学生实验报告

 

第二篇：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

无07    李杭   2010011147

一.实验目的

（1）通过实验，学习并初步掌握负反馈放大电路的设计及电路安装、调试方法。

（2）学习用CAD 工具PSpice（或EWB）设计较复杂电路的方法。

（3）深入理解负反馈对放大电路性能的影响。

（4）巩固放大电路主要性能指标的测度方法。

二.实验任务

按实验室给定的晶体管型号、参数以及电阻、电容系列值，设计一个负反馈电压放大电

路。其输入、输出采用电容耦合。设负载电阻2.2 RL = kΩ ，信号源内阻50 R S= Ω。

主要性能要求如下：

三.实验原理

（1）负反馈的类型

根据输入端基本放大电路和反馈网络的连接方式有并联和串联2 种，输出端取样方式

有电压取样和电流取样2 种，所以负反馈放大电路有4 种类型，即：电压串联负反馈、电

压并联负反馈、电流串联负反馈、电流并联负反馈。

（2）负反馈对放大电路性能的影响

①负反馈降低增益

②负反馈提高增益稳定性

③负反馈影响输入输出电阻

④负反馈展宽频带

⑤负反馈改善非线性失真

（3）消除自激的方法

①加入补偿电容。

缺点：对放大电路的频率响应的影响很大。只是要想实现放大电路的稳定，必然要牺牲一部分频带的指标。

②在射极跟随器的基极串入电阻抵消负阻效应。对放大电路的频率特性有影响。

判断是否是由于负阻效应引起的振荡可以把示波器的探头的衰减器从´1档变为´10档，如果振荡减弱即是由于负阻引起的。

③电路要有良好的接地，尽量加粗接地线，消除干扰信号通过地线引起的影响。这个方法只对设计印刷电路板有指导作用。

④插入电源去耦电路，抵消反馈的影响。这种方法是最有效的，且是对放大电路的性能指标影响最小的。

⑤消除外界干扰。

如果前面的措施都解决不了的时候，就要考虑振荡的根源不是出自于自身，而是由外界传入的。如果邻居的电路也处于自激振荡状态，基本可以断定是这种原因。解决的办法是：

1）缩短连线，

2）邻居先关掉电源。如果邻居一关掉电源振荡激刻消失，那么干扰源就是来自于其人。

（3）电路方案的选择和电路设计

第一，选择反馈类型。本题要求输入电阻高，输出电阻低，应采用电压串联负反馈。

第二，初步选择反馈系数、开环增益，尽量满足深度负反馈。

第三，确定基本放大电路的级数和电路结构，选取工作点，初步设计放大电路的元器件参数。

第四，用CAD 工具仿真分析。

四.实验内容

（1）根据自己所设计的电路安装负反馈放大电路。

（2）需要时调整电路的工作点，修改元器件参数，消除可能出现的自激振荡现象等，最后

使电路指标满足设计要求。

（3）测量负反馈放大电路的性能指标。

五.注意事项

（1）电路要安装整齐，布局要合理，尽量避免连线交叉。

（2）注意电解电容的极性，避免极性接反损坏器件。

（3）若电路出现自激振荡或干拢，则应先消除它们，然后再进行调整与测试。

六.电路设计

七.pSpice仿真

1.直流工作点分析：

2.中频增益：

由图可知，中频增益约为41，符合要求。

3.开环增益：

由图可知，开环增益约为

所以反馈深度为符合要求。

4.下限截止频率：

可知下限截止频率约为2.31Hz<10Hz，符合要求。

5.上限截止频率：

由图可知，上限截止频率约为1.8MHz>1MHz。

6.输入电阻：

由图可知,输入电阻约为,符合条件

7.输出电阻：

由图可知，输出电阻约为，符合条件

8.动态范围：

由图可知，动态范围

八.实验数据与分析

（一）数据计算

1.闭环增益：

2.输入电阻： （输入端串入的电阻）

测量得其两端电压，计算得：

3.输出电阻：（输出端串入的电阻）

测量得其两端电压，计算得:

4.幅频特性：

(已知)

幅频曲线为：

由，

下限频率为，上限频率为，符合要求。

5.动态范围：

实验实际测得，与仿真近似。

（二）数据分析

       实验得到的数据与仿真结果存在一定差异，中频增益、截止频率符合的比较好，而输入输出电阻则相差大一些。上限截止频率比仿真结果高了即百KHz，这可能是由于管子本身的电容、示波器的探头以及读数等问题共同造成的。对于输出电阻，因为器材限制，我是把的电阻串入电路来计算输出电阻，而因为输出电阻本身只有几欧姆，所以测量存在较大误差。此外在测量过程中，发现产生了自激现象，后来在电路中串入一个接地电容，解决了这个问题。

九.思考题

1.在设计多级放大电路时，选取各级静态工作电流的一般原则是什么？

答：（1）考虑对增益的影响。静态工作电流影响晶体管的动态参数如，进而影响增益的大小。

       （2）考虑对动态范围的影响。静态电流的选取保证各三极管都工作于放大状态，并在叠加上交流小信号后不会进入截止区或饱和区；

2.按本实验的指标要求设计电路时，在选择负反馈放大电路的反馈类型、反馈深度、反馈深度、开环增益及基本放大电路的级数等问题上如何考虑？

答：（1）因为本实验要求输入电阻大，输出电阻小，所以应采用电压串联负反馈；

       （2）反馈深度D>10，反馈系数约为闭环增益的倒数，应小于0.025；开环增益应大于400；

       （3）级数应为3级，前两级为共发射机放大电路，以实现大增益，第三级为射极跟随器，以实现输出电阻小的要求。

3.在所设计的电路中，为消除自己振荡所加入的相位补偿电路家在什么位置最合适？为什么？在实验中确定其容量的大小的方法是什么？

答：为消除自激振荡所加入的相位补偿电容接在反馈深度最大的地方最合适。这是因为电路反馈越深，相位裕度越小，电路越容易产生自激振荡。所以，在反馈深度最大的地方接入相位补偿电容，能使得这个地方的相位裕度提高，电路的相位裕度也随之提高，从而避免自激振荡。为了保证F=1时也能满足相位裕度的要求，应舍得接入补偿电容后产生的极点频率变为，再由此确定电容的大小。

4.为了消除电源内阻和分布电容等寄生参数可能引起的寄生振荡，通常采用什么方法？

（1）为消除电源内阻引起的寄生振荡，可以：

       （i）降低直流电源的内阻，即使用内阻较低的直流稳压电源供电。

       （ii）利用RC或者LC组成去耦电路，在供电回路中实行逐级退耦，以减小在电源内阻上产生的反馈，这种方法在实际电路中应用最为广泛。

 （2）为消除分布电容引起的寄生振荡，可以：

（i）选用小的晶体管，跨导和特征频率不宜过高，否则在高频时容易产生寄生振荡。

（ii）在晶体管的基极串联一个阻值很小的电阻（几欧到几十欧），消耗部分能量，可以抑制寄生振荡。

5.有人在实验中用示波器探头的×1 挡测试输出电压波形，发现电路产生了高频自激振荡，他在探头的探针处串入一只几千欧的电阻，通过该电阻再接电路的测试点，示波器屏幕上显示波形正常（即没有高频振荡波形），试分析这是什么原因。

答：探头是有输入电阻和电容的，在高频下，探头产生一个高频极点，使附加相移变大，可能引起自激振荡。串入高电阻后，相当于使探头的输入电阻增大，也相当于对探头进行了补偿，将该极点提前，使电路在较深的负反馈下仍能满足稳定性条件，避免自激振荡的出现。

十.实验总结

1.本次试验中出现了自激现象，经过老师指导，才把自激基本消除。产生自激的原因是多种多样的，而自己的接线不够规整等也是其中的一个原因，今后的实验中一定要更规整的接线。

       2.从之前单纯的由已知电路图求解，到这次根据要求自己设计电路，我充分认识到了理论指导的重要性，只有掌握好理论知识，才不会在实际设计中不知所措。