4負(fù)反饋放大電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試

1、一、一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康亩⒍?、?shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理三、三、實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路板實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路板五、五、預(yù)習(xí)要求預(yù)習(xí)要求四四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求 六、六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告及思考題實(shí)驗(yàn)報(bào)告及思考題實(shí)驗(yàn)六 負(fù)反饋放大電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試v1 加深理解負(fù)反饋放大電路的工作原理及負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響； v2 掌握負(fù)反饋放大電路的設(shè)計(jì)方法v3 掌握負(fù)反饋放大電路性能指標(biāo)的測(cè)試方法。v4 驗(yàn)證負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康模ㄒ唬ㄒ唬?反饋的基本原理反饋的基本原理 凡是將放大電路輸出端的信號(hào)（電壓或電流）凡是將放大電路輸出端的信號(hào)（電壓或電流）的一部分或全部引回到輸入端，與輸入信號(hào)迭加，的一部分或全

2、部引回到輸入端，與輸入信號(hào)迭加，就稱(chēng)為就稱(chēng)為反饋反饋。若引回的信號(hào)削弱了輸入信號(hào)，就稱(chēng)為若引回的信號(hào)削弱了輸入信號(hào)，就稱(chēng)為負(fù)反饋負(fù)反饋。若引回的信號(hào)增強(qiáng)了輸入信號(hào)，就稱(chēng)為若引回的信號(hào)增強(qiáng)了輸入信號(hào)，就稱(chēng)為正反饋正反饋。這里所說(shuō)的信號(hào)一般是指交流信號(hào)，所以判斷正負(fù)反饋，就要判這里所說(shuō)的信號(hào)一般是指交流信號(hào)，所以判斷正負(fù)反饋，就要判斷反饋信號(hào)與輸入信號(hào)的相位關(guān)系，同相是斷反饋信號(hào)與輸入信號(hào)的相位關(guān)系，同相是正反饋正反饋，反相是，反相是負(fù)反饋負(fù)反饋。1 反饋的定義反饋的定義二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理放大器放大器輸出輸出輸入輸入取取+ 加強(qiáng)輸入信號(hào)加強(qiáng)輸入信號(hào) 正反饋正反饋 用于振蕩器用于振蕩器取取 -

3、 削弱輸入信號(hào)削弱輸入信號(hào) 負(fù)反饋負(fù)反饋 用于放大器用于放大器開(kāi)環(huán)開(kāi)環(huán)閉環(huán)閉環(huán)負(fù)反饋的作用：負(fù)反饋的作用：穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)；穩(wěn)定放大倍數(shù)；改善輸入電穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)；穩(wěn)定放大倍數(shù)；改善輸入電阻和輸出電阻；擴(kuò)展通頻帶，改善輸出信號(hào)波形。阻和輸出電阻；擴(kuò)展通頻帶，改善輸出信號(hào)波形。反饋網(wǎng)絡(luò)反饋網(wǎng)絡(luò)疊加疊加反饋反饋信號(hào)信號(hào)實(shí)際被放大信號(hào)實(shí)際被放大信號(hào)2 反饋電路框圖反饋電路框圖 3 反饋的類(lèi)型反饋的類(lèi)型（1）電壓反饋和電流反饋）電壓反饋和電流反饋電壓反饋：電壓反饋：反饋信號(hào)取自輸出電壓信號(hào)。反饋信號(hào)取自輸出電壓信號(hào)。電流反饋：電流反饋：反饋信號(hào)取自輸出電流信號(hào)。反饋信號(hào)取自輸出電流信號(hào)。電壓負(fù)反饋：電壓

4、負(fù)反饋：可以穩(wěn)定輸出電壓、減小輸出電阻?？梢苑€(wěn)定輸出電壓、減小輸出電阻。電流負(fù)反饋：電流負(fù)反饋：可以穩(wěn)定輸出電流、增大輸出電阻。可以穩(wěn)定輸出電流、增大輸出電阻。 根據(jù)反饋所采樣的信號(hào)不同，可以分為電壓根據(jù)反饋所采樣的信號(hào)不同，可以分為電壓反饋和電流反饋。反饋和電流反饋。rlvorlvo電壓反饋采樣的兩種形式：電壓反饋采樣的兩種形式：采樣電阻很大采樣電阻很大電流反饋采樣的兩種形式：電流反饋采樣的兩種形式：rlioierlioierf采樣電阻很小采樣電阻很小根據(jù)反饋信號(hào)在輸入端與輸入信號(hào)比較形式根據(jù)反饋信號(hào)在輸入端與輸入信號(hào)比較形式的不同，可以分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。的不同，可以分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)

5、反饋。串聯(lián)反饋：串聯(lián)反饋：反饋信號(hào)與輸入信號(hào)串聯(lián)，即反饋反饋信號(hào)與輸入信號(hào)串聯(lián)，即反饋電壓信號(hào)與輸入信號(hào)電壓比較。電壓信號(hào)與輸入信號(hào)電壓比較。并聯(lián)反饋：并聯(lián)反饋：反饋信號(hào)與輸入信號(hào)并聯(lián)，即反饋反饋信號(hào)與輸入信號(hào)并聯(lián)，即反饋信號(hào)電流與輸入信號(hào)電流比較。信號(hào)電流與輸入信號(hào)電流比較。串聯(lián)反饋使電路的串聯(lián)反饋使電路的輸入電阻增大輸入電阻增大；并聯(lián)反饋使電路的并聯(lián)反饋使電路的輸入電阻減小輸入電阻減小。（2）串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋）串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋iifibib=i-if并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋vfvivbevbe=vi-vf串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋（3）交流反饋與直流反饋）交流反饋與直流反饋交流反饋：交流反饋：反饋只對(duì)交

6、流信號(hào)起作用。反饋只對(duì)交流信號(hào)起作用。直流反饋：直流反饋：反饋只對(duì)直流起作用。反饋只對(duì)直流起作用。若在反饋網(wǎng)絡(luò)中若在反饋網(wǎng)絡(luò)中串接隔直電容串接隔直電容，則可以隔斷，則可以隔斷直流，此時(shí)反饋只對(duì)交流起作用。直流，此時(shí)反饋只對(duì)交流起作用。在起反饋?zhàn)饔玫碾娮鑳啥嗽谄鸱答佔(zhàn)饔玫碾娮鑳啥瞬⒙?lián)旁路電容并聯(lián)旁路電容，可，可以使其只對(duì)直流起作用。以使其只對(duì)直流起作用。 有的反饋只對(duì)交流信號(hào)起作用；有的反有的反饋只對(duì)交流信號(hào)起作用；有的反饋只對(duì)直流信號(hào)起作用；有的反饋對(duì)交、饋只對(duì)直流信號(hào)起作用；有的反饋對(duì)交、直流信號(hào)均起作用。直流信號(hào)均起作用。增加隔直電容增加隔直電容c后，后，rf只對(duì)交流起反饋?zhàn)饔?。只?duì)交流起

7、反饋?zhàn)饔?。注：本電路中注：本電路中c1、c2也起到隔直作用。也起到隔直作用。+c1rb1rc1rb21rb22rc2re2cec3c2+ecvovi+t1t2rfre1c增加旁路電容增加旁路電容c后，后，rf只對(duì)直流起反饋?zhàn)饔?。只?duì)直流起反饋?zhàn)饔谩+c1rb1rc1rb21rb22rc2re2cec3c2+ecvovi+t1t2rfre1電壓反饋與電流反饋判別方法：電壓反饋與電流反饋判別方法：電壓反饋電壓反饋一般從后級(jí)放大器的集電極采樣。一般從后級(jí)放大器的集電極采樣。電流反饋電流反饋一般從后級(jí)放大器的發(fā)射極采樣。一般從后級(jí)放大器的發(fā)射極采樣。并聯(lián)反饋與串聯(lián)反饋判別方法：并聯(lián)反饋與串聯(lián)反饋判別

8、方法：并聯(lián)反饋并聯(lián)反饋的反饋信號(hào)接于晶體管基極。的反饋信號(hào)接于晶體管基極。串聯(lián)反饋串聯(lián)反饋的反饋信號(hào)接于晶體管發(fā)射極。的反饋信號(hào)接于晶體管發(fā)射極。注意：直流反饋中，輸出電壓指注意：直流反饋中，輸出電壓指uce，輸，輸出電流指出電流指ie或或ic。從輸出端看：按電路結(jié)構(gòu)、采樣形式、輸出端短路法分析。從輸出端看：按電路結(jié)構(gòu)、采樣形式、輸出端短路法分析。從輸入端看：按電路結(jié)構(gòu)、反饋信號(hào)性質(zhì)、比較形式分析。從輸入端看：按電路結(jié)構(gòu)、反饋信號(hào)性質(zhì)、比較形式分析。4 負(fù)反饋對(duì)放大電路的影響負(fù)反饋對(duì)放大電路的影響基本放大基本放大電路電路avdxox反饋回電反饋回電路路fvfx ix+dovxxaofvxxff

9、idxxx負(fù)反饋電路負(fù)反饋電路的基本方程的基本方程（1）對(duì)放大倍數(shù)的影響）對(duì)放大倍數(shù)的影響dovxxaofvxxffidxxxvvviovffaaxxa1av開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)avf閉環(huán)放大倍數(shù)閉環(huán)放大倍數(shù)vvfa1反饋深度反饋深度定義：定義：dfxx、同相，所以同相，所以0vvfa則有：則有：vvfaa負(fù)反饋使放大倍數(shù)下降。負(fù)反饋使放大倍數(shù)下降。引入負(fù)反饋使電路放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高。引入負(fù)反饋使電路放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高。vvvvffaaa1vvvvvfvffaaadaad11vvvvffaaa1中，中，dfofdovvxxxxxxfa 若若1vvfa稱(chēng)為深度負(fù)反饋，此時(shí)稱(chēng)為深度負(fù)反饋，

10、此時(shí)favf1在深度負(fù)反饋的情況下，放大倍數(shù)只與反饋在深度負(fù)反饋的情況下，放大倍數(shù)只與反饋網(wǎng)絡(luò)有關(guān)。網(wǎng)絡(luò)有關(guān)。（2）改善波形的失真）改善波形的失真avvivo加反饋前加反饋前加反饋后加反饋后vfvivdavfv+ 改善改善uovo（3）對(duì)輸入、輸出電阻的影響）對(duì)輸入、輸出電阻的影響 串聯(lián)負(fù)反饋使電路的輸入電阻增加：串聯(lián)負(fù)反饋使電路的輸入電阻增加：ivvifrfar)1 ( 并聯(lián)負(fù)反饋使電路的輸入電阻減?。翰⒙?lián)負(fù)反饋使電路的輸入電阻減小：)1 (vviiffarr例如例如:射極輸出器射極輸出器理解：理解：串聯(lián)負(fù)反饋相當(dāng)于在輸入回路中串聯(lián)了串聯(lián)負(fù)反饋相當(dāng)于在輸入回路中串聯(lián)了一個(gè)電阻，故輸入電阻增加

11、。一個(gè)電阻，故輸入電阻增加。理解：理解：并聯(lián)負(fù)反饋相當(dāng)于在輸入回路中并聯(lián)了并聯(lián)負(fù)反饋相當(dāng)于在輸入回路中并聯(lián)了一條支路，故輸入電阻減小。一條支路，故輸入電阻減小。電壓負(fù)反饋使電路的輸出電阻減小：電壓負(fù)反饋使電路的輸出電阻減?。?1 (vvooffarr例如例如:射極輸出器射極輸出器理解：理解：電壓負(fù)反饋目的是阻止電壓負(fù)反饋目的是阻止 vo的變化，穩(wěn)定的變化，穩(wěn)定輸出電壓輸出電壓。放大電路空載時(shí)放大電路空載時(shí)可等效右圖框中可等效右圖框中為電壓源：為電壓源：輸出電阻越小，輸出電壓越穩(wěn)定，反之亦然。輸出電阻越小，輸出電壓越穩(wěn)定，反之亦然。roesouorl理解：理解：電流負(fù)反饋目的是阻止電流負(fù)反饋目的

12、是阻止 io的變化，穩(wěn)定的變化，穩(wěn)定輸出電流輸出電流。放大電路空載時(shí)放大電路空載時(shí)可等效為右圖框可等效為右圖框中電流源：中電流源：輸出電阻越大，輸出電流越穩(wěn)定，反之亦然。輸出電阻越大，輸出電流越穩(wěn)定，反之亦然。 電流負(fù)反饋使電路的輸出電阻增加：電流負(fù)反饋使電路的輸出電阻增加：ovvofrfar)1 ( roisoiorl（4）對(duì)通頻帶的影響）對(duì)通頻帶的影響引入負(fù)反饋使電路的通頻帶寬度增加：引入負(fù)反饋使電路的通頻帶寬度增加：ovvfbfab)1 ( faboaoafbf以電壓串聯(lián)負(fù)反饋為例以電壓串聯(lián)負(fù)反饋為例（二）負(fù)反饋電路的設(shè)計(jì)（二）負(fù)反饋電路的設(shè)計(jì) 課題設(shè)計(jì)要求課題設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)一個(gè)兩級(jí)阻容

13、耦合放大電路，并在其中引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋。指標(biāo)要求：avf 50，rif100k，r of3k，fw：20hz100k hz。200rbb負(fù)載rl=2k，電源電壓vcc12v。12100，三極管采用9014,主要參數(shù)：1、電路結(jié)構(gòu)、電路結(jié)構(gòu)vvfvaaf11射極電阻rf1不能太大，否則負(fù)反饋太強(qiáng)，使得放大器增益很小，一般取30100間 ?，F(xiàn)以rf1=56。vvvvffa1aafv0.015設(shè)計(jì)要求avf 50，取avf =60f1ff1vrrrfrf=4.7 k（1）反饋網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)）反饋網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)。 fv確定單級(jí)放大器增益一般設(shè)計(jì)可為2040，由于第一級(jí)存在電流串聯(lián)負(fù)反饋，且第二級(jí)輸入阻抗較低

14、，所以av1可取15左右，第二級(jí)增益av2取40左右。則基本放大器增益av 600。電阻rf1確定krfarivif100)1 (1kri101射極電阻rf1不能太大，否則負(fù)反饋太強(qiáng)，使得放大器增益很小電阻rf1確定av 600fv0.015一般取50100間 。現(xiàn)以rf1=82。射極電阻rf1不能太小，否則輸入阻抗太小，無(wú)法滿(mǎn)足反鐀放大器輸入阻抗要求。f1ff1vrrrfrf=5.38 k取rf=5.6 k（2）基本放大器設(shè)計(jì)）基本放大器設(shè)計(jì)在畫(huà)基本放大器的輸入回路時(shí)，因?yàn)槭请妷贺?fù)反饋，所以可將負(fù)反饋放大器的輸出端交流短路，即令vo0，此時(shí) rf相當(dāng)于并聯(lián)在rf1上。在畫(huà)基本放大器的輸出回路

15、時(shí)，由于輸入端是串聯(lián)負(fù)反饋，因此需將反饋放大器的輸入端（t1 管的射極）開(kāi)路，此時(shí)（rfrf1）相當(dāng)于并接在輸出端。基本放大器的畫(huà)法：基本放大器基本放大器基本放大器的參數(shù)確定基本放大器的參數(shù)確定rc耦合參數(shù)確定原則：sisitcrtcr2211輸入阻抗信號(hào)周期另外，ri1c1、ri2c2取值太大會(huì)影響瞬態(tài)響應(yīng)，一班取310ts兩級(jí)放大器的參數(shù)確定原則：參見(jiàn)實(shí)驗(yàn)四第一級(jí)要求：av15,ri10k第二級(jí)要求：av40,ri10kkrfarofvo30)1 (kfarrvvifi101注意：設(shè)計(jì)方法參見(jiàn)實(shí)驗(yàn)四三、線(xiàn)路板三、線(xiàn)路板撥向i：基本放大器；撥向ii：反饋放大器設(shè)計(jì)并確定參數(shù)，選取器件插入相應(yīng)

16、位置四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求1. 設(shè)計(jì)并組裝電路，測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)。連接實(shí)驗(yàn)電路，測(cè)試并調(diào)整電路第一級(jí)、第二級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)。測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試項(xiàng)目vcq1veq1vbq1vcq1veq2vbq 2理論值理論值測(cè)試數(shù)據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)注意：要求晶體管工作在放大區(qū)，且動(dòng)態(tài)范圍比較大。否則，重新確定參數(shù)，重新測(cè)量。2. 把級(jí)間反饋斷開(kāi)（開(kāi)關(guān)置于i），對(duì)兩級(jí)基本放大電路的av、ri、ro、fw等技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，并與理論計(jì)算值進(jìn)行比較，分析誤差原因。av、ri、ro調(diào)節(jié)信號(hào)源頻率f1khz，調(diào)節(jié)信號(hào)源的輸出大小使vs2mv，當(dāng)rl=2k時(shí)，測(cè)出vi1、vo1 和rl= 時(shí)vo1 ，并算出av 、ri 和r

17、o.無(wú)反饋rlvsvivo1voav1av2avriro2k-rvvvivrisiiiilororoorvvvrll 頻響曲線(xiàn)和fw （ fl fh ）使vs23mv，按表要求改變信號(hào)源頻率，測(cè)出放大器輸出電壓vo,算出avs ，畫(huà)出其頻率特性曲線(xiàn)，找出其上、下限頻率fh 、 fl信號(hào)頻率(hz)1310301003001k.1m無(wú)反饋vivoavs3. 引入級(jí)間的電壓串聯(lián)負(fù)反饋， （開(kāi)關(guān)置于ii），再對(duì)上av、ri、ro、fw進(jìn)行測(cè)量，并與理論計(jì)算值進(jìn)行比較，分析誤差原因。方法同上， vi1020mv注意：由于信號(hào)發(fā)生器最高輸出頻率為1mhz，若fh 1mhz時(shí)，只給出fh 1mhz即可。4

18、. 觀(guān)察負(fù)反饋對(duì)非線(xiàn)性失真的改善1)實(shí)驗(yàn)電路改接成圖5-2基本放大器形式（開(kāi)關(guān)置于i），在輸入端加入f1khz 的正弦信號(hào)，輸出端接示波器，逐漸增大輸入信號(hào)的幅度，使輸出波形開(kāi)始出現(xiàn)失真，記下此時(shí)的波形和輸出電壓的幅度。2)再將實(shí)驗(yàn)電路改接圖5-2成負(fù)反饋放大器形式（開(kāi)關(guān)置于ii），增大輸入信號(hào)幅度，使輸出電壓幅度的大小與1)相同，記下輸出波形，比較有負(fù)反饋時(shí)，輸出波形的變化，分析原因。五、預(yù)習(xí)要求及思考題五、預(yù)習(xí)要求及思考題1、復(fù)習(xí)教材中負(fù)反饋放大器電路的工作原理和性能指標(biāo)。2、根據(jù)課題要求，設(shè)計(jì)出滿(mǎn)足技術(shù)指標(biāo)要求的兩級(jí)負(fù)反饋放大器電路，計(jì)算并確定電路參數(shù)。3、用pspise對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真，并與理論計(jì)算進(jìn)行比較，如有必要修改電路參數(shù)。（1）按圖5-1連接實(shí)驗(yàn)電路，作靜態(tài)分析，分析靜態(tài)工作點(diǎn)是否合理； （2）按圖5-2連接實(shí)驗(yàn)電路，作交流分析，測(cè)量基本放大器的av、ri、ro、fw等參數(shù)，驗(yàn)證你的電路是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的要求。（3）按圖5-2連接實(shí)驗(yàn)電路，作交流分析，測(cè)量反饋放大器的av、ri、ro、fw等參數(shù)，驗(yàn)證你的