電流負(fù)反饋的課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、模電課程設(shè)計(jì)報(bào)告一 設(shè)計(jì)題目 電流負(fù)反饋放大器二 設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)要求 當(dāng)負(fù)載由1000歐姆減少到100歐姆時(shí)，要求輸出電流的波動(dòng)幅度小于10%。三 設(shè)備、儀器及器件清單儀器類：1.信號(hào)源：函數(shù)信號(hào)發(fā)生器一臺(tái)2.電源：直流穩(wěn)壓電源一臺(tái)3.示波器一臺(tái)4. 萬(wàn)用表、面包板各一塊元器件類：1. 9013三極管 4個(gè)2.電阻：1K ,10K,2K ，20K ，200K,15K 等3.電容：10F 4.導(dǎo)線若干測(cè)試條件：頻率為1KHZ，幅度為10mV的正弦波四 電路圖及仿真圖 電路圖仿真圖RL=100歐姆時(shí)RL=1000歐姆時(shí)五 原理介紹電流負(fù)反饋放大器的輸入是電壓信號(hào)，在輸入端基本放大器與反饋網(wǎng)絡(luò)應(yīng)電流負(fù)

2、反饋放大器的輸入是電壓信號(hào)，在輸入端基本放大器與反饋網(wǎng)絡(luò)應(yīng)串聯(lián)，以增大輸入電阻，電流負(fù)反饋放大器的輸出是電流信號(hào)，在輸出端基本放大器與反饋網(wǎng)絡(luò)應(yīng)串聯(lián)，以提高輸出電阻。該電路由分立元件搭建，由分壓偏置電路和電流負(fù)反饋電路組成，其中電流負(fù)反饋也是射級(jí)跟隨器。電流串聯(lián)負(fù)反饋放大倍數(shù)Av=200300，輸入電阻Ri較小，輸出電阻Ro較大，用射級(jí)跟隨器改變輸出阻抗使輸出阻抗減小。負(fù)反饋可以擴(kuò)展反饋放大器的通頻帶，所以可以用減小通頻帶帶寬來(lái)提高增益，通過(guò)增大輸出阻抗提高增益串聯(lián)，以增大輸入電阻，電流負(fù)反饋放大器的輸出是電流信號(hào)，在輸出端基本放大器與反饋網(wǎng)絡(luò)應(yīng)串聯(lián)，以提高輸出電阻。該電路由分立元件搭建，由分

3、壓偏置電路和電流負(fù)反饋電路組成，其中電流負(fù)反饋也是射級(jí)跟隨器。電流串聯(lián)負(fù)反饋放大倍數(shù)Av=200300，輸入電阻Ri較小，輸出電阻Ro較大，用射級(jí)跟隨器改變輸出阻抗使輸出阻抗減小。六 相關(guān)理論介紹1. 分壓偏置電路(實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)Q點(diǎn)的電路)（1）利用基極偏置電阻Rb1和Rb2的分壓來(lái)穩(wěn)定基極電位Vbq。（2）利用發(fā)射極電阻Rc來(lái)獲取反映電流Ieq變化的電壓信號(hào)，并將此電壓反饋到輸入端，自動(dòng)調(diào)節(jié)Ibq的大小，實(shí)現(xiàn)Q點(diǎn)的穩(wěn)定。Ubq=VccRb2/Rb1+Rb2Ieq=Veq/Re=Vbq-Vbeq/Re=Ubq/Re I1,Ubq越大，Q點(diǎn)穩(wěn)定性能越好，但I(xiàn)1不能太大。2.射極跟隨器 其特

4、點(diǎn)為輸入阻抗高，輸出阻抗低，電壓放大系數(shù)略低于1，負(fù)載能力強(qiáng)。它從基極輸入信號(hào)，從射極輸出信號(hào)。它具有高輸入阻抗、低輸出阻抗、輸入信號(hào)與輸出信號(hào)相位相同的特點(diǎn) 。 用作接低阻值負(fù)載的放大電路的輸出級(jí)。由于其低輸出阻抗，所以當(dāng)負(fù)載電流變動(dòng)較大時(shí)，其輸出電壓受其影響較小。3.共射極電路為什么要接入Rb2及Re? 因?yàn)槿龢O管是一種對(duì)溫度非常敏感的半導(dǎo)體器件，溫度變化將導(dǎo)致集電極電流的明顯改變。溫度升高，集電極電流增大；溫度降低，集電極電流減小。這將造成靜態(tài)工作點(diǎn)的移動(dòng)，有可能使輸出信號(hào)產(chǎn)生失真。在實(shí)際電路中，要求流過(guò)R1和R2串聯(lián)支路的電流遠(yuǎn)大于基極電流B。這樣溫度變化引起的IB的變化，對(duì)基極電位就

5、沒(méi)有多大的影響了，就可以用R1和R2的分壓來(lái)確定基極電位。采用分壓偏置以后，基極電位提高，為了保證發(fā)射結(jié)壓降正常，就要串入發(fā)射極電阻R4。4.多級(jí)放大電路:多級(jí)放大電路耦合方式：直接耦合放大電路存在溫漂問(wèn)題，但其低頻特性好，能夠放大變化緩慢的信號(hào)，便于集成。阻容耦合利用“隔直通交”的特性，但其低頻特性較差，不利于集成化，故僅在非用分立元件電路不可的情況下才采用。多級(jí)放大電路的動(dòng)態(tài)參數(shù)：多級(jí)放大電路的電壓放大倍數(shù)等于組成他的各級(jí)電路電壓放大倍數(shù)之積。其輸入電阻是第一級(jí)的輸入電阻，輸出電阻是末極的輸出電阻。在求解某一級(jí)的電壓放大倍數(shù)時(shí)，應(yīng)將后級(jí)輸入電阻作為負(fù)載。多級(jí)放大電路輸出波形失真時(shí)，應(yīng)首先判

6、斷是從哪一級(jí)開(kāi)始失真，后再判斷失真的性質(zhì)。在前級(jí)所有電路均無(wú)失真的情況下，末極的最大不失真輸出電壓是整個(gè)電路的最大不失真輸出電壓。圖中引入的為電流串聯(lián)交直流負(fù)反饋因?yàn)樨?fù)載需要穩(wěn)定的電流信號(hào)，所以應(yīng)引入電流負(fù)反饋。對(duì)串聯(lián)反饋Ube = Ui - Uf ，顯然，Ui越穩(wěn)定，Uf 對(duì)Ube 的影響就越強(qiáng)，控制作用就越靈敏。當(dāng)信號(hào)源內(nèi)阻Rs = 0時(shí)，信號(hào)源為恒壓源， Us就為恒定值，則Uf的增加量就全部轉(zhuǎn)化為Ube 的減小量，此時(shí)，反饋效果最強(qiáng)。因此，串聯(lián)反饋時(shí)，Rs 越小越好，或者說(shuō)串聯(lián)反饋適用于信號(hào)源內(nèi)阻Rs 小的場(chǎng)合。交流負(fù)反饋反饋交流量Re2與Rf組成反饋網(wǎng)絡(luò)開(kāi)環(huán)放大倍數(shù):A=Uo/Ui;反

7、饋系數(shù)F=Uf/Uo;閉環(huán)放大倍數(shù)Af=Uo/Ui;Auf= Uo/Ui=A/(1+AF) 1/Fu=1+Rf/Re2;負(fù)反饋對(duì)放大性能的影響穩(wěn)定放大倍數(shù)：當(dāng)|AF|>>1時(shí)，稱為深度負(fù)反饋，此時(shí)閉環(huán)放大倍數(shù)Af=A/(1+AF)1/F。引入深度負(fù)反饋時(shí)，Af1/F，放大倍數(shù)只由反饋系數(shù)的倒數(shù)決定，與放大電路的放大倍數(shù)無(wú)關(guān)。改變輸入電阻和輸出電阻：串聯(lián)負(fù)反饋增大輸入電阻；并聯(lián)負(fù)反饋減小輸入電阻。電壓負(fù)反饋減小輸出電阻；電流負(fù)反饋增大輸出電阻。七 測(cè)試數(shù)據(jù)分析1）第2極靜態(tài)工作點(diǎn)Q比較穩(wěn)定Vcc=IbqRb+Vbeq+IeqReIeq=(1+)Ibq=4.08mAIbq=Vcc-Vb

8、e/Rb+(1+)ReIcq=Ibq=4.07mAVceq=Vcc-IcqRe=6.67VAv1=Vo/Vi=-Rl/rbe+(1+)Re=252）第3極靜態(tài)Q點(diǎn)Ibq=0.46mAIeq=4.08mAAv2=11Av=Av1 x Av2 = 275由于第1.3極是射極跟隨器沒(méi)放大作用，其放大倍數(shù)約為1所以我們?cè)诜糯蟊稊?shù)上可以忽略不計(jì)，只計(jì)算第2極和第3極的放大倍數(shù)。當(dāng)負(fù)載Rl變化時(shí)，該電路負(fù)載電流的波動(dòng)范圍很小幾乎沒(méi)有，在允許的范圍內(nèi)該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)符合題目要求。八 調(diào)試中遇到的問(wèn)題及解決方法介紹1. 在實(shí)驗(yàn)中第一級(jí)放大不知道應(yīng)該用多大的電阻？通過(guò)電路的特性以及課本內(nèi)容，對(duì)Rb電阻進(jìn)行調(diào)試，以及根

9、據(jù)課上的內(nèi)容當(dāng)輸入電阻大，輸出電阻小，電壓放大倍數(shù)接近于1，所以最后進(jìn)行計(jì)算得出其電壓增益總是略小于1，則對(duì)實(shí)驗(yàn)中的放大影響不大所以我選用了課本上的實(shí)驗(yàn)做第一級(jí)。2.關(guān)于第二級(jí)放大電路不知道應(yīng)該放多大電阻使之放大到10倍以上？關(guān)于第二級(jí)分壓偏置電路由于電路是由基極偏置電阻Rb1和Rb2的分壓來(lái)穩(wěn)定基極電位Vbq的要使電路放大10倍以上，則A=-(Rl/r+(1+)Re),又有Rl=Rc|Rl所以又有Vbq=(Rb2/(Rb1+Rb2)*VccIeq=Vbq/Re 所以Rb1 ,Rb2 的調(diào)節(jié)關(guān)系著電流Ieq所以當(dāng)Rb1 Rb2的比為10：1時(shí)剛好放大25倍。當(dāng)三級(jí)連起時(shí)就是275倍。3. 放大

10、電路連接不能出波型？當(dāng)我們檢查電路以后發(fā)現(xiàn)電路沒(méi)問(wèn)題，又看了示波器等都沒(méi)問(wèn)題后就發(fā)現(xiàn)是電路板的連接沒(méi)弄好，在電路的二級(jí)與三級(jí)之間沒(méi)電流通過(guò)，所以加了一根導(dǎo)線就好了。4.電路出波后，輸出波出現(xiàn)了削底？當(dāng)時(shí)我們的電路用的幅度是14mV所以當(dāng)我們要調(diào)節(jié)輸入的頻率使之不失真，當(dāng)我們減小頻率后見(jiàn)波的失真減小最后調(diào)到7mV時(shí)就不再失真。 5.當(dāng)負(fù)載由一千歐減小到一百歐時(shí)，很難保證輸出電流變化幅度在10%以內(nèi)。后經(jīng)過(guò)多次調(diào)試，包括更換不同阻值的電阻終于得到了較為合理的數(shù)據(jù) 6.最后我們發(fā)現(xiàn)有干擾信號(hào)，我們從第一極開(kāi)始檢測(cè)其靜態(tài)工作點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)干擾信號(hào)來(lái)自第三極，最后通過(guò)我們共同努力排出了干擾信號(hào)，得到了理想中的

11、波形圖。九 各元件的作用 9013三極管：放大倍數(shù)200左右。它是整個(gè)放大電路的核心器件，通過(guò)它的小電流控制大電流的作用實(shí)現(xiàn)放大信號(hào)的目的。 耦合電容C1-C4：10F，斷開(kāi)直流信號(hào)之間的傳輸，而保留了交流信號(hào)之間的傳輸，其作用是“隔直流，送交流”，把需要放大的交流信號(hào)電壓vi通過(guò)耦合電容加到三極管的基極上。一般選用電解電容，電容量通常在幾F到幾十F。 電容Ce1、Ce2：10F 旁路電容，旁路是把輸入信號(hào)中的干擾作為濾除對(duì)象，而去耦是把輸出信號(hào)的干擾作為濾除對(duì)象，防止干擾信號(hào)返回電源。所謂“旁路”，就是給高頻噪聲一條低阻的釋放途徑。 直流電源：Vcc =+15V (1).正極接三極管的基極，

12、負(fù)極接發(fā)射極，從而保證發(fā)射結(jié)處于正向?qū)顟B(tài)，為基極提供一個(gè)正向基極電流I b。(2). 正極通過(guò)Rc接三極管的集電極，負(fù)極接發(fā)射極，并保證發(fā)射結(jié)處于反向偏置，以確保三極管工作在放大狀態(tài)。 集電極負(fù)載電阻：Rc1=15k，Rc2=10k，（1）.將集電極電流變化轉(zhuǎn)化為集-射極之間電壓變化，以實(shí)現(xiàn)電壓放大;（2）.Rc起到直流負(fù)載的作用，獲得合適的工作電壓Vce; 基極偏置電阻Rb：10-200k不等。保證三級(jí)管基極回路有一個(gè)合適大小的偏置電流。 反饋電阻Rf:30K。放大電路引入電流負(fù)反饋后，能夠使輸出電流穩(wěn)定。十 實(shí)驗(yàn)體會(huì)這次的模擬電子電路課程設(shè)計(jì)，使我們的知識(shí)不僅僅局限于課本上和理論上，還讓我們更清晰明白的認(rèn)識(shí)到理論和實(shí)踐的差別與緊密聯(lián)系。課程設(shè)計(jì)充分調(diào)動(dòng)了我們的學(xué)習(xí)積極性，發(fā)揮了我們的主觀能動(dòng)性，更加激發(fā)了我們學(xué)習(xí)的熱情。我們利用教科書(shū)和各種資料來(lái)設(shè)計(jì)我們的電路，使我們的電路成果在最好的完成要求的基礎(chǔ)上，盡可能達(dá)到最簡(jiǎn)潔，最穩(wěn)定的效果。 雖然這個(gè)實(shí)驗(yàn)做得不太理想，但是本課程還給我們帶來(lái)了很多好處，它使我更直觀的了解到射隨器的優(yōu)點(diǎn)和共射級(jí)放大電路的電路性能和影響其放大倍數(shù)的因素。另外，電路設(shè)計(jì)本身就是一項(xiàng)具有創(chuàng)新精神的一種活動(dòng)，在為期四周的課程設(shè)計(jì)中，我們把理論應(yīng)用于實(shí)踐，使它們更好的結(jié)合