東南大學-信息學院-2018-電子線路-模電實驗七報告

1、.東南大學模擬電子電路實驗實驗報告學號姓名2018 年5 月19日實驗名稱多級放大器的頻率補償和反饋成 績【背景知識小考察 】多級放大器由三級反相放大器組成，三級放大器的增益分別為A 1，A2 和 A3，輸出阻抗分別為Ro1 ， Ro2 和 Ro3 ，輸入阻抗無窮大，若在第二級放大器的輸入端和輸出端跨接一只電容 C ，不考慮三級反相放大器自身的極零點，將多級放大器近似為單極點系統(tǒng)，試寫出該多級放大器的傳遞函數(shù)。【一起做仿真】1. 多級放大器的基本結(jié)構(gòu)及直流工作點設(shè)計基本的多級放大器如圖 3-7-7 所示。.圖 3-7-7基本的多級放大器實驗任務(wù)：1 若輸入信號的直流電壓為2V ，通過仿真得到圖

2、3-7-7中節(jié)點 1 ，節(jié)點 2 和節(jié)點 3 的直流工作點電壓；V3 （V ）節(jié)點 1V2 （ V）節(jié)點 2V4 （V ）節(jié)點 414.4295614.429588.388492 若輸出級的NPN 管 Q2 采兩只管子并聯(lián)， 則放大器的輸出直流電壓為多少？結(jié)合仿真結(jié)果總結(jié)多級放大器各級的靜態(tài)電流配置原則。將和對比后可以發(fā)現(xiàn)， V3 的數(shù)值產(chǎn)生明顯的變化。 U3 之所以采用兩只管子，是因為這樣可以增大輸出電壓，是工作點更穩(wěn)定，提高直流工作點2. 多級放大器的基本電參數(shù)仿真.實驗任務(wù)： 采用圖 3-7-7所示電路進行多級放大器基本參數(shù)仿真。1 差模增益及放大器帶寬低頻差模增益A vdI =99.4

3、039dB；由仿真圖：上限頻率f H=40.9426Hz；0dB 處的相位 =173 。2 共模增益低頻共模增益A VC =-6.6255dB；共模抑制比KCMR =200202.7322。幅頻特性仿真結(jié)果圖：3 差模輸入阻抗.Rid=53.5058K4 輸出阻抗Ro=31.9316k100Hz處 Ro=33.8132k。圖 3-7-8多級放大器輸出阻抗仿真電路思考： 若放大器輸出電壓信號激勵后級放大器，根據(jù)仿真得到的結(jié)果，后級放大器的輸入阻抗至少為多少才能忽略負載的影響？若后級放大器輸入阻抗較低，采取什么措施可以提高放大器的驅(qū)動能力？答： 1. 后級放大器的輸入阻抗至少為326.8k（10

4、倍）時，才能忽略負載的影響。.在放大器輸出端負載并聯(lián)一個小電阻，以減小輸出阻抗3. 多級放大器的頻率補償實驗任務(wù)：1 簡單電容補償按照圖 3-7-7所示電路， 將輸入信號V2 和 V3 的直流電壓設(shè)置為2V ，AC 輸入幅度都設(shè)置為 0.5V ，相位相差180 ，根據(jù)電路分析并結(jié)合AC 仿真結(jié)果找出電路主極點位置，并采用簡單電容補償方法進行頻率補償，通過仿真得到最小補償電容值，使得單位增益處相位不低于 - 135 ，提交補償后 V(3) 的幅頻特性曲線和相頻特性曲線，并標注出上限頻率f H 和增益為 0dB 時的相位。.最小補償電容 C? = 3300nFf H=2.0251Hz0dB 時相位

5、-134.5026 2密勒電容補償按照圖 3-7-9所示電路， 對電路進行密勒電容補償，其中 Q1 和 Q5 構(gòu)成補償支路的電壓跟隨器。 將輸入信號V2 和 V3 的直流電壓設(shè)置為2V ，AC 輸入幅度都設(shè)置為0.5V ，相位相差 180 ，進行AC 仿真分析，通過仿真得到最小補償電容值，使得輸出電壓V(3) 在單位增益處相位不低于-135 ，提交補償后V(3) 的幅頻特性曲線和相頻特性曲線，并標注出上限頻率 fH 和增益為 0dB 時的相位。圖 3-7-9多級放大器的密勒電容補償.上限頻率： 223.2494Hz， 0db 處的相位 : -134.2444輸出電壓為V(3) 時，最小補償電容

6、值為115pF.4. 反饋放大器圖 3-7-9所示多級放大器引入電壓串聯(lián)負反饋，同時改為正負電源供電，如圖3-7-10所示（密勒補償電容C1 的值請采用實驗任務(wù)3 中得到的結(jié)果） 。圖 3-7-10電壓串聯(lián)負反饋放大器實驗任務(wù)：1將輸入信號V2 的直流電壓設(shè)置為0V ，AC 輸入幅度都設(shè)置為1V ，進行AC 仿真分析，得到輸出電壓V(3) 的幅頻特性曲線和相頻特性曲線，并在圖中標注上限頻率fH 。f H=2.1667MHz2按照實驗任務(wù)2 中的分析方法，通過AC 仿真得到電路的輸出阻抗隨頻率的變化曲線，并標注 100Hz處的值，并與沒有施加負反饋的輸出阻抗進行對照，結(jié)合理論分析解釋阻抗的變化。

7、.100Hz時的輸出阻抗值為9.6462 ；沒有施加負反饋的輸出阻抗值為：32.6843k ；分析 ：負反饋會使放大器指標趨于理想化，對于電壓串聯(lián)負反饋，輸出阻抗會減小。3 反饋電阻R2 和 R3 的值分別改為10 和 100 ，R4 的值改為10 /100重，復 1的仿真，得到 V(3) 的幅頻特性曲線和相頻特性曲線；同時按照圖3-7-10中 V2 的設(shè)置條件進行瞬態(tài)仿真，得到輸出電壓V(3) 的波形，觀察波形是否失真，并給出合理的解釋?？梢?V(3) 的幅頻相頻特性曲線和R2、 R3、 R4 修改前是一樣的。這是因為它們的比例都相同，分壓也相同。.波形失真，可能是因為輸入電壓過大。這可能是因為R2 、R3 減小，導致差分對管基極電流過大，使三極管擊穿，出現(xiàn)了截止失真?！驹O(shè)計挑戰(zhàn)】若系統(tǒng)中只能提供單路+5V 電源，輸入信號的直流電壓為2V