负反馈放大电路实验报告

模电实验报告

实验二 由分立元件构成的负反馈放大电路

一、实验目的

1．了解N沟道结型场效应管的特性和工作原理； 2．熟悉两级放大电路的设计和调试方法； 3．理解负反馈对放大电路性能的影响。 二、实验任务

设计和实现一个由N沟道结型场效应管和NPN型晶体管组成的两级负反馈放大电路。结型场效应管的型号是2N5486，晶体管的型号是9011。 三、实验内容

1. 基本要求：利用两级放大电路构成电压并联负反馈放大电路。 （1）静态和动态参数要求

1）放大电路的静态电流IDQ和ICQ均约为2mA；结型场效应管的管压降UGDQ < - 4V，晶体管的管压降UCEQ = 2～3V；

2）开环时，两级放大电路的输入电阻要大于90kΩ，以反馈电阻作为负载时的电压放大倍数的数值 ≥ 120；

U 10。 3）闭环电压放大倍数为Ausfos

（2）参考电路

1）电压并联负反馈放大电路方框图如图1所示，R模拟信号源的内阻；Rf为反馈电阻，取值为100 kΩ。

图1 电压并联负反馈放大电路方框图

2）两级放大电路的参考电路如图2所示。图中Rg3选择910kΩ，Rg1、Rg2应大于100kΩ；C1～C3容量为10μF，Ce容量为47μF。考虑到引入电压负反馈后反馈网络的负载效应，应在放大电路的输入端和输出端分别并联反馈电阻Rf，见图2，理由详见“五 附录－2”。

图2 两级放大电路

实验时也可以采用其它电路形式构成两级放大电路。

1

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（3）实验方法与步骤 1）两级放大电路的调试

a. 电路图：（具体参数已标明）

¸

b. 静态工作点的调试

实验方法：

用数字万用表进行测量相应的静态工作点，基本的直流电路原理。

第一级电路：调整电阻参数，Rs 4.2k ，使得静态工作点满足：IDQ约为2mA，UGDQ

< - 4V。记录并计算电路参数及静态工作点的相关数据（IDQ，UGSQ，UA，US、UGDQ）。

实验中，静态工作点调整，实际Rs 4k 第二级电路：通过调节Rb2，Rb2 40k ，使得静态工作点满足：ICQ约为2mA，UCEQ

= 2～3V。记录电路参数及静态工作点的相关数据（ICQ，UCEQ）。

实验中，静态工作点调整，实际Rb2 41k

c. 动态参数的调试

输入正弦信号Us，幅度为10mV，频率为10kHz，测量并记录电路的电压放大倍数

U U 、A 、输入电阻Ri和输出电阻Ro。 Au1o1suos

2

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输入电阻： 测试电路：

¸

开关闭合、打开，分别测输出电压Vo1和Vo2，代入表达式：

Vo2

Ri R

V1Vo1o2

输出电阻： 测试电路：

¸

3

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记录此时的输出：Vol 0.79V

V1.57Ro (o 1)RL=（-1） 3k 2.96k

V0.79o

2）两级放大电路闭环测试

在上述两级放大电路中，引入电压并联负反馈。合理选取电阻R（9.4k ）的阻值，使得闭环电压放大倍数的数值约为10。

电路图：

¸

输入正弦信号Us，幅度为100mV，频率为10kHz，测量并记录闭环电压放大倍数

U 、输入电阻Rif和输出电阻Rof。 Ausfos

实验中，取R=10kom。

电压放大倍数：（直接用示波器测量输入输出电压幅值）

输入电阻： 测试电路：

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¸

Vi

测量原理为：Ri R1（R1此时为10kom）

Vi Vi

输出电阻： 测试电路：

¸

记录此时的输出：Vol 0.75V

V0.95

Ro (o 1)RL=（-1） 1k =267

V0.75o

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提示1：闭环测试时，需将输入端和输出端的等效负载Rf断开。 提示2：输入电阻Rif指放大电路的输入电阻，不含R。

2. 提高要求：电流并联负反馈放大电路

参考实验电路如图3所示，其中第一级为N沟道结型场效应管组成的共源放大电路；第二级为NPN型晶体管组成的共射放大电路。

输入正弦信号Us，幅度为100mV，频率为10kHz，测量并记录闭环电压放大倍数

U 、输入电阻Rif和输出电阻Rof。 Ausfos

图3 电流并联负反馈放大电路

输入电阻： 测试电路：

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¸

Vi

测量原理为：Rif R1

Vi Vi

输出电阻： 测试电路：

¸

记录此时的输出：Vol 0.50V

V0.91

Rof (o 1)RL ( 1) 4k 3.28k

V0.50o

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四、负反馈对电路性能的影响 电压放大倍数：

负反馈电路可以稳定放大倍数，因为其放大倍数仅决定于反馈网络，但是相比开环放大电路，负反馈电路会减小电压放大倍数。 改变输入电阻：

串联负反馈增大输入电阻；并联负反馈减小输入电阻。 改变输出电阻：

电压负反馈减小输出电阻；电流负反馈增大输出电阻。 频率响应：

负反馈电路可以展宽频带。

五、思考题

1．在图2中，为了使场效应管放大电路的静态工作电流为1.5mA~2.5mA，源极电阻Rs应该在什么范围内取值？请结合仿真结果进行分析。 答：

仿真结果如下：

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则为了使场效应管放大电路的静态工作电流为1.5mA~2.5mA，源极电阻Rs取值范围是： 3.2~5.7k

2．已知实验室配备的万用表内阻约为1MΩ，实验中调试图2所示共漏放大电路的静态工作点时，为什么通过测量A点电位来得到栅极电位，而不直接测栅极电位？

答：

因为当内阻约为1MΩ的万用表接在场效应管的栅源之间时，其内阻与场效应管的输入电阻（很大）可比，因此输入电流会部分流过万用表而改变场效应管的静态工作点，因此会改变其栅极电位，使测量结果错误。而测量A点电位时，因旁路电阻仅为150k 左右，大部分电流仍流过旁边的支路，因此并上万用表不会影响其工作状态。

六、附录

1．N沟道结型场效应管型号和主要参数

实验中采用的2N5486为N沟道结型场效应管，参数典型值为： UGS（off） =－3～－4V，IDSS ＝8～14mA。

2N5486采用TO-92封装，俯视图如图4所示。 图4 2N5486俯视图 2．反馈网络的负载效应

在图1所示电路中，反馈电阻Rf的电流

U UUUiooi

IRf

Rf

Rf

(

Rf

)

说明：Rf的电流既取自于输入信号，又取自于输出信号；即表明反馈网络对负反馈放大电路的基本放大电路具有负载效应。根据网络叠加原理，在考虑反馈网络对输入端的负载效应时，令输出量的作用为零，即输出端接地；在考虑反馈网络对输出端的负载效应时，令输入量的作用为零，即输入端接地，如图5所示。

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图5 电压并联负反馈放大电路反馈网络的负载效应

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/8gt1.html