兩級(jí)阻容耦合級(jí)間電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路設(shè)計(jì)

1、韶 關(guān) 學(xué) 院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）課程設(shè)計(jì)題目：兩級(jí)阻容耦合級(jí)間電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路設(shè)計(jì)課程：高頻電子線路課程設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：羅麗花學(xué) 號(hào)：院 系：物理與機(jī)電工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)班級(jí)：09電子信息科學(xué)與技術(shù)（2）班 指導(dǎo)教師姓名及職稱(chēng)：周永明 教授洪遠(yuǎn)泉 實(shí)驗(yàn)師 起止時(shí)間： 2011年 2 月 2011年 6月 課程設(shè)計(jì)評(píng)分：（教務(wù)處制）兩級(jí)阻容耦合級(jí)間電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路設(shè)計(jì)1.概述放大電路的前級(jí)輸出端通過(guò)電容接到后級(jí)輸入端，成為阻容耦合方式。由于電容對(duì)滯留的阻抗為無(wú)窮大，因而阻容耦合放大電路各極之間的直流通路各不相痛，各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立，求解或?qū)嶋H調(diào)試Q點(diǎn)時(shí)可以按單級(jí)處理，所以電路的分析

2、，實(shí)際和調(diào)試簡(jiǎn)單易行，而且，只要輸入信號(hào)頻率較高，耦合電容容量較大，前級(jí)的輸出信號(hào)就可以幾乎沒(méi)有衰減地傳遞到后級(jí)的輸入端，因此，在分立元件電路中阻容耦合方式的到非常廣泛的應(yīng)用。其優(yōu)點(diǎn)是由于電容的隔直作用，各級(jí)放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立，獨(dú)立估算；電路的分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試方便；電容對(duì)交流信號(hào)幾乎不衰減；缺點(diǎn)是低頻特性變差；大電容不易集成。同時(shí)，負(fù)反饋在電子線路中有著非常廣泛的應(yīng)用，采用負(fù)反饋是以降低放大倍數(shù)為代價(jià)的，目的是為了改善放大電路的工作性能，如穩(wěn)定放大倍數(shù)、改變輸入和輸出電阻、減少非線性失真、擴(kuò)展通頻帶等，所以在實(shí)用放大器中幾乎都引入負(fù)反饋。2.兩級(jí)阻容耦合及負(fù)反饋放大電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1原

3、理分析阻容耦合放大器是多級(jí)放大器中最常見(jiàn)的一種，其電路如圖1所示。圖1阻容耦合整體原理圖圖1是一個(gè)曲型的兩級(jí)阻容耦合放大電路，有兩個(gè)共射放大電路組成。由于耦合電容、C5的隔直流作用，各級(jí)之間的直流工作狀態(tài)是完全獨(dú)立的，因此可分別單獨(dú)調(diào)整。但是，對(duì)于交流信號(hào)，各級(jí)之間有著密切的聯(lián)系，前級(jí)的輸出電壓就是后級(jí)的輸入信號(hào)，因此兩級(jí)放大器的總電壓放大倍數(shù)等于各級(jí)放大倍數(shù)的乘積，同時(shí)后級(jí)的輸入阻抗也就是前級(jí)的負(fù)載。為了減少電路損耗，第一級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)應(yīng)選擇的低一些，這樣IC1電流的適當(dāng)減小，就可以減少電路損耗。第二級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)選擇的高一些，放大電路的的非線性失真將得到改善。為了改善放大器性能，電路中引入

4、了兩級(jí)交流電壓串聯(lián)負(fù)反饋（Rf）。這樣，電路即可以穩(wěn)定輸出電壓又可以提高輸入電阻。2.2 兩級(jí)放大器靜態(tài)分析多級(jí)放大電路各級(jí)的靜態(tài)值也是利用其直流通路來(lái)求解。對(duì)于直接耦合放大電路而言，應(yīng)寫(xiě)出直流通路中各個(gè)回路的方程，然后求解。而對(duì)于阻容耦合放大電路，因其各級(jí)之間的直流通路各不相通，各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立，求解靜態(tài)值時(shí)可按單級(jí)處理因耦合有隔直作用，故各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立，只要按照單管基本放大器的分析方法，逐級(jí)計(jì)算即可。靜態(tài)工作點(diǎn)表達(dá)式：第一級(jí)：第二級(jí)：2.3 兩級(jí)放大電路的動(dòng)態(tài)分析中頻電壓放大倍數(shù)的計(jì)算.多級(jí)放大電路的電壓放大倍數(shù)等于各級(jí)放大倍數(shù)的乘積。電壓放大倍數(shù)單級(jí)共射基本放大器的電壓增

5、益為：Au=特別提示:后級(jí)的輸入電阻是前級(jí)的負(fù)載,前級(jí)的輸出電阻是后級(jí)的信號(hào)源內(nèi)阻. 輸入電阻的計(jì)算放大電路一定要有前級(jí)（信號(hào)源）為其提供信號(hào)，那么就要從信號(hào)源取電流。輸入電阻是衡量放大電路從其前級(jí)獲取電流大小的參數(shù)。輸入電阻越大，從其前級(jí)取得的電流越小，對(duì)前級(jí)的影響越小。放大器的輸入電阻是向放大器輸入端看進(jìn)去的等效電阻，定義為輸入電壓和輸入電流之比，如圖2所示，即：。圖2 輸入電壓輸出電阻Ro放大器輸出電阻是將輸入電壓源短路時(shí)，從輸出端向放大器看進(jìn)去的等效電阻.放大電路對(duì)其負(fù)載而言，相當(dāng)于信號(hào)源，我們可以將它等效為戴維南等效電路，這個(gè)戴維南等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻。圖3 輸出電阻2.3.4

6、 兩級(jí)放大的電路的頻率響應(yīng)此法用于精度要求不高從簡(jiǎn)從快得情況。首先測(cè)出中頻電壓增益，然后增大或降低頻率，將增益下降到中頻增益的0.707倍（按分貝算即下降3db），測(cè)出此時(shí)所對(duì)應(yīng)的上下限頻率，與之差就稱(chēng)為放大電路的通頻帶。即：幅頻特性。阻容耦合放大器中因有電抗元件存在，放大倍數(shù)隨信號(hào)頻率而變，高、低頻段的放大倍數(shù)均會(huì)降低。已知兩級(jí)放大器總的電壓放大倍數(shù)是各級(jí)放大倍數(shù)的乘積，則其對(duì)數(shù)幅頻特性之和，即20lgAu=20lgAU1+ 20lgAu2相頻特性。放大電路相位移之和。若兩級(jí)放大器中各級(jí)的下限截止頻率分別為fL1,fL2，上線截止頻率分別為fH1， fH1，則兩級(jí)放大器與單級(jí)放大器的頻率響應(yīng)

7、存在如下近似關(guān)系：fL=1.1 2.4負(fù)反饋對(duì)放大器性能的影響 在兩級(jí)阻容耦合放大器電路的基礎(chǔ)上，加接一個(gè)反饋電阻，如圖3所示，構(gòu)成電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路。圖3 電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路負(fù)反饋電路的基本形式；（a）電壓串聯(lián)負(fù)反饋；（b）電壓并聯(lián)負(fù)反饋；（c）電流串聯(lián)負(fù)反饋；（d）電流并聯(lián)負(fù)反饋。在分析放大器中的反饋時(shí)，主要應(yīng)抓住三個(gè)基本要素：第一、反饋信號(hào)的極性。如果反饋信號(hào)是與輸入信號(hào)反相的就是負(fù)反饋，反之則是正反饋。第二、反饋信號(hào)與輸出信號(hào)的關(guān)系。如果反饋信號(hào)正比于輸出電壓，就是電壓反饋；若反饋信號(hào)正比于輸出電流，就是電流反饋。第三、反饋信號(hào)與輸入信號(hào)的關(guān)系。從反饋電路的輸入端看，反饋信號(hào)（電壓或電

8、流）與輸入信號(hào)并聯(lián)接入稱(chēng)為并聯(lián)反饋；串聯(lián)接入成為串聯(lián)反饋。負(fù)反饋能有效地改善放大器的性能，主要體現(xiàn)在輸入電阻、輸出電阻、頻帶寬度、非線性失真、穩(wěn)定性等方面。但是放大器性能的改善是以降低其增益為代價(jià)的，因而在應(yīng)用負(fù)反饋電路時(shí)，必須考慮電路性能改善的同時(shí)會(huì)引起電路增益的減小。負(fù)反饋放大電路增益的一般表達(dá)式：深度負(fù)反饋的實(shí)質(zhì)當(dāng)Ao很大時(shí)，1+AoF1：當(dāng)1+AoFA 引入正反饋當(dāng)1+AoFA 引入正反饋FU=負(fù)反饋式放大電路放大的倍數(shù)降低，當(dāng) Ao 很大時(shí)，負(fù)反饋放大器的閉環(huán)放大倍數(shù)與晶體管無(wú)關(guān)，只與反饋網(wǎng)絡(luò)有關(guān)。即負(fù)反饋可以穩(wěn)定放大倍數(shù)。負(fù)反饋改變放大器的輸入電阻及輸出電阻。負(fù)反饋對(duì)放大器輸入阻抗

9、和輸出阻抗的影響比較復(fù)雜。不同反饋形式，對(duì)阻抗的影響不同，一般來(lái)說(shuō)，并聯(lián)負(fù)反饋能降低輸入阻抗，而串聯(lián)負(fù)反饋則能提高輸入阻抗；電壓負(fù)反饋使輸出阻抗降低，電流負(fù)反饋使輸出阻抗升高。輸入電阻：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。輸出電阻：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。負(fù)反饋使頻帶展寬引入負(fù)反饋使電路的通頻帶寬度增加（圖4所示）：圖4 減小非線性失真（圖5所示）圖53.電路仿真3.1測(cè)量電壓放大倍數(shù)未引入負(fù)反饋的放大倍數(shù)（圖6所示）圖6 未引入負(fù)反饋的放大電路3.1.2引入負(fù)反饋后的放大倍數(shù)（圖7所示）圖7 引入負(fù)反饋后的放大電路可見(jiàn)電壓串聯(lián)負(fù)反饋

10、的引入，使得電壓放大倍數(shù)明顯減少，兩者相差約12.6倍。3.2測(cè)量輸入電阻未引入負(fù)反饋的輸入電阻（圖8所示） 圖8無(wú)負(fù)反饋的輸入電阻測(cè)量電路引入負(fù)反饋后的輸入電阻（圖9所示） 圖9有負(fù)反饋的輸入電阻測(cè)量電路可見(jiàn)，電壓串聯(lián)負(fù)反饋的引入，使得輸入電阻增大。3.3輸出電阻測(cè)量未引入負(fù)反饋的輸出電阻測(cè)量（圖10所示） 圖10無(wú)負(fù)反饋的輸出電阻測(cè)量電路引入負(fù)反饋后的輸出電阻測(cè)量（圖11所示）圖11負(fù)反饋后的輸出電阻電路可見(jiàn)，電壓串聯(lián)負(fù)反饋的引入，使得輸出電阻增小。4.總結(jié)通過(guò)Multisim 7的仿真分析，直觀形象地反映了放大電路引入負(fù)反饋后，雖然降低了放大倍數(shù)，但放大電路的其他性能得到了改善。教學(xué)實(shí)踐證明，在電子技術(shù)的理論課教學(xué)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行仿真分析，加深了對(duì)電路原理、信號(hào)流通過(guò)程、元器件參數(shù)及電路性能的了解，使抽象的理論形象化，使復(fù)雜的電路分析變得生動(dòng)形象、真實(shí)可信，讓學(xué)生在課堂上就能感受到實(shí)驗(yàn)才能具有的測(cè)試效果，克服了傳統(tǒng)理論教學(xué)的不足，對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量、激發(fā)學(xué)習(xí)熱情、增強(qiáng)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性積極性、培養(yǎng)電路設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力具有重要作用。5.參考文獻(xiàn):1. 鄧友娥 電子電工技術(shù)實(shí)驗(yàn) 濟(jì)南