负反馈放大电路实验设计

题目：负反馈放大电路实验设计

高宏涛

兰州城市学院培黎工程技术学院物理072班，电子信息科学与技术专业，甘肃 兰州730070

摘要：此课题的设计是根据技术要求来确定放大电路的结构，级数，电路元器件的参数机型号，然后通过

实验调试调试来实现的，并且由技术输出电流Iom<<1MA的小电流和输入电阻Ro>>20K的大电阻，所以我采用的是电压串联负反馈，我设计的放大电路主要是为了提高增益的稳定性，减小电路引起的非线性失真，放大倍数的稳定性提高，通频带展宽，内部噪声减小。负反馈放大电路在实际应用中极为广泛，电路形式繁多，根据反馈电路与输出电路，输入电路的连接方式不同，稳定的对象和稳定的程度也有所不同，需要进行具体分析。一般来说要稳定直流量，应引入直流负反馈；要改善交流特性，应引入交流负反馈；在负载变化时，若想使输出电压稳定，应引入电压负反馈；若想使输出电流稳定，应引入电流负反馈。而放大器中的反馈就是将输出信号取出一部分或全部送回到放大电路的输入回路，与原输入信号相加或相减后再作用到放大电路的输入端。反馈信号的传输是反向传输。所以，放大电路无反馈也称开环，放大电路有反馈也称闭环。特别是放大电路引入负反馈可大大改善放大倍数的稳定性。

关键词：基本放大电路；负反馈；输入阻抗；输出阻抗；

1、引言

反馈也称为“回授”，广泛应用于各个领域。例如，在行政管理中，通过对执行部门工作效果（输出）的调研，以便修订政策（输入）；在商业活动中，通过对商品销售（输出）的调研进货渠道及进货数量（输入）；在控制系统中，通过对执行机构偏移量（输出量）的监测来修正系统的输入量；等等。上述例子表明，反馈的目的是通过对输入的影响来改善系统的运行状况及控制效果。

负反馈在电子线路中有着非常广泛的应用，采用负反馈是以降低放大倍数为代价的，目的是为了改善放大电路的工作性能，如稳定放大倍数、改变输入和输出电阻、减少非线性失真、展宽通频带等，所以在实用放大器中几乎都引入负反馈。反馈类型较多，如串联、并联反馈；电流、电压反馈；直流、交流反馈及正、负反馈等不同类型的反馈。 2、反馈及负反馈的定义

所谓反馈，就是将放大电路输出量（电压或电流）的一部分或全部通过反馈网络，以一定的方式回送到输入回路，并影响输入量（电压或电流）和输出量，这种电压或电流的回送称为反馈，引入反馈的放大电路称为反馈放大电路。负反馈是指使放大电路的净输入量减小的反馈。由于反馈的结果影响了净输入量，因而必然影响输出量。所以，根据输出量的变化也可以区分反馈的极性，使输出量的变化减小的为负反馈。 3、负反馈放大电路的作用及其判断方法 3.1负反馈放大电路的作用

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，但能在许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，减少非线性失真和

第 1 页 共 9 页

展宽频带等，几乎所有的实用放大器都引入了负反馈。负反馈用于各种放大电路，其主要用于稳定静态工作点、稳定放大倍数、防止自激振荡、补偿温度漂移等。在降低放大倍数的条件下：

①．稳定静态工作点：受环境如温度变化的影响小； ②．增大输入电阻：减轻前级的负载； ③．减小输出电阻：可以带更多的负载； ④．减小非线性失真和展宽通频带等。 3.2反馈类型及判断

3.2.1负反馈放大器有四种组态

电压串联，电压并联，电流串联，电流并联。本实验以电压串联为例，分析负反馈对放大器各项性能指标的影响。

若反馈的结果使输出量的变化（或净输入量）减小，则称之为负反馈；反之，则称为正反馈。若反馈只存在于直流通路，则称之为直流反馈；若反馈只存在于交流通路，则称之为交流反馈；若反馈既存在于直流通路又存在于交流通路，则称之为交，直流反馈。若反馈量与输出电压成正比则称为电压反馈；若反馈量与输出电流成正比则称为电流反馈。若输入量，反馈量和净输入量以电压形式相叠加，则称之为串联反馈；若输入量，反馈量和净输入量以电流形式相叠加，则称之为并联反馈。 3.2.2反馈组态的判断

①．有，无反馈的判断。看输入，输出回路之间是否存在反馈通路，即有无起联系作用的反馈元件，若有则存在反馈，否则没有反馈。（如图3-2-1、3-2-2所示）

图3-2-1 无反馈 图3-2-2 有反馈

②．正，负反馈的判别。用瞬时极性法（设瞬时输入极性，看反馈效果）来判断。先设输入信号的瞬时极性为“+”或“-”，再标出电路中各有关点对地的交流瞬时极性，然后观察放大电路的净输入信号是增强还是削弱，增强的为正反馈，削弱的为负反馈。（如图3-2-3、3-2-4所示）

第 2 页 共 9 页

图3-2-3 图3-2-4

电流串联负反馈 ③．交，直流反馈的判断。电路中存在反馈，如果反馈信号仅有直流成分，则为直流反馈，如果反馈信号仅有交流成分，则为交流反馈，当反馈信号中交，直流成分兼而有之，则为交直流反馈。（如图3-2-5、3-2-6所示）

图3-2-5交流反馈 图3-2-6直流反馈

④．电压反馈和电流反馈的判断。若反馈信号是取自输出电压信号，则称为电压反馈；若反馈信号是取自输出电流信号，则称为电流反馈。判断方法可采用负载Rl短路法，即当

Rl=0时，输出电压比为零，若此时反馈信号也等于零，则为电压反馈；当Rl=0时，若反

馈信号不等于零，则为电流反馈。（如图3-2-7、3-2-8所示）

图3-2-7电压串联负反馈电路 图3-2-8 电流并联负反馈电路

第 3 页 共 9 页

⑤．串联反馈和并联反馈的判别。令输入回路反馈节点对地短路，若输入信号存在则为串联反馈；若输入信号不存在则为并联反馈。从电路结构来看，输入信号与反馈信号加在放大电路的不同输入端为串联反馈；输入信号与反馈信号并接在同一输入端上为并联反馈。（如图3-2-9、3-2-10所示）

图3-2-9 串联反馈 图3-2-10并联反馈 4、实验目的

①．加深理解反馈放大电路的工作原理及负反馈对放大电路性能的影响。 ②．学习反馈放大电路性能的测量与测试方法。 ③．掌握放大电路开环与闭环特性的测量方法。 ④．进一步熟悉常用电子仪器的使用方法。

5、负反馈放大电路的原理

放大电路引入负反馈后，放大倍数要下降1+AF倍，但稳定性也提高了1+AF倍，即

Af?A

1?AFdAfAf?1dA ?1?AFA1+AF是负反馈放大电路的反馈深度，反映着负反馈对电路指标的影响程度。例如，负反馈可以使通频带展宽1+AF倍，是非线性失真和噪声干扰减小1+AF倍。1+AF越大，这种影响越深。A是考虑反馈网络负载效应时，负载放大电路中基本放大电路的放大倍数，也称为开环放大倍数。Af是负反馈放大电路的闭环放大倍数。显然，A越大，反馈效果越明显。当电路满足深度负反馈条件1+AF?1时，可以认为Af?1 即电路的闭环放大倍数仅与反F馈系数F有关，而与基本放大电路中的一些不稳定因素基本无关。

根据负反馈网络与基本放放大电路连接方式的不同，负反馈电路分为电压串联，电压并联，电流串联，电流并联四种组态。对于不同的反馈组态，开环放大倍数A，反馈系数F，闭环放大倍数Af的物理含义不同，对电路指标的影响也不同。例如，电压负反馈使环内输出电阻减小1?AF倍，串联负反馈使环内输入电阻增加1+AF倍，并联负反馈使环内输入电阻减小1+AF倍。其中，A是基本放大电路的空载放大倍数，A是基本放大电路的带载放大倍数。

本实验主要通过电压串联负反馈电路，分析反馈网络对放大电路交流特性的影响。实验

''第 4 页 共 9 页

原理图如图5-1所示，器基本放大电路由两级共射电路组成，反馈网络由电阻Rf，Rt2和C1电容组成，反馈系数为F?UfUO

图5-1

图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引回输入端，加在晶体管T1的发射极上，在发射极电阻Rf1上形成反馈电压Uf。根据反馈的判断方法可知，它属于电压串联负反馈。 5.1闭环电压放大倍数

Avf?Av

1?AVFv其中Av?UoUi----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-------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。

5.2反馈系数

Fv?RF1Rf?RF15.3输入电阻

Rif?(1?AvFv)Ri

5.4输出电阻

Rof??Ro

1?AvoFVRi基本放大电路的输入电阻

第 5 页 共 9 页

本实验还需要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入端交流短路，即令u0?0，此时Rf相当于并联在Rf2上。

2）在画基本放大器的输出回路时，由于输入端时串联负反馈，因此需将反馈放大器的输出回路的输入端（T1管的射极）开路，此时（Rf?Rf1）相当于并联在输出端。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5-2所示的基本放大器。

图5-2 6、实验设备与器件

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（??50~100）或9011?2电阻器、电容器若干。 7、实验内容

7.1测量静态工作点

按图5-1连接实验电路，取Ucc??12V,Ui?0，用直流电压表分别测量第一级，第二级的静态工作低点，记入表5-1中。

第 6 页 共 9 页

表5-1

7.2 测量基本放大器的各项性能指标

将实验电路按图5-2改接，即把Rf断开后分别并在Rf1和Rl上，其它连线不动。 1） 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等于1KHZ, Us约5毫伏正弦信号输入放大器，用示波器监视输出波形Ud，在Ud不失真的情况下，用交流毫伏表测量Us、UI、Ul，记入表5-2. 表5-2

② 保持Us不变，断开负载电阻Rl（注意，Rp不要断开），测量空载时的输出电压Ud，计入表5-2. 2） 测量通频带

接上RL，保持1）中的Us不变，然后增加和减小输入信号的频率，找出上、下限频率fh和

f1，记入表5-3.

7.3 测试负反馈放大器的各项性能指标

将实验电路恢复为图4-1的负反馈放大器。适当加大Us（约10mv），在输出波形不失真的条件下，测量负反馈放大器的Avf、Rif和Rof，记入表4-2；测量fh和fl，计入表5-3

第 7 页 共 9 页

表5-3

7.4研究负反馈对放大器电压放大倍数稳定性的影响

当电源电压Vcc由+12V降低到+9V（或增加到+15）时，保持1的静态工作点，分别测量相应的Av和Ace，按下列公式计算电压放大倍数的稳定度，并进行比较，得出结论

Av(?12V)?Av(?9V)?100%?25%

AV(?12V)7.5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，在输入端加入f等于1KHZ的正弦信号，输出端接示波器，逐渐增大信号的幅度，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。 2）再将实验电路改接成负反馈放大器形式，增大输入信号幅度，使输出电压幅度的大小与1）相同，比较引入负反馈时，输出波形的变化。 8、预习要求

1.复习教材中有关负反馈放大器的内容

2.按实验电路4-1估算放大器的静态工作点（取?1于?2等于100）

3.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？ 4.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，并检验它们之间的关系。

5.如电流深度负反馈估算，则闭环电压放大倍数AVF??和测量值是否一致？为什么？ 6.如输入信号存在失真，能否用负反馈来改善？

7.怎样判断放大器是否存在自激振荡？如何进行消振？ 9、负反馈放大电路操作注意事项

以阻容耦合电压串联负反馈为例．对一些文献资料所介绍的实验方法、实验方案、实验电路进行了分析与探讨，指出了所存在的某些错误问题。主要分析讨论了考虑和不考虑反馈网络负载作用时无反馈基本放大电路的差别、输入输出耦合电容位于反馈环路内外时的低频特性的差别、反馈电容的取值要求及反馈电阻直接和负载电阻连接影响静态工作点的问题。通过分析与探讨，完善了实验电路及实验方法。 10、实验报告的要求

① 整理实验数据并根据所测的数据进行必要的计算。 ② 总结负反馈对放大器性能方面有哪些改善。

第 8 页 共 9 页

③ 在测静态工作点时，发现用万用表直接测Vbe和用万用表分别测Vb、Ve，然后计算。

Vbe?Vb?Ve，两者相差不少,分析其原因。另外，用万用表不同量程的直流电压挡测出的Vbe值相差也很大，小量程测的值小，大量程测的值大，试分析其原因。小量程测的准确些

还是大量程测的准确些？ 11、实验总结及分析

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。 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。 ①直流负反馈能稳定放大电路的静态工作点。

②交流负反馈能改善放大电路的动态性能，如能稳定放大倍数，展宽频带，减小非线性失真，抑制放大电路内部的干扰和噪声等。

③电压负反馈能稳定输出电压，能使输出电阻减小，提高了带负载能力；电流负反馈能稳定输出电流，但使输出电阻增大。

④串联负反馈能使输入电阻增大，减小向信号源索取的电流；并联负反馈使输入电阻减小。

通过以上实验可以得到，几乎所有的实用的放大电路中都要引入负反馈。反馈是指把输出电压或输出的一部分或全部通过反馈网络，用一定的方式送回到放大电路的输入回路，以影响输入电量的过程。反馈网络与基本放大电路一起组成一个闭合环路。通常假设反馈环内的信号是单向传输的，即信号从输入的正向传输只经过基本放大电路，反馈网络的正向传输作用被忽略；而信号从输出到输入的反向传输只经过反馈网络，基本放大电路的反向传输作用被忽略。判断，分析，计算反馈放大电路时都要用到这个合理的设定。

参考文献

[1] 王传新主编.电子技术基础实验—分析，调试，综合设计[M].高等教育出版社2007. [2] 严雪萍，蒋彦主编 .模拟电子技术实验教程[M] .化学工业出版社2008.

[3] 安兵菊主编;刘勇,高妙,任文霞,蔡明伟参编.电子技术基础实验及课程设计[M].机械工业 出版社2008.

[4]华成英，童诗白主编.模拟电子技术基础（第四版）[M].高等教育出版社.2007. [5]刘志军.模拟电路基础实验教程[M].北京：清华大学出版社.2005. .

第 9 页 共 9 页

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/x46f.html