负反馈放大器

1模拟电子技术负反馈放大器实验报告内容包含：实验目的、实验仪器、实验原理，实验内容、实验步骤、实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等）、实验结果分析、实验思考题、实验心得。【实验目的】加深理解放大电路中引入负反馈的方法和负反馈对放大器各项性能指标的影响。【实验仪器】（1）＋12V直流电源；（2）函数信号发生器；（3）双踪示波器；（4）频率计；（5）交流毫伏表；（6）直流电压表；（7）晶体三极管3DG6×2(β＝50～100)或9011×2支；（8）电阻器、电容器若干。【实验原理】负反馈在电子电路中有着非常广泛的应用,虽然它使放大器的放大倍数降低，但能在多方面改善放大器的动态指标，如稳定放大倍数，改变输入、输出电阻，减小非线性失真和展宽通频带等。因此，几乎所有的实用放大器都带有负反馈。负反馈放大器有四种组态，即电压串联，电压并联，电流串联，电流并联。本实验以电压串联负反馈为例，分析负反馈对放大器各项性能指标的影响。1、电压串联负反馈放大器的主要性能指标图3－1为带有负反馈的两级阻容耦合放大电路，在电路中通过𝑅𝑓把输出电压𝑢𝑜（𝐶3的正极电压）引回到输入端，加在晶体管V1的发射极上，在发射极电阻R𝐹1上形成反馈电压u𝑓。根据反馈的判断法可知，它属于电压串联负反馈。2图3-1带有电压串联负反馈的两级阻容耦合放大器该负反馈放大器的主要性能指标如下：（1）闭环电压放大倍数式中：𝐴𝑉=𝑈𝑜/𝑈𝑖为基本放大器（无反馈）的电压放大倍数，即开环电压放大倍数。1+𝐴𝑉𝐹𝑉为反馈深度，它的大小决定了负反馈对放大器性能改善的程度。（2）反馈系数（3）输入电阻式中，𝑅𝑖为基本放大器的输入电阻。（4）输出电阻式中：𝑅𝑜为基本放大器的输出电阻；𝐴𝑉𝑜为基本放大器在𝑅𝐿＝∞时的电压放大倍数。2、测量基本放大器的动态参数3本实验还需测量基本放大器的动态参数。怎样实现无反馈而得到基本放大器呢？不能简单地断开反馈支路，而是要去掉反馈作用，但又要把反馈网络的影响（负载效应）考虑到基本放大器中去。为此:（1）在画基本放大器的输入回路时，因为是电压负反馈，所以可将负反馈放大器的输出端交流短路，即令𝑢𝑜＝0，此时𝑅𝑓相当于并联在R𝐹1上。（2）在画基本放大器的输出回路时，由于输入端是串联负反馈，因此需将反馈放大器的输入端（V1管的射极）开路，此时（𝑅𝑓+R𝐹1）相当于并接在输出端。可近似认为𝑅𝑓并接在输出端。根据上述规律，就可得到所要求的如图3－2所示的基本放大器。图3-2基本放大器【实验内容】1、测量静态工作点按图3－1连接实验电路，取𝑈𝐶𝐶＝＋12V，𝑢𝑖＝0，分别调𝑅𝑃1（𝑅𝑊1）、𝑅𝑃2（𝑅𝑊2）使𝐼𝐶1=0.5mA，即𝑈𝑒=0.5V，𝐼𝐶2=2mA，即𝑈𝑒=2V用直流电压表分别测量第一级、第二级的静态工作点，记入表3-1。表3-1级别𝑈𝐵/V𝑈𝐸/V𝑈𝐶/V𝐼𝐶/mA第一级1.180.5710.840.5第二级2.6627.2622、测试基本放大器的各项性能指标将实验电路按图3－2改接，即把𝑅𝑓断开后分别并在R𝐹1和R𝐿上，其它连线不动。4测量中频电压放大倍数AV，输入电阻R𝑖和输出电阻R𝑜。①以f＝1KHZ，u𝑠约8mV正弦信号输入放大器，用示波器监视输出波形𝑢𝑜，在𝑢𝑜不失真的情况下，用交流毫伏表测量𝑢𝑠、𝑢𝑖、𝑢𝐿，记入表3－2。②保持𝑢𝑠不变，断开负载电阻𝑅𝐿（注意，𝑅𝑓不要断开），测量空载时的输出电压𝑢𝑜，记入表3－2。表3-2放大器类别𝑢𝑠/mV𝑢𝑖/mV𝑢𝐿/mV𝑢𝑜/V𝐴𝑉R𝑖/kΩR𝑜/kΩ基本放大器6.23.317323.82-115811.45.3负反馈放大器9.35.84210.45-7816.62.63、测试负反馈放大器的各项性能指标将实验电路恢复为图3－1的负反馈放大电路。适当加大𝑢𝑠（约10mV），在输出波形不失真的条件下，用示波器（均方根值）测量负反馈放大器的𝑢𝑠、𝑢𝑖、𝑢𝐿，记入表3－2。*4、观察负反馈对非线性失真的改善（1）实验电路改接成基本放大器形式（按图3-2接），在输入端加入f＝1KHz的正弦信号，输出端接示波器，逐渐增大输入信号的幅度，使输出波形开始出现失真，记下此时的波形和输出电压的幅度。输出波形开始失真时：输出电压幅度为4m𝑉𝑃−𝑃（2）再将实验电路改接成负反馈放大器形式（按图3-1接），增大输入信号幅度，使输出电压幅度的大小与（1）相同，比较有负反馈时，输入、输出波形的变化。增大输入信号幅度为39m𝑉𝑃−𝑃,此时，输入波形：输出波形同上题。5【实验结果分析】1、将基本放大器和负反馈放大器动态参数的实测值和理论估算值列表进行比较。基本放大器负反馈放大器实测值理论值实测值理论值𝐴𝑉-1158-1156-78-76R𝑖/kΩ11.411.216.616.3R𝑜/kΩ5.35.12.62.4分析：实测值与理论值基本一致。2、根据实验结果，总结电压串联负反馈对放大器性能的影响。答：电压串联负反馈对放大器性能的影响：减小电压增益，增大输入电阻，减小输出电阻。展宽频带，改善放大电路的非线性失真。【思考题】1、按实验电路3－1估算放大器的静态工作点（取𝛽1＝β2＝100）。答：第一级：U𝐵=𝑅𝐵2U𝐶𝐶/(𝑅𝐵1+𝑅𝐵2)=1.71VI𝐶1≈I𝐸=U𝐸/R𝐸=0.5mAU𝐶𝐸=U𝐶𝐶-I𝐶(R𝑐+R𝐸1)=10.3V第二级：U𝐵=𝑅𝐵4U𝐶𝐶/(𝑅𝐵3+𝑅𝐵4)=1.82VI𝐶2≈I𝐸=U𝐸/R𝐸=2mAU𝐶𝐸=U𝐶𝐶-I𝐶(R𝑐+R𝐸2)=5.2V2、怎样把负反馈放大器改接成基本放大器？为什么要把𝑅𝑓并接在输入和输出端？答：对于电压串联负反馈放大器：（1）基本放大器的输入回路：因为是电压负反馈，可将负反馈放大器的输出端交流短路，即令＝0，此时相当于并联在𝑅𝐹1上。基本放大器的输出回路：由于输入端是串联负反馈，因此需将反馈放大器的输入端（管的射极）开路，此时（𝑅𝑓+𝑅𝐹1）相当于并接在输出端。可近似认为并接在输出端。（2）把𝑅𝑓并接在输入和输出端实现分压从而得到稳定的电压放大器。63、估算基本放大器的𝐴𝑉，𝑅𝑖和𝑅𝑜；估算负反馈放大器的𝐴𝑉𝑓、𝑅𝑖𝑓和𝑅𝑜𝑓，并验算它们之间的关系。答：基本放大器的𝐴𝑉=-1156，𝑅𝑖=11.2kΩ，𝑅𝑜=5.1kΩ，负反馈放大器的𝐴𝑉𝑓=-76、𝑅𝑖𝑓=16.3kΩ，𝑅𝑜𝑓=2.4kΩ.𝐴𝑉𝐴𝑉𝑓,𝑅𝑖𝑅𝑖𝑓,𝑅𝑜𝑅𝑜𝑓.4、如按深度负反馈估算，则闭环电压放大倍数𝐴𝑉𝑓＝？和测量值是否一致？为什么？答：𝐴𝑉𝑓=78.估算值与测量值是一致的。因为开环电压放大倍数𝐴𝑉足够大。5、如输入信号存在失真，能否用负反馈来改善？答：输入信号存在失真是不能恢复的，用负反馈无法改善。放大电路里非线性元件只能增加信号失真，不能把信号恢复，除非用高精度数字信号，但也不能完全消除失真。【实验心得】通过这次负反馈放大器实验，加深理解了放大电路中引入负反馈的方法和负反馈对放大器各项性能指标的影响。结合理论知识和实验操作，认识到电压串联负反馈对放大器性能的影响为使电压增益下降，增大输入电阻，减小输出电阻。