模拟电子-多级负反馈放大器的研究

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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,掌握多级集成运算放大器的工作特点。

(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。

1)测试开环和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;

2)比较电压放大倍数、输入电阻、输出电阻和通频带在开环和闭环时的差别;

3)观察负反馈对非线性失真的改善。

二.实验原理

1.基本概念

在电子电路中,将输出量的一部分或全部通过一定的电路形式作用到输入回路,用来影响其他输入量的措施称为反馈。

若反馈的结果使净输入量减小,则称之为负反馈;反之,称之为正反馈。

实验电路如下图所示,该放大电路有两级运放构成的反向比例器组成,在末级的输出端引入了反馈网络Cf,Rf2,和Rf1,构成了交流电压串联负反馈电路。

2.放大器的基本参数

1)开环参数

将反馈支路的A点与P点断开,与B点相连,便可得到开环时的放大电路。由此可测出开环时放大电路的电压放大倍数Av、输入电阻Ro、反馈网路的电压反馈系数Fv和通频带BW,即

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、输入电阻Ro、反馈网络的电压反馈系数Fv和上下限频率,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

负反馈放大电路的闭环特性的实际测量值为:

上述所得结果与开环测试时由式(2.5-3)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知真的正弦波,否则应找出原因,排除故障后再进行测量

三.实验内容

(1)实验电路图如下所示:

(2)调节J1,使开关A端与B端相连,测试电路的开环基本特性。

1)将信号发生器输出调为1kHz、20mv(峰峰值)正弦波,然后接入放大器的输入端,得到网络(未接入负载时)的波特图,如下图所示。

2)保持输入信号不变,用示波器观察输入和输出的波形。

3)接入负载RL,用示波器分别测出Vi,Vn,Vf,Vo,记入表2.5-1中。

Vi=19.997mv

Vo=3.988v

4)将负载RL开路,保持输入电压Vi的大小不变,用示波器而出输出电压V’o,记入表2.5-1中。

V’o=3.989v

5)从波特图上读出放大器的上限频率fH和下限频率fL,记入表2.5-1中。

Fl=1.154Hz

FH=59.78KHZ

6)由上述测试结果,根据式(2.5-1)算出放大电路开环时的Av,Rf,Ro和Fv的值,并由式(2.5-3)计算出放大器闭环时Avf,Rif和Rof的理论值,记入表2.5-1中。

(3)调节J1,使开关A端与P端相连,测试电路的闭环基本特性。

1)将信号发生器输出调为1kHz、20mv(峰峰值)正弦波,然后接入放大器的输入端,得到网络的波特图,如下图所示。

2)接入负载RL,逐渐增大信号Vi,使输出电压Vo达到开环时的测量值,然后用示波器分别测出Vi、Vn和Vf的值,记入表2.5-1中。

3)将负载RL开路,保持输入电压Vi的大小不变,用示波器而出输出电压V’o,记入表2.5-1中。

V’o=4.026v

4)闭环时放大器的频率特性测试同开环时的测试,即重复开环测试(5)步。

fH=104.307kHz

fL=1.266Hz

5)由上述结果并根据式(2.5-4)计算出闭环时的Avf、Rif、Rof和Fv的实际值,记入表2.5-1中。

6)由波特图测出上、下限频率,计算通频带BW。

四.实验结果

五.实验心得

第一次接触Multisim软件,开始用的时候总是会遇到很多困难,比如不知道各种元器件在哪儿进行插入,连线应怎样操作,电阻,电容等元件的名字或者数值应该怎样修改,经

过一番摸索,终于慢慢的有了头绪,画模拟电路图也更加得心应手了。

可是,当第一次连线好了以后,观看波特图时,却发现没有出现理想的波形。于是又开始检查电路,发现电路没有连错,又开始检查元器件,发现各电器元件大小也没有错,在经过仔细的检查,终于发现原来是电容的选择出现了错误。于是改正后变解决了此问题。类似的小问题出现了很多,但经过认真的学习检测都得到了解决,还是很欣慰的。接下来的实验过程就比较容易了。各种数据的记录靠截图记下,有关数据可参考截图。

根据本次试验的实验结果可以知道:带宽的提高是以牺牲增益为代价的,与课本内容相符。以后的实验中应注意二者的关系。

模拟仿真实验报告

多级负反馈放大器的研究

完成时期:2010/12/16(注:可编辑下载,若有不当之处,请指正,谢谢!)