负反馈放大电路实验报告
3)闭环电压放大倍数为10s
o sf
-≈=U U A
u 。
(2)参考电路
1)电压并联负反馈放大电路方框图如图1所示,R 模拟信号源的内阻;R f 为反馈电阻,取值为100 kΩ。
图1 电压并联负反馈放大电路方框图
2)两级放大电路的参考电路如图2所示。
图中R g3选择910kΩ,R g1、R g2应大于100kΩ;C 1~C 3容量为10μF ,C e 容量为47μF 。
考虑到引入电压负反馈后反馈网络的负载效应,应在放大电路的输入端和输出端分别并联反馈电阻R f ,见图2,理由详见“五 附录-2”。
图2 两级放大电路
实验时也可以采用其它电路形式构成两级放大电路。
3.3k Ω
(3)实验方法与步骤
1)两级放大电路的调试
a. 电路图:(具体参数已标明)
¸
b. 静态工作点的调试
实验方法:
用数字万用表进行测量相应的静态工作点,基本的直流电路原理。
第一级电路:调整电阻参数, 4.2
s
R k
≈Ω,使得静态工作点满足:I DQ约为2mA,U GDQ < - 4V。
记录并计算电路参数及静态工作点的相关数据(I DQ,U GSQ,U A,U S、U GDQ)。
实验中,静态工作点调整,实际4
s
R k
=Ω
第二级电路:通过调节R b2,2
40b R k ≈Ω,使得静态工作点满足:I CQ 约为2mA ,U CEQ = 2~3V 。
记录电路参数及静态工作点的相关数据(I CQ ,U CEQ )。
实验中,静态工作点调整,实际2
41b R k =Ω
c. 动态参数的调试
输入正弦信号U s ,幅度为10mV ,频率为10kHz ,测量并记录电路的电压放大倍数
s
o11U U A u =
、s
o U U A
u
=、输入电阻R i 和输出电阻R o 。
电压放大倍数:(直接用示波器测量输入输出电压幅值)
o1
U
s
U
o
U
1
u A
输入电阻: 测试电路:
¸
开关闭合、打开,分别测输出电压
1o
V和
2
o
V,代
入表达式:
2
1
12
o
i
o o
V
R R
V V
=
-
输出电阻:
测试电路:
¸
记录此时的输出:0.79V ol
V
=
1.57(1)=3
2.960.79
o o L o V R R k V '=-⨯Ω=Ω(-1)k
2)两级放大电路闭环测试
在上述两级放大电路中,引入电压并联负反馈。
合理选取电阻R (9.4k Ω)的阻值,使得闭环电压放大倍数的数值约为10。
电路图:
¸
输入正弦信号U s ,幅度为100mV ,频率为
10kHz ,测量并记录闭环电压放大倍数s
o sf
U U A
u =、
输入电阻R if 和输出电阻R of 。
实验中,取R=10kom 。
电压放大倍数:(直接用示波器测量输入输出电压幅值)
s
U
o
U
输入电阻: 测试电路:
¸
测量原理为:1
i
i
i
i
V R R V V
='-(R1此时为10kom ) i
V
i V '
输出电阻: 测试电路:
¸
记录此时的输出:0.75V ol
V
=
0.95
(1)=0.75
o o L o V R R V '=-⨯ΩΩ(-1)1k =267
提示1:闭环测试时,需将输入端和输出端的等效负载R f 断开。
提示2:输入电阻R if 指放大电路的输入电阻,不含R 。
2. 提高要求:电流并联负反馈放大电路 参考实验电路如图3所示,其中第一级为N 沟道结型场效应管组成的共源放大电路;第二级为NPN 型晶体管组成的共射放大电路。
输入正弦信号U s ,幅度为100mV ,频率为
10kHz ,测量并记录闭环电压放大倍数s
o sf
U U A
u 、
输入电阻R if 和输出电阻R of 。
图3 电流并联负反馈放大电路
电压放大倍数:(直接用示波器测量输入输出电压幅值)
s
U
o
U
输入电阻:
测试电路:
¸
测量原理为:f
1i
i i i
V R
R V V =
'- i
V
i V '
输出电阻: 测试电路:
¸
记录此时的输出:0.50V ol
V
=
f 0.91
(1)(1)4 3.280.50
o o L o V R R k k V '=-=-⨯Ω=Ω
四、负反馈对电路性能的影响 电压放大倍数:
负反馈电路可以稳定放大倍数,因为其放大倍数仅决定于反馈网络,但是相比开环放大电路,负反馈电路会减小电压放大倍数。
改变输入电阻:
串联负反馈增大输入电阻;并联负反馈减小输入电阻。
改变输出电阻:
电压负反馈减小输出电阻;电流负反馈增大输出电阻。
频率响应:
负反馈电路可以展宽频带。
五、思考题
1.在图2中,为了使场效应管放大电路的静态工作电流为1.5mA~2.5mA,源极电阻R s应该在什么范围内取值?请结合仿真结果进行分析。
答:
仿真结果如下:
则为了使场效应管放大电路的静态工作电流为1.5mA~2.5mA,源极电阻R s取值范围是:
3.2~5.7k
2.已知实验室配备的万用表内阻约为1MΩ,实验中调试图2所示共漏放大电路的静态工作点时,为什么通过测量A点电位来得到栅极电位,而不直接测栅极电位?
答:
因为当内阻约为1MΩ的万用表接在场效应管的栅源之间时,其内阻与场效应管的输入电阻(很大)可比,因此输入电流会部分流过万用表而改变场效应管的静态工作点,因此会改变其栅极电位,使测量结果错误。
而测量A点电位时,因
旁路电阻仅为150k Ω左右,大部分电流仍流过旁边的支路,因此并上万用表不会影响其工作状态。
六、附录
1.N 沟道结型场效应管型号和主要参数 实验中采用的2N5486为N 沟道结型场效应管,参数典型值为:
U GS (off ) =-3~-4V ,I DSS =8~14mA 。
2N5486采用TO-92封装,俯视图如图4所示。
图4 2N5486俯视图 2.反馈网络的负载效应
在图1所示电路中,反馈电阻R f 的电流
说明:R f 的电流既取自于输入信号,又取自于输出信号;即表明反馈网络对负反馈放大电路的基本放大电路具有负载效应。
根据网络叠加原理,在考虑反馈网络对输入端的负载效应时,令输出量的作用为零,即输出端接地;在考虑反馈网络
)(f
o f i f o i f R U R U R U U I R -+=-=
对输出端的负载效应时,令输入量的作用为零,即输入端接地,如图5所示。
图5 电压并联负反馈放大电路反馈网络的负载效应。