多级负反馈放大器的研究

实验名称：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，掌握多级集成运放电路的工作特点。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的指标的测试方法。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、实验原理及概念：（1）基本概念:在电子电路中，将输出量（输出电压或输出电流）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。若反馈存在于直流通路，则称之为直流反馈；若存在于交流通路中，则称之为交流反馈。引入交流负反馈后，可以改善放大电路多方面的性能：提高放大倍数的稳定性、改变输入电阻和输出电阻、展宽通频带、减小非线性失真等。（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放大倍数VA、输入电阻iR，输出电阻oR、反馈网络的电压反馈系数VF和通频带BW，即1'1iioviiNooLofVoHLVAVVRRVVVRRVVFVBWff（2.5-1）VN为N点对地的交流电压；Vo’为负载RL开路时的输出电压；Vf为B点对地的交流电压；fH和fL分别为放大器的上、下限频率，其定义为放大器的放大倍数下降为中频放大倍数的12时的频率值，即10.707210.7072VHVIVIVLVIVIAjfAAAjfAA（2.5-2）2）闭环参数。通过开环时的放大电路的电压放大倍数、输入电阻、反馈网络的电压反馈系数和上、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、输入电阻、输出电阻和通频带BW的理论值，即'''1(1)()1(1)()1VVfVVifiVVooofVvViHfHVVfHfLfLLfVVAAAFRRAFRVRAAFVffAFBWffffAF其中：其中：（2.5-3）测量放大电路的闭环特性时，应将反馈电路的A点和B点断开、与Ｐ点相连，以构成反馈网络。此时需要适当增大输入信号电压，使输出电压达到开环时的测量值，然后分别测出对应物理量的大小，并由此得到负反馈放大电路闭环特性的即1'1iiovfiifNoofLofVofHfLfVAVVRRVVVRRVVFVBWff（2.5-4）二、实验内容：1.根据图2.5-3电路画出仿真实验电路图如图2.5-4所示。图2.5-4多级集成运放负反馈放大电路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，得到网络的波特图如图2.5-5所示图2.5-5多级集成运放网路开环波特图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LR，用示波器分别测出iV，NV，fV，oV，记入表中。4)将负载LR，保持输入电压Vi的大小不变，用示波器测出输出电压oV'。5)从波特图上读出放大器的上限频率Hf和下限频率Lf记入表中。6)由上述测试结果，测出放大电路开环时的VA，iR，oR，VF的值，计算放大器闭环时VfA，ifR和ofR的理论值，记入表中。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图2.5-6示。图2.5-6多级集成运放网路闭环波特图2)接入负载LR，放大器的频率特性测试同开环时的测试，即重逐渐增大输入信号iV，使输出电压oV达到开环时的测量值，然后用示波器分别测出iV、NV和fV的值，记入表中。3)将负载LR开路，保持输入电压iV的大小不变，用示波器分别测出oV'的值，记入表中。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。5)由上述结果计算出闭环时的VfA、ifR、ofR和VF的实际值，记入表中。6)由波特图测出上、下限频率，计算通频带BW。三、实验结果：（1）负反馈放大电路仿真测试数据𝑉𝑖mVNVmVfVmVoV'VoVVVA'VfA'VAVfAiRifR/koRofR/VF开环测试19.991003.9823.285199.2164.310997.20理论计算53.0631.2276闭环测试19.98812.69712.7041.0450.99056.149.527.4261.10.0128实验截图如下：1）开环iV及NV：2）开环fV及oV：3）闭环iV及NV：4）闭环fV及oV：（2）闭环网络的通频带：由上图可得：fLf=1.154Hz由上图可得：fHf=240.41kHz则通频带BW值为BW=240.41-0.001154=240.41kHz（3）开环网络的通频带：由上图可得：fL=1.154Hz由上图可得：fH=125.574kHz则通频带理论值为：fHf=fH(1+AVFv)=125.574kHz，fHf=fL/(1+AVFV)=1.154Hz则BW1=125.572kHz误差可能原因：波特图仪不能精确读出上、下限截止频率。