负反馈放大电路设计
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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。
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。
负反馈放大电路设计实验报告
负反馈放大电路设计实验报告
本次实验的目的是设计,组装,安装并测试具有负反馈的放大电路。
实验操作序号、实验操作的具体内容以及实验结果分别如下所示。
1.确定放大器的最小特性和参量灵敏度:从设计仿真程序中获取所需参数。
2.组装放大器:通过给定的电路原理图以及所需元件组装放大器。
3.安装放大器:将放大器安装到实验板上,并对连接线及板上元件进行连接。
4.建立反馈网络:将负反馈装置根据电路板上的原理图连接到输出和输入部分。
5.测试放大器:根据电路板上的参量灵敏度,使用台架仪器测试实际放大器的最小特性以及负反馈网络 .
实验结果表明,负反馈放大器的最小特性与预期一致,参量灵敏度也符合实验要求,可知该放大器正常运行并实现预期功能。
通过本次实验,使用者可以了解负反馈放大器的结构、特性及其灵敏度,从而掌握放大器的基础知识,能够用此技术来设计更多更复杂的电路以满足不同应用的要求。
负反馈放大电路的设计与仿真实验报告-V1【正文】负反馈放大电路的设计与仿真实验报告一、引言负反馈是现代电子学中常用的一种技术手段,可用于提高放大电路的稳定性、增加带宽、降低失真等。
本实验旨在通过设计和仿真一个负反馈放大电路,比较其与未加负反馈的放大电路的性能差异,并验证负反馈对电路的改善作用。
二、设计与仿真1.设计要求本实验设计的放大电路要求如下:①输入阻抗大于10kΩ;②输出阻抗小于1kΩ;③增益要求10倍左右;④带宽大于10kHz。
2.电路设计本实验采用非反相输入的共射极放大电路(图1),电路由电压放大和电流放大两部分构成。
图1 非反相输入共射极放大电路其中,Vi为输入信号,C1为耦合电容,R1为输入电阻,R2为电路的DC偏压电阻,Q1为NPN晶体管,Rc为集电极负载电阻,C2为旁路电容,Re为发射极电阻,VCC为电源电压,RL为输出负载电阻。
为了实现负反馈,本实验在放大电路中串联了一个反馈电阻Rf(图2)。
图2 负反馈放大电路3.电路仿真为了验证电路设计的正确性,本实验通过仿真软件Multisim对放大电路进行仿真。
结果显示,电路有很好的放大效果,输入输出波形相位相同,且波形幅值增益约为10倍。
经过仿真后,输出信号稳定,未出现失真等问题。
三、实验结果为了验证负反馈对电路的改善作用,本实验对比了带负反馈和不带负反馈两种放大电路的性能差异。
实验结果如下:1.带负反馈电路性能带入一个2V的正弦信号作为输入信号,测量输入电阻、输出电压、输出阻抗及增益等参数,结果如下:输入电阻:17.5kΩ输出电压:19.5V输出阻抗:751Ω增益:9.752.不带负反馈电路性能带入一个2V的正弦信号作为输入信号,测量输入电阻、输出电压、输出阻抗及增益等参数,结果如下:输入电阻:16.8kΩ输出电压:10.2V输出阻抗:3.04kΩ增益:5.1通过以上测量参数可知,带负反馈电路与不带负反馈电路相比,具有更高的增益、更低的输出阻抗和更好的稳定性。
MOSFET 负反馈放大电路1 设计主要内容及要求1.1 设计目的(1)掌握MOSFET 负反馈放大电路的构成、原理、与设计方法;(2)熟悉模拟元件的选择、使用方法。
1.2 基本要求(1)空载放大增益10倍,带宽>10kHz ;(2)输入电阻>ΩM 1,输出电阻Ω<16;(3)两级以上放大环节。
1.3 发挥部分(1)带宽>100kHz ;(2)差分式放大输入级;(3)其他。
2 设计过程及论文的基本要求2.1 设计过程的基本要求(1)基本部分必须完成,发挥部分可任选2 个方向;(2)符合设计要求的报告一份,其中包括逻辑电路图,实际接线图各一份;(3)设计过程的资料、草稿要求保留并随设计报告一起上交;报告的电子档需全班统一存盘上交。
2.2 课程设计论文的基本要求(1)参照毕业设计论文规范打印,文字中的小图需打印。
项目齐全、不许涂改,不少于3000 字。
图纸为A3,附录中的大图可以手绘,所有插图不允许复印。
(2)装订顺序:封面、任务书、成绩评审意见表、中文摘要、关键词、目录、 正文(设计题目、设计任务、设计思路、设计框图、各部分电路及参数计算(重 要)、工作过程分析、元器件清单、主要器件介绍)、小结、参考文献、附录(逻 辑电路图与实际接线图)。
摘要场效应管是一种利用电场效应来控制其电流大小的半导体器件。
这种器件不仅兼有体积小,重量轻,寿命长等特点,而且还有输入阻抗高,噪声低,热稳定性好等优点,因而获得广泛的应用,尤其是MOSFET在大规模和超大规模集成电路中占有重要地位。
小信号MOSFET主要用于模拟电路的信号放大和阻抗变换,近年来,功率MOSFET广泛地应用于电源、计算机及外设(软、硬盘驱动器、打印机、扫描器等)、消费类电子产品、通信装置、汽车电子及工业控制等领域。
使净输入信号量比没有引入反馈是减小了,这种反馈叫做负反馈。
三极管是放大电路最重要的组成之一,为了增强微弱信号,几乎每个电子系统都要用到放大!关键词MOSFET,负反馈,三极管目录课程设计任务书................................................................................................ 错误!未定义书签。
实验项目名称:负反馈放大电路的设计、测试与调节一、实验目的1、掌握负反馈电路的设计原理、各性能指标的调试原理。
2、加深理解负反馈对电路性能指标的影响。
3、掌握用正弦测试方法对负反馈放大器性能的测量。
二、实验原理1、所谓负反馈放大器就是放大器的输出信号(输入电压或者输出电流)送入一个称为反馈网络的附加电路后在放大器的输入端产生反馈信号,该反馈信号与放大器原来的输入信号(如源电压、源电流)共同控制放大器的输入,这样就构成了反馈放大器。
单环的理想反馈模型如下图所示,它由理想基本放大器和理想反馈网络再加一个求和环节构成。
求和环节反馈信号使放大器的输入减弱称为负反馈,反馈信号使放大器的输入信号增强称为正反馈。
在上图所示的理想模型中,取样信号可以是电压,也可以是电流,所以有电压取样和电流取样两种方式。
在求和环节,X s,X f和X i既可以全为电压,也可以全为电流,所以又电压求和与电流求和两种方式。
将取样方式和求和方式组合便可构成四种负反馈类型:电压取样电压求和负反馈(电压串联负反馈)、电压取样电流求和负反馈(电压并联负反馈)、电流取样电压求和负反馈(电流串联负反馈)、以及电流取样电流求和负反馈(电流并联负反馈)。
2、实验电路三、实验内容1、设置静态工作点令V cc=+12V,调节R w,使放大器第一级工作点V E1=1.6V,用数字万用表测量各管脚电压并记录于表中。
静态工作点的测试2、放大倍数及反馈深度的测量调整函数发生器,输入正弦信号U m =5mV ,f=1kHz ,测量输出电压U of ,计算反馈深度。
负反馈放大倍数的分析3、 输入电阻和输出电阻的测量两次电压法测输入电阻:输出电阻的测量两次电压法测输出电阻:输出电阻的测量输入U i=1mV的交流小信号,进行测试如下:四、实验结论(1)对该电路进行静态工作点的测试,由测量数据可知:对于晶体管T1,V BE1=V B1-V E1=0.64V,V CE1=V C1V E1=6.95V;对于晶体管T2,V BE2=V B2V E2=0.65V,V CE2=V C2V E2=5.60V。
负反馈放大电路设计摘要:电子技术是一门实践性很强的课程,加强工程训练,特别是技能的培养,对于培养工程人员的素质和能力具有十分重要的作用。
电子技术课程设计是一个重要的实践环节,它包括选择课题、电子电路设计、组装、调试和编写总结报告等实践内容。
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、扩展通频带等,所以在实用放大器中几乎都引入负反馈。
负反馈放大电路是由基本放大电路和负反馈网络组成。
由电阻、电容、二极管、三极管等分立元件构成共基极、共发射极、公集电极等基本放大电路。
将输出信号的一部分或全部引回到输入端并使输入信号减小的某种电路称为负反馈网络。
经过布线、焊接、调试等工作后负反馈放大电路成形。
一、设计任务与要求用分离元器件设计一个交流放大电路,用于只是仪表中放大弱信号,具体指标如下:(1)工作频率:(2)信号源:Ui≥10mV(有效值),内阻Rs=50Ω。
(3)输出要求:U0≥1V(有效值),输出电阻小于10Ω,输出电流I0≤1mA(有效值)。
(4)输入要求:输入电阻大于20KΩ。
(5)工作稳定性:当电路元器件改变时,若ΔAu/Au=10%,则ΔAuf<1%。
二.设计图文论证一、设计框图图中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)二、反馈的方式选择根据负载的要求及信号情况来选择反馈方式.在负载变化的情况下.要求放大电路定压输出时,就需要电压负反馈: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出电阻而定。
当要求放大电路具有高的输入电阻是,宜采用串联反馈:当要求放大电路具有底的输入电阻是,宜采用并联反馈。
如仅仅为了提高输入电阻,降低输出电阻时,宜采用射极输出器。
三、放大管的选择如果放大电路的极数多,而输入信号很弱(微伏级),必须考虑输入几件放大管的噪音所产生的影响,为此前置放大级应选用底噪声的管子。
当要求放大电路的频带很宽时,应选用截止频率较高的管子。
从集电级损耗的角度出发,由于前几级放大的输入较小,可选用pcm 小的管子,其静态工作点要选得底一些(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pcm大的管子四、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,然后确定所需的Af。
确定了A的数值,放大电路的级数大致可用下列原则来确定:几十至几百倍左右采用一级或两级,几百至千倍采用两级或三级,几千倍以上采用三级或四级(射极输出极不计,因其A约等于零一般情况下很少采用四级以上,因为这将给施加反馈后的补偿工作带来很大的困难,但反馈只加在两级之间也是可以的。
一般情况下很少采用四级以上,因为这将给施加反馈后的补偿工作带来很大的困难,但反馈只加在两级之间也是可以的。
五、电路的确定(1)输入级。
输入级采用什么电路主要取决于信号源的特点。
如果信号源不允许取较大的电流。
则输入级应具高的输入电阻,那么以采用射级输出器为宜。
如要求有特别高的输入电阻(ri<4MΩ),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底的输入电阻,则可采用电压并联反馈放大电路。
如果无特殊要求,可选择共射放大电路。
输入级的放大管的静态工作点一般取IE 1mA,UCE=(1~2)V。
(2)中间级。
中间级主要是积累电压级电流放大倍数,多采用共射放大β电路,而且采用大的管子。
其静态工作点一般为IE =(1~3)mA, UCE=(1~5)V。
(3)输出级。
输出级采用什么样的电路主要决定于负载的要求。
如负载电阻较大(几千欧左右),而且主要是输出电压,则可采用共射电路;反之,如负载为低阻,且在较大范围内变化时,则采用射级输出器。
如果负载需要进行阻抗匹配,可用变压器输出。
因输出级的输出电流都较大,其静态工作点的选择要比中间级高,具体数值要视输出电压和输出电流的大小而定。
方案一该设计采用集成运算放大器以上即是电路图。
移动R2可以达到使得A3获得预期的的放大功效。
(1)方案采用集成运算放大器形成电压串联负反馈放大电路。
Ri>10^12Ω,Ro<1Ω,BW=50KHz,闭环放大倍数AF>100。
(2)反馈元件R,起到反馈作用,增强电路稳定性。
F(3)该电路设计有一定的缺陷性,电路也比较简单不适用于学生设计操作,故此方案待定。
方案二此方案采用INA 102输入失调调节(1)此方案采用INA 102集成电路,是经过封装的元器件。
(2)其技术指标是Ri=10^4kΩ,BW=3000KHz,并可以放大1倍,10倍,100倍,1000倍,能完成预期的目的。
(3)此方案操作是高度的集成化的元器件完成的,故我们在实验中不需要太高的技术要求,我们对此方案待定。
方案三采用个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 ifr r从放大性能稳定度确定反馈深度,ufuf 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:i o F U U A ≥(3)在R 1f 和R 2f 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比较在以上三个个方案中比较选择一个最终确定方案方案一是采用集成运放块连的电路,方案二是基于集成块的电路,方案三是采用三极管的电路。
虽然方案一的电路不是很复杂,然后也能完成预期的目的。
但是成本比较高。
方案二电路是高度集成化的,不具有很高的操作性能。
方案三的电路虽然最为复杂,但是元器件的成本较低,也具有一定的操作性。
综上所述,我们采用方案三的方案来进行我们这次试验。
多级放大电路设计一、第一级确定第1级的电路参数.电路如图所示为了提高输入电阻而又不致使放大电路倍数太底,应取I E1=0.5mA ,并选501=β,则Ω≈++=++='k I U r r E T b b be 95.25.026)150(300)1(111β利用同样的原则,可得]11[)1(111111111111E be C be F be C U R r R r R r R A ⋅+'⋅≈++'⋅=ββββ,为了获得高输入电阻,而且希望A u1也不太小,并与第2级的阻值一致以减少元件的种类,取R F1=51Ω,代入A u1=30,可求得 Ω='K R C 3.31,再利用211//i C C r R R =',求出R C1=15K Ω。
为了计算R E1,U EI =1V ,再利用I E1(R F1+R E1)=1 得出Ω=-=-=K R I R F E E 95.105.05.011111选R E1为2k Ω。
为了计算R B1,可先求uA mA I I C B 1001.0111===β由此可得Ω=+-⨯=-=K I U U R B B E B 5101.0)7.01(12.21121,所以选51K Ω。
为了确定去耦电阻R 1,需要求出V U R U U BE F E C 95.22221=+⨯=再利用)(1111C C CC C R R I V U +-=,可求得R 1=3.1K Ω,取R 1为3.3K Ω。
为了减少元器件的种类,C 1 选用10uF,C E1及C E2选用100uF ,均为电解电容。
二、第二级确定第二级的电路参数。
电路图如图所示为了稳定放大倍数,在电路中引入R F2=51Ω,由此可求出这级的电压放大倍数Au2 因为I E2=1mA,且502=β,所以Ω≈++=++='K I I U r r E E T b b be 63.126)150(300)1(22222β又由于预先规定了A u2=40,R F2=51Ω,代入A u2d 公式则得051.06.3016.30402⨯+=C R 由此可以解得Ω='k R C 35.32。
在利用222//L C C R R R ='代入R L2=6.6K Ω则226.66.635.3C C R R +⨯=由此可求Ω=k R C 8.62。
选mA I V U C CE 1,32==,则由2)222)(CE E F C C CC U R R R I V +++=可得3)051.08.6(1122+++⨯=E R 。
由此可以得出R E2=2.15k Ω,取R E2=2.2k Ω。
第二级的输入电阻可以计算如下Ω=⨯+=++=k R r r F be i 23.4051.05163.1)1(2222β三、第三级.计算.由于输出电压U o =1V(有效值),输出电流I o =1mA(有效值),故负载电阻Ω==k Io UoR L 1(1) 确定R E3及Vcc 。
在射级输出器中,一般根据R E =(1~2)R L 来选择 R E ,取系数为2,则R E3=2R L =2KΩ,R ’L =R E3∥R L =667Ω. 在图6.44中,取I cmin =1mA,U cmin =1V ,可以求出mA R U I I LLp C E 12.3667.012'min 3=⨯=+=V R I U U V E LP C CC 64.8212.34.1133min min =⨯++=⨯++=式中,ULP 是输出负载电压峰值。
为了留有余量,取I E3=3.5mA,V CC =12V;由此可以求出U E3=I E3R E3=3.5ⅹ2=7V .(2)确定R B31及R B32。
为了计算R B31及R B32,首先要求出 U B3及I B3,由图6.44可知,U B3=U E3+U BE3=7+0.7=7.7V 。
选用b3=50的管子,则mA b I I C B 07.0505.3333==≈选用I RB =(5~10) I B3=0.35~0.7mA,为了提高本级输入电阻,取0.35mA ,则得Ω===k IRb Ub Rb 235.07.7331Ω=-=-=k I r b Ub Vcc Rb 3.1235.0/)7.712(/)(32式中忽略了r be3的影响。