负反馈放大电路实验报告
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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10sosfUUAu。
（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；Rf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Rg3选择910kΩ，Rg1、Rg2应大于100kΩ；C1～C3容量为10μF，Ce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Rf，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。
3.3kΩ
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（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）
VCC12VRb115k¦¸Rb241kΩRc3.3k¦¸Rs4kΩRf100k¦¸Re1.2k¦¸C110uFC210uFC310uFQ1MRF9011LT1_A*1Ce47uF2Q22N5486Rg2300kΩRg1300kΩRg3910k¦¸Rf1100k¦¸56VCCXFG1XSC1ABCDGT3R1100k¦¸J1Key = A 9780V10 V
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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，4.2sRk，使得静态工作点满足：IDQ约为2mA，UGDQ
< - 4V。记录并计算电路参数及静态工作点的相关数据（IDQ，UGSQ，UA，US、UGDQ）。
实验中，静态工作点调整，实际4sRk
IDQ UGSQ UA US UGDQ
测量值 2.14mA -3.33V 5.25V 8.58V -6.75V
第二级电路：通过调节Rb2，240bRk，使得静态工作点满足：ICQ约为2mA，UCEQ
= 2～3V。记录电路参数及静态工作点的相关数据（ICQ，UCEQ）。
实验中，静态工作点调整，实际241bRk
ICQ UCEQ
测量值 2.05mA 2.78V
c. 动态参数的调试
输入正弦信号Us，幅度为10mV，频率为10kHz，测量并记录电路的电压放大倍数so11UUAu、soUUAu、输入电阻Ri和输出电阻Ro。
电压放大倍数：（直接用示波器测量输入输出电压幅值）
o1U sU oU 1uA uA
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测量值 7.8mV 10mV -1.57V 0.78 -157
输入电阻：
测试电路：
VCC12VRb115k¦¸Rb241kΩRc3.3k¦¸Rs4kΩRf100k¦¸Re1.2k¦¸C110uFC210uFC310uFQ1MRF9011LT1_A*1Ce47uF2Q22N5486Rg2300kΩRg1300kΩRg3910k¦¸Rf1100k¦¸56VCCXFG1XSC1ABCDGT3R1100k¦¸J1Key = A 9780V10 V
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开关闭合、打开，分别测输出电压1oV和2oV，代入表达式：
2112oiooVRRVV
1oV 2oV iR
测量值 1.57V 0.77V 96.25kom
输出电阻：
测试电路：
VCC12VRb115k¦¸Rb241k¦¸Rc3.3k¦¸Rs4k¦¸Rf100k¦¸Re1.2k¦¸C110uFC210uFC310uFQ1MRF9011LT1_A*1Ce47uF2Q22N5486Rg2300k¦¸Rg1300k¦¸Rg3910k¦¸Rf1100k¦¸56VCCXFG1XSC1ABCDGT3R1100k¦¸J1Key = A 97V10 V
104R23k¦¸08
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记录此时的输出：0.79VolV
1.57(1)=32.960.79ooLoVRRkV（-1）k
2）两级放大电路闭环测试
在上述两级放大电路中，引入电压并联负反馈。合理选取电阻R（9.4k）的阻值，使得闭环电压放大倍数的数值约为10。
电路图：
VCC12VRb115k¦¸Rb241kΩRc3.3k¦¸Rs4kΩRe1.2k¦¸C110uFC210uFC310uFQ1MRF9011LT1_ACe47uFQ22N5486Rg2300kΩRg1300kΩRg3910k¦¸Rf100k¦¸XFG1XSC1ABCDGTR110kΩ83VCC54216790
输入正弦信号Us，幅度为100mV，频率为10kHz，测量并记录闭环电压放大倍数sosfUUAu、输入电阻Rif和输出电阻Rof。
实验中，取R=10kom。
电压放大倍数：（直接用示波器测量输入输出电压幅值）
sU oU usfA
测量值 100mV -0.95V -9.5
输入电阻：
测试电路：
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VCC12VRb115k¦¸Rb241kΩRc3.3k¦¸Rs4kΩRe1.2k¦¸C110uFC210uFC310uFQ1MRF9011LT1_ACe47uFQ22N5486Rg2300kΩRg1300kΩRg3910k¦¸Rf100k¦¸XFG1XSC1ABCDGTR110kΩ83VCC54216790
测量原理为：1iiiiVRRVV（R1此时为10kom）
记录数据：
iV iV iR
测量值 5.4mV 100mV 571om
输出电阻：
测试电路：
VCC12VRb115k¦¸Rb241k¦¸Rc3.3k¦¸Rs4k¦¸Re1.2k¦¸C110uFC210uFC310uFQ1MRF9011LT1_ACe47uFQ22N5486Rg2300k¦¸Rg1300k¦¸Rg3910k¦¸Rf100k¦¸XFG1XSC1ABCDGTR110k¦¸83VCC542167R21k¦¸09
记录此时的输出：0.75VolV
0.95(1)=0.75ooLoVRRV（-1）1k=267
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提示1：闭环测试时，需将输入端和输出端的等效负载Rf断开。
提示2：输入电阻Rif指放大电路的输入电阻，不含R。
2. 提高要求：电流并联负反馈放大电路
参考实验电路如图3所示，其中第一级为N沟道结型场效应管组成的共源放大电路；第二级为NPN型晶体管组成的共射放大电路。
输入正弦信号Us，幅度为100mV，频率为10kHz，测量并记录闭环电压放大倍数sosfUUAu、输入电阻Rif和输出电阻Rof。
图3 电流并联负反馈放大电路
电压放大倍数：（直接用示波器测量输入输出电压幅值）
sU oU usfA
测量值 100mV 0.91 9.1
输入电阻：
测试电路：
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VCC12VRb115k¦¸Rb240k¦¸Rc3.3k¦¸Rs1.2k¦¸Re21k¦¸C110uFC210uFC347uFQ1MRF9011LT1_AC447uFQ22N5486Rg910k¦¸Rf2k¦¸R13k¦¸Re1200¦¸24Rd3.6k¦¸VCC563C5100uF10XSC1ABCDGT97XFG1801
测量原理为：f1iiiiVRRVV
记录数据：
iV iV fiR
测量值 7.9mV 100mV 257om
输出电阻：
测试电路：
VCC12VRb115k¦¸Rb240k¦¸Rc3.3k¦¸Rs1.2k¦¸Re21k¦¸C110uFC210uFC347uFQ1MRF9011LT1_AC447uFQ22N5486Rg910k¦¸Rf2k¦¸R13k¦¸Re1200¦¸24Rd3.6k¦¸VCC563C5100uF10XSC1ABCDGT97XFG18R24k¦¸0C610uF111
记录此时的输出：0.50VolV
f0.91(1)(1)43.280.50ooLoVRRkkV
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四、负反馈对电路性能的影响
电压放大倍数：
负反馈电路可以稳定放大倍数，因为其放大倍数仅决定于反馈网络，但是相比开环放大电路，负反馈电路会减小电压放大倍数。
改变输入电阻：
串联负反馈增大输入电阻；并联负反馈减小输入电阻。
改变输出电阻：
电压负反馈减小输出电阻；电流负反馈增大输出电阻。
频率响应：
负反馈电路可以展宽频带。
五、思考题
1．在图2中，为了使场效应管放大电路的静态工作电流为1.5mA~2.5mA，源极电阻Rs应该在什么范围内取值？请结合仿真结果进行分析。
答：
仿真结果如下：
