出端分别并联反馈电阻R f ,见图2,理由详见“五 附录-2”。
图2 两级放大电路实验时也可以采用其它电路形式构成两级放大电路。
3.3k Ω(3)实验方法与步骤 1)两级放大电路的调试a. 电路图:(具体参数已标明)¸b. 静态工作点的调试实验方法:用数字万用表进行测量相应的静态工作点,基本的直流电路原理。
第一级电路:调整电阻参数, 4.2s R k ≈Ω,使得静态工作点满足:I DQ 约为2mA ,U GDQ< - 4V 。
记录并计算电路参数及静态工作点的相关数据(I DQ ,U GSQ ,U A ,U S 、U GDQ )。
实验二负反馈放大器设计与仿真1.实验目的(1)熟悉两级放大电路设计方法。
(2)掌握在放大电路中引入负反馈的方法。
(3)掌握放大器性能指标的测量方法。
(4)加深理解负反馈对电路性能的影响(5)进一步熟悉利用Multisim仿真软件辅助电路设计的过程。
2.实验要求1)设计一个阻容耦合两极电压放大电路,要求信号源频率10kHz(峰值1mv),负载电阻1kΩ,电压增益大于100。
2)给电路引入电压串联负反馈:①测试负反馈接入前后电路的放大倍数,输入输出电阻和频率特性。
②改变输入信号幅度,观察负反馈对电路非线性失真的影响。
3.实验内容反馈接入前的实验原理图:1.放大倍数:Au=0.075V/0.707mV=106.0822.输入电阻:Ri=0.707mV/94.48nA=7.483kΩ3.输出电阻:Ro=0.707V/143.311nA=4.934kΩ4.频率特性:fL=357.094Hz,fH=529.108kHz输出开始出现失真时的输入信号幅度:19.807mV反馈接入后的实验电路:开关闭合之后:1.放大倍数:Af=7.005mV/0.707mV=9.9082.输入电阻:Ri=0.707mV/0.198uA=3.57kΩ3.输出电阻:Ro=0.707mV/0.096mA=7.364Ω4.频率特性:fL=67.134Hz,fH=6.212MHz输出开始出现失真时的输入信号幅度≈197mV4.理论值分析由于三极管2N2222A的β=220,所以反馈接入前第一级rbe1=rb+βVT/Ic=6.7kΩ第二级rbe2=rb+βVT/Ic=6.5kΩ第二级输入电阻Ri’=R8||(R7+40%R13)||rbe2=3.65kΩ放大倍数Au=βR4||Ri’*R9||R12/([rbe1+(1+β)R1]rbe2)=107.034输入电阻Ri=R3||(R2+30%R5)||[rbe1+(1+β)R1]=7.484kΩ输出电阻Ro=R9=5.1kΩ反馈接入后:F=0.101放大倍数Af=Au/(1+AuF)=9.056输入电阻Rif=R3||(R2+30%R5)||(1+AuF)Ri=3.621kΩ输出电阻Rof=Ro/(1+AoF)=7.425Ω所以可以得出结论Af≈1/F5.实验结果分析由仿真结果以及理论计算值可以看出,接入负反馈后,放大倍数明显下降,输入电阻变化不明显,输出电阻明显下降,原因是接入电压并联负反馈之后,输出电压基本稳定而输出电流由于负反馈的增加而变大,导致输出电阻变小。
题目:负反馈放大电路实验设计高宏涛兰州城市学院培黎工程技术学院物理072班,电子信息科学与技术专业,甘肃兰州730070 摘要:此课题的设计是根据技术要求来确定放大电路的结构,级数,电路元器件的参数机型号,然后通过I<<1MA的小电流和输入电阻Ro>>20K的大电阻,所以我实验调试调试来实现的,并且由技术输出电流om采用的是电压串联负反馈,我设计的放大电路主要是为了提高增益的稳定性,减小电路引起的非线性失真,放大倍数的稳定性提高,通频带展宽,内部噪声减小。
负反馈放大电路在实际应用中极为广泛,电路形式繁多,根据反馈电路与输出电路,输入电路的连接方式不同,稳定的对象和稳定的程度也有所不同,需要进行具体分析。
一般来说要稳定直流量,应引入直流负反馈;要改善交流特性,应引入交流负反馈;在负载变化时,若想使输出电压稳定,应引入电压负反馈;若想使输出电流稳定,应引入电流负反馈。
而放大器中的反馈就是将输出信号取出一部分或全部送回到放大电路的输入回路,与原输入信号相加或相减后再作用到放大电路的输入端。
反馈信号的传输是反向传输。
所以,放大电路无反馈也称开环,放大电路有反馈也称闭环。
特别是放大电路引入负反馈可大大改善放大倍数的稳定性。
关键词:基本放大电路;负反馈;输入阻抗;输出阻抗;1、引言反馈也称为“回授”,广泛应用于各个领域。
例如,在行政管理中,通过对执行部门工作效果(输出)的调研,以便修订政策(输入);在商业活动中,通过对商品销售(输出)的调研进货渠道及进货数量(输入);在控制系统中,通过对执行机构偏移量(输出量)的监测来修正系统的输入量;等等。
上述例子表明,反馈的目的是通过对输入的影响来改善系统的运行状况及控制效果。
负反馈在电子线路中有着非常广泛的应用,采用负反馈是以降低放大倍数为代价的,目的是为了改善放大电路的工作性能,如稳定放大倍数、改变输入和输出电阻、减少非线性失真、展宽通频带等,所以在实用放大器中几乎都引入负反馈。
放大电路中的负反馈教案一、教学目标1. 让学生了解负反馈的概念及其在放大电路中的应用。
2. 使学生掌握负反馈的类型、特点和作用。
3. 培养学生分析、解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 负反馈的概念及其分类2. 负反馈在放大电路中的作用3. 负反馈的判断方法4. 负反馈的应用实例5. 负反馈的调试与维护三、教学重点与难点1. 负反馈的概念及其分类2. 负反馈在放大电路中的作用3. 负反馈的判断方法四、教学方法1. 采用讲解、演示、实验相结合的方式进行教学。
2. 通过分析实际电路,使学生掌握负反馈的应用。
3. 引导学生进行讨论,培养学生的思维能力。
五、教学准备1. 教材、教案、课件等教学资料。
2. 放大电路实验器材。
3. 负反馈电路图及实物展示。
4. 相关问题讨论稿。
一、教学目标1. 让学生了解负反馈的概念及其在放大电路中的应用。
2. 使学生掌握负反馈的类型、特点和作用。
3. 培养学生分析、解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 负反馈的概念及其分类负反馈是指将放大电路的输出信号的一部分反馈到输入端,与输入信号相减,从而影响放大电路的放大倍数的一种现象。
负反馈分为电压反馈和电流反馈,根据反馈信号的相位关系,又可分为正反馈和负反馈。
2. 负反馈在放大电路中的作用负反馈在放大电路中的作用主要有:稳定放大倍数、减小失真、扩展频带、提高线性范围等。
3. 负反馈的判断方法判断负反馈的方法主要有:观察反馈信号的相位关系、分析反馈电路的组成部分、利用反馈方程进行计算等。
4. 负反馈的应用实例负反馈在放大电路中的应用实例有:电压放大器、功率放大器、运算放大器等。
5. 负反馈的调试与维护负反馈的调试与维护主要包括:调整反馈电阻、检查反馈电路的连接、检测反馈信号等。
三、教学重点与难点1. 负反馈的概念及其分类2. 负反馈在放大电路中的作用3. 负反馈的判断方法四、教学方法1. 采用讲解、演示、实验相结合的方式进行教学。
放大电路中的负反馈教案第一章:放大电路基本概念1.1 放大电路的定义1.2 放大电路的作用1.3 放大电路的分类1.4 放大电路的主要参数第二章:放大电路中的正反馈与负反馈2.1 反馈的概念2.2 正反馈与负反馈的区别2.3 放大电路中的负反馈类型2.4 负反馈在放大电路中的作用第三章:放大电路中的电压反馈和电流反馈3.1 电压反馈的概念与特点3.2 电流反馈的概念与特点3.3 电压反馈与电流反馈在放大电路中的应用3.4 电压反馈与电流反馈的比较第四章:放大电路中的串联负反馈和并联负反馈4.1 串联负反馈的概念与特点4.2 并联负反馈的概念与特点4.3 串联负反馈与并联负反馈在放大电路中的应用4.4 串联负反馈与并联负反馈的比较第五章:放大电路中负反馈的应用实例5.1 负反馈在功率放大器中的应用5.2 负反馈在模拟集成电路中的应用5.3 负反馈在振荡器中的应用5.4 负反馈在其他放大电路中的应用第六章:负反馈在放大电路中的稳定性分析6.1 负反馈对放大电路稳定性的影响6.2 稳定性的判断方法6.3 负反馈增益与稳定性之间的关系6.4 提高放大电路稳定性的措施第七章:负反馈在放大电路中的频率响应7.1 负反馈对放大电路频率响应的影响7.2 频率响应的测试方法7.3 负反馈在低频和高频应用中的不同作用7.4 改善频率响应的策略第八章:负反馈在放大电路中的线性度改善8.1 负反馈对放大电路线性度的影响8.2 非线性误差的来源与影响8.3 负反馈对非线性误差的补偿作用8.4 提高放大电路线性度的方法第九章:负反馈在放大电路中的噪声性能优化9.1 负反馈对放大电路噪声的影响9.2 噪声的来源与特性9.3 负反馈在降低噪声方面的作用9.4 降低放大电路噪声的实践方法第十章:负反馈在现代电子电路中的应用案例分析10.1 负反馈在模拟信号处理中的应用10.2 负反馈在数字信号处理中的应用10.3 负反馈在通信系统中的应用10.4 负反馈在其他电子电路中的应用案例分析重点和难点解析一、放大电路基本概念难点解析:理解放大电路的作用及其在不同电路中的应用。
负反馈放大电路实验报告负反馈放大电路实验报告引言:负反馈放大电路是电子工程中常见的一种电路结构,通过引入负反馈,可以改善放大电路的性能,提高稳定性和线性度。
本实验旨在通过搭建负反馈放大电路并进行实际测量,验证其性能改善效果。
一、实验装置与原理本实验采用了基本的共射放大电路作为负反馈放大电路的实验对象。
该电路由三极管、电阻、电容等元件组成,其原理是通过负反馈将放大电路的输出信号与输入信号进行比较,并通过调节反馈电路的增益来实现性能的改善。
二、实验步骤1. 搭建电路:根据实验指导书上的电路图,依次连接三极管、电阻和电容等元件,确保电路连接正确无误。
2. 调整电路参数:通过调节电阻的值,使得电路的工作点达到最佳状态,以确保三极管能够正常工作。
3. 连接信号源:将信号源与输入端相连,确保输入信号正常输入。
4. 连接示波器:将示波器与输出端相连,以便观察输出信号的波形和幅度。
5. 测量输出信号:通过示波器观察输出信号的波形和幅度,并记录下相应的数值。
三、实验结果与分析在实验中,我们通过调节电阻的值,使得电路的工作点达到最佳状态。
在这个状态下,我们观察到输出信号的波形明显改善,失真减小,幅度更加稳定。
这说明负反馈放大电路能够有效地改善放大电路的性能。
此外,我们还通过改变输入信号的频率,观察输出信号的变化。
实验结果显示,随着频率的增加,输出信号的幅度有所下降,但波形仍然保持较好的线性度。
这说明负反馈放大电路对于不同频率的信号都能够进行有效放大,并保持较好的线性度。
四、实验总结通过本次实验,我们成功搭建了负反馈放大电路,并通过实际测量验证了其性能改善效果。
负反馈放大电路能够有效地改善放大电路的线性度和稳定性,使得输出信号更加稳定、准确。
在实际应用中,负反馈放大电路被广泛应用于音频放大器、功放等电子设备中,以提高音质和信号质量。
然而,负反馈放大电路也存在一些限制,如增加了电路的复杂性、引入了噪声等。
因此,在实际设计中需要综合考虑各种因素,选择合适的负反馈放大电路结构以及合适的参数。
单电源同相负反馈放大电路的设计示例文章篇一:《单电源同相负反馈放大电路的设计》一、电路设计的开始哎呀,这单电源同相负反馈放大电路的设计啊,可真是个有趣又有点难的事儿呢!我就像一个小探险家,要在电路的世界里找到合适的路。
我想啊,就像盖房子得先有个蓝图一样,设计这个电路,我得先知道一些基本的东西。
我得先搞清楚这个单电源是怎么回事。
单电源就像是一个人的力量源泉,它只能提供一种极性的电压。
这就好比一个人只有一种工具,却要完成好多不同的任务呢。
同相呢,就是输入信号和输出信号的相位是相同的,这就好像两个人走路,方向是一致的。
负反馈又是什么呢?这就像是有个小监督,当电路输出的东西不太对的时候,它就会告诉电路要调整一下,就像老师纠正我们的错误一样。
我和我的小伙伴小明就开始讨论这个事儿。
我对小明说:“小明啊,你说这个单电源的电压我们选多少合适呢?”小明挠挠头说:“我觉得吧,得根据我们要放大的信号的大小来定呢。
如果信号小,那电源电压也不用太大,就像小水流不需要太大的水管一样。
”我觉得他说得有道理。
二、元件的选择那接下来就是选元件啦。
电阻就像是电路里的小关卡,电流要通过它就得按照一定的规则。
电容呢,就像是一个小仓库,有时候储存电荷,有时候又把电荷放出去。
对于电阻的阻值,我们可是讨论了好久呢。
我觉得阻值大一点可能会让电流变小,这样电路会更稳定。
可小红不同意,她说:“如果阻值太大,那信号可能就被削弱得太厉害了,就像你要搬东西,路太窄了,东西都过不去了。
”我们就又重新思考。
对于放大器芯片,那更是要慎重选择。
我们在一堆芯片里挑来挑去,就像在一群小伙伴里找最适合当队长的人。
有的芯片放大倍数不合适,有的呢功耗又太大。
最后我们选了一个看起来各方面都还不错的芯片,就像终于找到了那个合适的小伙伴。
三、电路的搭建开始搭建电路啦,这就像搭积木一样,但是可比搭积木难多了。
每一个元件的连接都要很小心,就像走钢丝一样。
我拿着电烙铁,手都有点抖呢。
负反应放大电路的仿真与设计一、实验目的1.掌握两种耦合方式的多级放大电路的静态工作点的调试方法。
2.掌握多级放大电路的电压放大倍数,输入电阻,输出电阻的测试方法。
3.掌握负反应对放大电路动态参数的影响。
二、实验器材2N2222A三极管〔2个〕、1mV 10KHz 正弦电压源、12V直流电压源、10uF电容〔5个〕、5.1KΩ1%负反应电阻、3.0KΩ5%集电极电阻〔2个〕、1.50KΩ1%电阻、1.40KΩ1%电阻、1.00KΩ1%负载电阻、100Ω1%电阻、21.0KΩ1%基极电阻〔2个〕、11.0KΩ1%基极电阻〔2个〕、开关、万用表、示波器等。
三、实验原理与要求由于电容对直流量的电抗为无穷大,因而阻容耦合放大电路各级之间的直流通路各不相通,各级的静态工作点相互独立。
在实验电路中引入电压串联负反应,将引回的反应量与输入量相减,从而调整电路的净输入量与输出量,改变电压放大倍数、输入电阻与输出电阻。
设计一个阻容耦合两级电压放大电路,要求信号源频率10kHz(幅度1mv) ,负载电阻1kΩ,能不失真放大符合要求的交流信号,且电压增益大于100。
给电路引入电压串联深度负反应,并分别测试负反应接入前后电路放大倍数、输入、输出电阻和频率特性。
改变输入信号幅度,观察负反应对电路非线性失真的影响。
原理图如下:四、实验内容与方法1.电路频率特性的测试1)未引入负反应前的电路频率特性将电路中的开关J1翻开,则此时电路为未引入电压串联负反应的情况,对电路进展频率仿真,得到如下的电路频率特性图。
可知下限频率f L=755.4901 Hz, 上限频率f H=328.5528KHz。
调节信号源的幅度,当信号源幅度为1mV时,输出波形不失真,如下:继续调节信号源的幅度,当信号源幅度为2mV时,输出波形出现了较为明显的失真,如下2)引入电压串联负反应后的电路频率特性将电路中的开关J1闭合,则此时电路引入电压串联负反应,对电路进展频率仿真,得到如下列图所示的引入电压串联负反应后的电路频率特性图。
负反馈放大电路的设计航天职业技术学院负反馈放大电路的设计一、设计任务及要求:见《模拟电子技术课程设计》任务书。
二、负反馈放大电路设计的一般原则:1、反馈方式的选择:采用什么反馈方式,主要根据负载的要求及信号源内阻的情况来考虑,在负载变化的情况下,要求放大电路定压输出时,就需要采用电压负反馈;在负载变化的情况下,要求放大电路恒流输出时,就要求采用电流负反馈。
至于输入端采用串联还是并联方式,主要根据对放大电路输入电阻的要求而定。
当要求放大电路具有高的输入电阻时,宜采用串联反馈;当要求放大电路具有低的输入电阻时,宜采用并联反馈。
如仅仅为了提高输入电阻,降低输出电阻(即阻抗变换)时,宜采用射极输出器。
反馈深度主要根据放大电路的用途及指标要求而定。
对音频放大电路,主要是用负反馈减小非线性失真,设计时一般取1+AF=10左右。
对测量仪表中使用的放大电路,要求放大倍数要有较高的稳定性,而采用负反馈的目的主要是提高放大倍数的稳定性,因此可以根据不同的要求可取1+AF为几十至几百。
对高放大倍数宽频带放大电路,采用负反馈的目的主要是展宽频带,这时采用多级放大加深反馈容易产生自激,且在幅频特性的高、低频段容易产生凸起的现象。
因此首先要保证每一级有足够宽的频带,如在两级之间采用低输入电阻的接法(例如共射一共基的形式)去解决。
2、放大管的选择:如果放大电路的级数多,而输入信号很弱时(微伏级),必须考虑输入级放大管的噪声所产生的影响,为此,前置放大级应该选用低噪声的管子。
当要求放大电路的频带很宽时,应选用截止频带fT较高的管子。
从集电极损耗的角度出发,由于前几级放大的输出较小,可选用Pcm(管耗)小的管子,其静态工作点也要选得低一些(IE小),这样可减小噪声;但对输出级而言,因其输出电压和输出电流都较大,故需选用Pcm(管耗)大的管子。
3、级数的选择:放大电路的级数可根据无反馈时的放大倍数而定,而此放大倍数又要根据所要求的闭环放大倍数和反馈深度而定,因此在设计时首先要根据技术指标确定出它的闭环放大倍数Af及反馈深度1+AF,然后确定所需要的Af。
信息工程系课程设计报告课程_____________题目_____________课时_____________专业_____________班级_____________姓名_____________学号_____________指导教师_____________年月日目录一、摘要 (4)二、设计任务及要求 (4)三、负反馈放大电路设计的一般原则(1)反馈方式的选择 (4)(2)放大管得选择 (5)(3)级数的选择 (6)(4)电路的确定 (6)四、设计过程(1)确定方案 (7)(2)电路参数的计算 (9)(3)计算技术指标 (13)五、调试要点 (15)负反馈放大电路的设计与制作摘要本文是负反馈放大电路的设计,而设计需要根据技术指标及要求来确定放大电路的结构、级数和电路元件参数及型号等,此次要求电路的输入电阻高输出电阻小,稳定性要好,频带宽度适中,尽量小的失真等等...。
因而我们会根据这些要求,一一计算出技术指标和元件的参数,确定反馈类型,选取三种预选方案,通过比较选择符合要求,我们最终选择了方案一,经过布线、焊接、调试等工作后负反馈放大电路设计制作成功。
关键词:负反馈放大电路 电路设计 电路制作一、设计任务及要求用分离元器件设计一个交流放大电路,用于指示仪表放大弱信号,具体指标如下:(1) 工作频率:kHz Hz f 30~30=。
(2) 信号源:mV U i 10=(有效值),内阻Ω=50s R 。
(3) 输出要求:V U 10≥(有效值),输出电阻小于Ω10,输出电流mA I o 1≤(有效值)。
(4) 输入要求:输入电阻大于ΩK 20。
(5) 工作稳定性:当电路元器件改变时,若%10=∆m m A A ,则%1<∆m m A A 。
(6) 频带宽度:kHz B W 600~30=。
二、设计原理框图及基本公式图中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(1)基本放大电路的增益(开环增益)为(2)反馈系数为(3)负反馈放大电路的增益(闭环增益)为(4)三、负反馈放大电路设计的一般原则1、反馈方式的选择采用什么反馈方式,主要根据负载的要求及信号源内阻的情况来考虑。
在负载变化的情况下,要求放大电路定压输出时,就需要采用电压负反馈;在负载变化情况下,要求放大电路衡量输出时,就要采用电流负反馈。
至于输入端采用串联还是并联方式,主要根据对放大电路输入电阻的要求而定。
当要求放大电路具有高的输入电阻时,宜采用串联反馈;当要求放大电路具有低输入电阻时,宜采用并联反馈。
如仅仅为了提高输入电阻,降低输出电阻(即阻抗变换)时,宜采用射极输出器。
反馈深度主要根据放大电路的用途及指标要求而定。
对音频放大电路,主要是用负反馈减小非线性失真,设计时一般取101=+AF 左右。
对测量仪表中使用的放大电路,要求放大倍数要有较高的稳定度,而采用负反馈的目的主要是提高放大倍数的稳定度,因此根据不同的要求可取AF +1为几十几百。
对高放大倍数宽频带放大电路,采用负反馈的目的主要是展宽频带,这时采用多级放大加深容易产生自激,且在幅频特性的高、底频段易产生凸起的现象。
因此首先要保证每一级有足够宽的频带,入在两级之间采用低输入电阻的接法(例如共射—共基的形式)去解决2、放大管得选择如果放大电路的级数多,而输入信号很弱时(微伏级),必须考虑输入级放大管得噪声所产生的影响,为此前置放大级因选用低噪声的管子。
当要求放大电路的频带很宽时,应选用截止频率T f较高的管p小子。
从集电极损耗的角度出发,由前级放大的输出变小,可选用CM的管子,其静态工作点也要选得低一些(E I小),这样可以减小噪声;p大但对输出级而言,因其输出电压和输出电流都较大,故需选用CM得管子。
3、级数的选择放大电路级数可根据无反馈时的放大倍数而定,而此放大倍数又要根据所要求的闭环放大倍数和反馈深度而定,因此设计时首先根据技术指标确定出它的闭环放大倍数f A及反馈深度AF1,然而确定所需的f A,确定了A的数值,放大电路级数大致可以用下列原则来确定:几十至百倍左右采用一级或两级,几百至几千倍左右采用两级或三级,几千倍以上采用级或四级(射级输出器不计,因其A约为1)。
一般情况下很少采用四级以上,应为这将给施加反馈后的补偿工作带来很大的困难,但如反馈只加在每两级之间也是可以的。
4、电路的确定根据不同要求,放大电路中各级所选用的电路也是吧不同的。
(1)输入级。
输入级采用什么电路主要决定于信号源的特点。
如果信号源不允许取较大的电流,则输入级应具有高的输入电阻,那么以采用射级输出器为宜,如要求有较高的输入电阻(Ω>M r i 1),可采用场效应管,并采用自举电路或多级串联负反馈放大电路。
如信号源要求放大电路具有低的输入电阻,则可用电压并联反馈放大电路。
如果无特殊要求,可选用一般的共射放大电路。
输入级放大管的静态工资点一般取V U A I CE E )2~1(m 1=≤,。
(2)中间级。
中间级只要是积累电压及电流放大倍数,多采用共射反大电路,而且选用β大的管子。
其静态工作点一般为V U mA I CE )5~2(,)3~1(==。
(3)输出级。
输出级采用什么电路主要决定于负载要求。
如负载电阻较大(几千欧左右),而且主要是输出电压,则可用共射放大电路;反之,如负载为低阻,且在较大范围内变化时,则射级输出器。
如果负载需要阻抗匹配,可用变压器输出。
因输出级的电压和输出电流都较大,其静态工作点的选择要比较中间级为高,具体数值要视输出电压和输出电流的大小而定。
四、设计方案及选定方案一采用三个NPN 型三级管放大(1)该设计采用电压串联负反馈(2)第一级采用局部电流负反馈,所需反馈深度为:1+AF=i if r r ,从放大性能稳定度确定反馈深度,uf uf uo uo A A A A AF //1∆∆=+,估算A 值根据指标的要求,计算电路闭环放大倍数:io F U U A ≥(3)在R1f 和R2f不加旁路电容以便引入局部负反馈以稳定每一级的放大倍数(4)放大管的选择:因设计中前两级放大对管子无特别要求,统一采用了3DG100如图:原理图根据以上分析确定电路图(5)输出到输入级的反馈是从的射级反馈到的射级组成电压串联负反馈的形式方案二该设计采用集成运算放大器(1) 本方案采用差分放大电路原理与集成运算放大结合在一起形成电压串联负反馈放大电路(2) 反馈元件F R ,起到反馈作用,将集成运算放大器的输出电压反馈到2T的基级。
(3) 估算A 值根据指标的要求,计算电路闭环放大倍数:io F v v A (4) 根据设计要求确定电路电路元件的各种参数方案三方案三为一三级负反馈放大电路,信号从输入级经电容耦合后由第一个共发射极的三极管放大,并从集电极输出,经电容耦合后作为下一级的输入信号。
第二级放大电路同样也是从集电极输出信号,同时形成电流并联负反馈作用与第一级放大电路的输入端。
从第二级放大电路输出的信号经电容耦合后输入第三级共集电极的放大电路,放大后从发射极经电容耦合后输出。
同时形成电流串联负反馈。
因为基极与集电极,基极与发射间有电阻所以该电路的优点是各级放大电路的静态工作点相互独立,能很好的稳定电路且输入电阻大,放大倍数高。
缺点是不能放大变化缓慢的信号,输出电阻很可能达不到要求。
方案比较在以上三个方案中比较选择一个最终确定方案方案二与方案一比较:方案二采用了集成运算放大器,与差分放大电路,经过数据分析达到指标要求,但与方案一相比,方案一在实验室更易实现(集成运算放大器不仅价格贵,在实验中易损坏),而方案二缺点是各静态工作点不能相互独立,不能保证输出稳定。
方案三放大变化缓慢的信号。
通过以上比较最终确定采用方案一。
五、方案一设计过程1、确实方案参数(1)确实反馈深度。
从所给的指标来看,设计中需要解决的主要是输出电阻、输入电阻及对放大性能稳定的要求等三个问题。
由于要求输出电阻较低,故输出级采用射级输出器,但它的输出的电阻大致欧。
为几十欧,应此需要引入一定程度的电压负反馈才能达到指标要求。
设射级输出器的输出电阻为Ω100,则所需反馈深度为1010100r 100===+f r AF另外,还要考虑输入电阻和放大性能的稳定性对反馈深度的要求,才能最后确定反馈深度的大小。
由于放大电路的输入电阻指标为Ωk 20,此数值不是很高,故可以采用电压串联负反馈的方式来实现。
假定无反馈时,基本放大电路的输入电阻为Ω=k r i 5.2(第一级可采用局部电流负反馈),则所需的反馈深度为85.2201===+i if r r AF最后从放大性能稳定度也可以确定出所需反馈深度为10110//1==∆∆=+uf uf uo uo A A A A AF综上所述,在设计放大电路时所需反馈深度为10,故取1+AF=10.(2)估算A 值。
根据指标要求,放大电路的闭环放大倍数应为10010010==≥mV V U U A i f由此可以求出100010010)1(=⨯=+≥f A AF A因输出级才用了射级输入器,其电压放大倍数接近1,故所需用两级共射放大才能达到1000倍。
考虑到仪表对放大电路稳定性能要求较高,故采用典型的两级直接耦合双管放大单元,如图6.43所示。
其中1F R 和2F R 不加旁路电容式为了引入局部负反馈以稳定每一级的放大倍数。
1R 和4C 是去耦电路,用以消弱由于电源存在内阻而在3CC V 出现的电压波动,使它尽可能少传到1CC V 。
(3)放大管得的选择。
由于3VT 需要输出电流的最大值mA I I L LM 4.12==,为了保证不失真,要求LM E I I 23≥,因此它的射级电流mA I E 3mA 4.123≈⨯≥,故选用小功率管3DG100即可,其参数如下:mW P V U mA I CM CEO BR CM 100,45,20)(===。
因前两级放大对管子无特殊要求,为了统一起见,均采用1003DG 。
根据以上考虑,初步电路如原理图所示。
输出级到输入级的负反馈是从3VT 的射级反馈到1VT 的射级,组成电压串联负反馈的形式。
2.电路参数的计算首先要初步确定出给级的电压放大倍数,然后才能根据它们来计算出各级的电路参数。
前面已经指出双管放大单元的电压放大倍数应满足100021≥u u A A ,那么,如何分配1u A 及2u A 呢?邮电路结构可知,为了使放大电路的输入阻抗高,工作性能稳定,在第1级和第2级中都串入了1F R 和2F R 以便实现局部负反馈作用,因此它们的电压放大倍数都不会很高。
各级的电压放大倍数可初步分配为1,40,30321≈≈≈u u u A A A ,这样总的电压放大倍数120014030=⨯⨯≈u A ,略大于1000(多出的数值是为了留一定的余量)。