实验5 负反馈放大电路的分析.pdf

实验5负反馈放大电路的分析
实验原理
反馈是将输出信号的部分或全部通过反向传输网络引回到电路的输入端，与
输入信号叠加后作用于基本放大电路的输入端。当反馈信号与输入信号相位相反
时，引入的反馈信号将抵消部分输入信号，这种情况称为负反馈。
在基本放大系统中引入负反馈可以提高放大器的性能，具有稳定电路的作用，
但这是以牺牲放大器的增益为代价。负反馈对放大器性能指标的影响取决于反馈
组态和反馈深度的大小。
负反馈系统组态
根据反馈信号的取样的种类可以分为电压反馈和电流反馈，根据反馈信号与
输入信号的叠加关系何以分为串联反馈和并联反馈。综合这两方面，就有了负反
馈电路的四种组态即电压串联负反馈、电流串联负反馈、电压并联负反馈、电流
并联负反馈。
负反馈系统特性
1、系统增益及其稳定性
A∆A1∆A
A=f=×
f1+AFA1+AFA
f
可见负反馈放大器的增益下降了（1+AF）倍，但其稳定性却提高了（1+AF）
倍。当闭环系统满足深度负反馈条件（即≫1）时，系统增益就与基本放大
AFAf
器的开环增益无关，而仅由反馈系数决定，即≈1/F。
FAf
2、输入电阻
对于串联负反馈

R=(1+AF)R
ifi
可见串联负反馈使放大器的输入电阻提高了（1+AF）倍
对于并联负反馈
1
R=R
if(1+AF)i
可见并联负反馈使放大器的输入电阻下降了（1+AF）倍
3、输出电阻
对于电压负反馈
1
R=R
of(1+AF)o
可见电压负反馈使放大器的输出电阻下降了（1+AF）倍，系统更加接近理想
电压源。
对于电流负反馈

R=(1+AF)R
ofo
可见电流负反馈使放大器的输出电阻提高了（1+AF）倍，系统更加接近理想
电流源。
4、通频带
负反馈能够展宽放大器的通频带宽，对于但极点心系统，电路的增益带宽积
为常数。对于多极点系统，系统的增益带宽积不再是常数，但通频带总有所扩展。
f
f=Lf=(1+AF)f
Lf1+AFHfH
B=f−f≈(1+AF)B
fHfLf
5、非线性失真
负反馈能够减小放大器的非线性失真。当基本放大器出现非线性失真时，失
真信号会被反馈到输入端，补偿原基本放大器的失真，从而使非线性失真得到改
善。
实验内容
1、电压串联负反馈放大器分析

图1-1电压串联负反馈放大电路
其中放大器的净输入量为,反馈量为
Vbe1VQ1e

图1-2电压串联开环电路
瞬态分析
信号源：正弦电压源VSIN（VOFF=0V，VAMPL=1~120mV,FREQ=10kHZ）
仿真设置：TimeDomain（Transient）:Runto(500us),Startsaving
data(0us),Maximumstep(0.5us).
当RL为5.1kΩ时，输入幅度为44mV时，输出波形如下：（恰好不失真）

图1-3RL为5.1kΩ时输入，幅度为44mV时输出波形
所以可得RL=5.1kΩ时，最大不失真动态范围为：
Vipp=44*2=88mVVopp=4.0548+4.51190=8.5738mV

当输入幅度为0.5mV时，波形如下：

图1-4RL为5.1kΩ，输入幅度为0.5mV时输出波形
此时系统的电压增益：Avf=Vo=50.628+50.993=101.6
Vi1
同理可得RL=0.51kΩ，输入幅度为0.5mV时，电压增益Avf=93.3故
增益的相对变化量为
ΔA101.6−93.3
vf==8.2%
A93.3
Vf
同理，开环基本电路各参数的测量和计算方法同上
由所得数据完成表格如下：
项目反馈闭环开环

负载（Ω）5.10.51Δ/A(%)5.10.51Δ/A(%)
RLkAvfVfAvfVf
动态Vipp(mV)8844///64///
范围Vopp(V)8.57383.8555///7.692.43///
Vi(mV)11///11///
电压Vo(V)0.10160.0933///1.380.62///
增益Avf101.693.38.2%/////////
Av/////////1380624.254.8%
【分析】由54.8%>8.2%可见，负载变化对开环电路的影响要比闭环电路的
影响大，可见施加了负反馈电路的稳定性要比基本放大电路好，但同时我们
也看到闭环电路的增益101.6要比开环电路的电压增益624.2小很多，可见
这种稳定性是牺牲放大器的增益为代价得到的。
交流分析
信号源：扫频电压源VAC（0Vdc,1mVac）
仿真设置为：
ACSweep/Noise:Logarithmic(Decade),Start(1Hz),End(100MHz),Point/De
cade(100)

图1-5闭环电路电压增益频响特性
如图，中频电压增益为101.425,当增益下降为