深圳大学实验报告课程名称：模拟电路
实验名称：负反馈放大电路设计
学院：信息工程学院
专业：信息工程班级：
组号：指导教师：田明
报告人：学号：
实验地点 N102 实验时间：
实验报告提交时间：
教务处制
一.实验名称:
负反馈放大电路设计
二.实验目的:
加深对负反馈放大电路原理的理解.
学习集成运算反馈放大电路、晶体管反馈放大电路的设计方法. 掌握集成运算反馈放大电路、多级晶体管反馈放大电路的安装调试及测试方法.
三.实验仪器:
双踪示波器一台/组
信号发生器一台/组
直流稳压电源一台/组
万用表一台/组
四.实验容:
设计一个多级晶体管负反馈放大电路或集成运算负反馈放大电路，性能要求如下：
闭环电压放大倍:30---120
输入信号频率围:1KHZ-------10KHZ.
电压输出幅度≥1.5V
输出电阻≤3KΩ
五.实验步骤:
1.选择负反馈放大电路的类型，一般有晶体管负反馈放大电路、集
成运算负反馈放大电路.
为满足上述放大倍数的要求，晶体管负反馈放大电路最少需要二级放大，其连接形式有直接耦合和阻容耦合，阻容耦合可以消除放大器各级静态工作点之间的影响，本设计采用两者相结合的方式；对于各级放大器，其组态有多种多样，有共发射极，共基极和共集电极。
本设计可以采用共发射极-共基极-共集电极放大电路。
对于负反馈形式，有电压串联、电压并联、电流串联、电流并联。
本设计采用电压并联负反馈形式。
2.设计电路,画出电路图.
下面是电源输入电路，通过并联两个电容的滤波电路形式，以效消除干扰,保证电路稳定工作，否则容易产生自激振荡。
整体原理图如下：
从上图可以看出来，整个电路由三级放大和一路负反馈回路构成，第一级电路是NPN管构成的共发射极电路，通过直接耦合的方式输出给
第二级的共基极电路，因此两级直接的静态工作点会相互影响。
第二级放大电路通过电容输出给第三级。
第三级放大电路是共集电极电路，射极跟随输出到负载。
整体参数设计：
假设输入电压峰峰值为50mv，输出电压峰峰值不小于1.5V，电压放大倍数>30 倍。
因为存在负反馈，为达到设计要求，所以电压开环总放大倍数为1000倍左右。
第一、第二级的开环电压放大倍数将近需要30-40倍。
下面，对各级放大进行分析：
第一级：
如图，TP3和TP4为信号输入接入点，信号通过C1耦合输入到Q1基极。
Q1 型号9013为NPN三极管，电流增益带宽积Ft为60MHZ
以上，电流增益β为100左右，满足设计要求。
前级采用共发射极组态，R1和R2设定基极静态工作点，使TP5电压为1.2V左右，那么TP7的静态电压为0.55V左右。
设定集电极电阻R3，使得集电极静态电压TP6为4V左右。
理论值计算：
U BQ=VCC*R2/(R1+R2)=1.25V
U EQ=U BQ-V BE (on)=1.25-0.65=0.6V
I EQ=U EQ/R5=0.6mA
U CQ=VCC-I CQ*R3= VCC-I EQ*R3= VCC-0.6*3.9K=2.95V
r be1=r bb’+(1+β)26(mV)/I EQ=300+4.2K=4.5K
A U1=U O1/U i=-βR’L/r be1= -β(R3//R4//r be2)/r be1=-32
第二级：
如图， Q2 型号9012为PNP三极管，电流增益带宽积Ft为
50MHZ以上，电流增益β为100左右，满足设计要求。
前级采用共基极组态，这里要注意的是，R4是这一级的输入电阻。
通过R6和R7设定基极静态工作点，使TP8电压为3.8V左右，使TP12电压为4.5V左右再调节R8，使得集电极电压TP9为2V左右，这样，不容易出现失真。
理论值计算：
U BQ2=VCC*R7/(R6+R7)=3.75V
U EQ2=U BQ2+V BE (on)= 3.75V +0.7=4.45V
I EQ2=(VCC-U EQ2）/R4=0.55/4=0.14mA
U CQ2= I CQ2*R8= I EQ2*R8= 0.14*15K=2.1V
r be2=r bb’+(1+β)26(mV)/I EQ2=300+18.3K=18.6K
A U2=U O2/U O1=βR’L2/r be2
第二级交流负载R’L2= R8//R i3
第三级输入电阻R i3=[r be3+(1+β)R’e3]//R9
R’e3=R10//R11=260欧
r be3=r bb’+(1+β)26(mV)/I EQ3
由后面的计算得I EQ3=1.1mA
因此r be3=r bb’+(1+β)26(mV)/I EQ3=300+2.8K=3.1K
R i3=[r be3+(1+β)R’e3]//R9=34.3K//240K=30K
因此，第二级R’L2= R8//R i3=15K//30K=10K
第二级放大倍数A U2=U O2/U O1=βR’L2/r be2
=100*10/22.6=40
中间级的电压放大倍数约为40倍，输出同相。
第三级：
如图，中间级通过耦合电容输出到输出级，输出级Q3同样采用9013三极管，输出功率有1W ，最大集电极电流IC=500mA，满足设计需求。
通过设计R9和R10使得Q3基极静态电压TP10为3V左右，发射极电压V E为2.3V左右，输出幅度可以达到最大。
TP1和TP2为输出测试点，C5为交流输出耦合电容R11为输出电阻，300欧姆。
理论值计算：
β*I BQ3*R10+ I BQ3*R9=VCC- V BE (on)
得出I BQ3=0.009mA
I EQ3=1.1mA
U EQ3=R10* I EQ3=2.2V
U BQ3=2.2+ V BE (on)=2.9V
由上面的分析可以得到，开环放大倍数
A U= A U1* A U2=32*40=-1280
负反馈电路：
由上图可见，C4、R12和J3（J3为跳线帽接口，方便测量开环增益倍数）为负反馈电路，连接到第一级的基极TP5处，可见，反馈形式为电压并联负反馈。
由负反馈基本公式：A f=A/1+AF
本实验电路：F iu=1/R12
在深度负反馈条件下：A uf=U o/U i=1/F iu*R i1=100/3.1=33 六、静态工作点测量及性能测试：
开环增益测量（跳线帽J3不连接）
闭环增益测量（跳线帽J3连接）
3.性能测试误差分析
通过测量，发现静态工作点会与计算值有一定的差别，这是因为理论计算的时候，假设了三极管有很大的输入阻抗，忽略了流进去的电流造成了。
但是，误差在允许的围。
开环工作状态，输出波形时大时小，不稳定，其原因是信号发生器输出不稳定所致。
放大倍数绝对值相差47，误差在4%以，加入负反馈后的增益绝对值相差为2，误差为6%。
说明设计及调试非常正确，误差的原因是三极管参数、电阻误差引起的。
通过测试，实验误差在允许围，达到设计要求。
七、总结与体会
完成本设计性实验项目的收获.
这是一个设计性实验项目，应用了很多方面的知识，如PNP和NPN两种三极管的使用，共发射极电路、共基极电路、共集电极电路静态工作点的设置，放大倍数的计算,负反馈放大电路反馈系数和闭环增益的计算等，本次试验对电路的设计和操作要求很高，遇到了很多问题，也通过老师和同学的指导解决了。
此设计性实验最关键的部分还是反馈电路的设计，采用了电压并联负反馈的方式，因为加入了负反馈，虽然放大电路的放大倍数有所下降，但稳定性提高了，减少了失真。
满足深度负反馈
.. ..
条件的公式：Af=A/1+AF，得到了验证，加深了对负反馈放大电路概念的理解。
本次实验自己选择器件，焊接电路板，测试相关数据。
让我的模拟电路的知识提高了很多。
更熟悉了焊接技术和发生器、示波器的使用。
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