实验三负反馈放大器的设计与调测

实验三负反馈放大器的设计与调测实验目的实验原理与设计方法实验内容及要求实验仪器实验思考题预习要求与实验报告一二三四五六一实验目的1．研究负反馈对放大器性能的影响。2.根据技术指标，设计电压并联负反馈放大器。3.了解集成运放LM324的使用。二实验原理与设计方法1．将放大器输出信号（电压或电流）的一部分或全部，通过一定的方式送回到它的输入端，称为反馈。如图3.1所示。VVOAiF图3.1反馈的分类（1）若引回的反馈信号使净输入信号减小，导致放大器的放大倍数降低，这种反馈称为负反馈；若反馈信号使净输入信号加强，导致放大器的放大倍数增大，则为正反馈。（2）若反馈信号取自于输出电压则是电压反馈;若反馈信号取自于电流反馈。判别方法是把输出端短路，如果反馈消失则为电压反馈，见图3.2（a）；如果反馈没有消失，则是电流反馈，见图3.2（b），图中Rf为反馈元件。RRRLfVV0fRRLfVVf0放大器A放大器A(a)电压反馈（b）电流反馈图3.2电压反馈和电流反馈方框图（3）若放大器的输入电压Vi是由输入信号Vi’和反馈信号Vf串联而成则称为串联反馈，见图3.3（a）。若放大器的输入电流ii’是反馈电流if与输入信号电流ii并联而组成的称为并联反馈，见图3.3（b）。iifVVV反馈电路F放大器Aiif,iii,放大器A反馈电路F（a）串联反馈（b）并联反馈图3.3串联和并联反馈方框图（a）电压串联负反馈（b）电流串联负反馈图3.4负反馈电路（c）电压并联负反馈（d）电流并联负反馈2．放大器引入负反馈后，使其性能指标参数得到改善。（1）对放大倍数的影响负反馈电路放大倍数的一般关系式由（3.1）式可见，当放大器引入负反馈后，使放大倍数下降了1+AvF倍，但放大倍数的稳定性都提高了1+AvF倍。通常称1+AvF为反馈深度。当1+AvF≥1时,则,说明在深度负反馈时，放大倍数几乎与电路其它参数无关。1VVfVAAAF(3.1)1VFAF（2）对非线性失真及噪声的影响当电路中加入负反馈后，放大电路的非线性失真将减小1+AvF倍。（3）对放大器稳定性的影响由于晶体管参数及电源电压等的变化，都会引起放大器的输出电压（或电流）的变化。引入负反馈后，若输入电压（或电流）增大，则反馈信号亦增大，促使输入信号减小，导致输出趋于减弱，从而起到自动调节输出的作用。对Avf的表达式求导可得数量关系为：可见，放大电路引入负反馈后，使放大倍数的稳定度提高了1+AvF倍。11VfVVfVVdAdAAAFA（4）对通频带的影响引入负反馈后，其通频带提高了倍，V1+AF（5）对输入、输出阻抗的影响不同的反馈形式对放大器的影响不一样，输入电位的变化只取决于输入端反馈连接方式（串联还是并联），而输出电阻的变化只跟取得反馈的方法（电压还是电流）有关。串联负反馈使输入阻抗增加，并联负反馈使输入阻抗减小。电压负反馈使输出阻抗减小，电流负反馈使输出阻抗增加。三.实验内容及要求1.基本要求用LM324构成二级电压并联负反馈放大器。其中第一级为同相输入放大电路，电压放大倍数为4，第二级为反相输入放大电路，电压放大倍数为5。给定条件：电源电压±12V，第一级放大器输入端电阻为R1=10KΩ，级间负反馈电阻Rf=75KΩ，负载RL=2KΩ。2.扩展要求用LM324构成二级电压串联负反馈放大器，Avf=10，Rif=20KΩ，Rof=1KΩ。3实验测试内容1.安装自行设计的电路，无误后再加直流电源。2.将输入信号短路，测量第一级输出与第二级输出静态电压是否近似为零，若相差太大，应检查电路连接是否有误或元件损坏。3.测试无负反馈与有负反馈两种情况下二级放大器的电压放大倍数、输入阻抗、输出阻抗。4.用点频法测试无负反馈与有负反馈两种情况下二级放大电路的通频带。*5.在通频带内选择一个频率的输入信号、无负反馈时加大输入信号使输出产生非线性失真，然后加负反馈观察非线性失真是否得到有效的改善。四、实验仪器1．直流稳压电源1台2．函数信号发生器1台3．双踪示波器1台4．晶体管毫伏表1台5．万用表1只预习要求与实验报告1．复习负反馈放大器有关理论知识。2.用EDA技术对电路进行仿真，将仿真结果与实验结果相比较。3．自拟实验步骤及测量数据记录表格。4．写出设计过程并绘出电路图。5．在同一座标纸上绘出放大电路有无负反馈时的频率特性曲线。6．分析讨论电压并联负反馈对放大器性能有何影响。七实验思考题1.负反馈改善非线性失真的前提是什么？2.负反馈放大器的反馈深度决定了电路性能的改善程度，但是否是反馈深度越大越好，为什么？3.放大电路中只能引入负反馈吗?放大电路引入正反馈能改善性能吗?