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实验四


实验四

负反馈放大电路

实验目的 1.加深理解负反馈对放大电路各项性能参数的影响。 2.掌握反馈放大器性能指标的测试方法。 实验仪器 1.双踪示波器 2.信号发生器 3.数字多用表 4.直流稳压电源 预习要求 1.复习负反馈放大器中反馈、反馈组态等基本概念。 2.认真阅读实验内容要求,估计待测实验参数的变化趋势。 3.实验原理图如下

实验原理和测试电路 所示实验电路, 是由两级阻容耦合放大器构成的电压串联负反馈电路。 反馈放大器是 由多级放大器(或单级放大器)加上负反馈网络组成。放大电路引入负反馈后,虽然放大能 力降低了,但其它性能指标得到改善,而且放大电路的工作更加稳定。具体表现在: 1.负反馈放大电路的放大倍数

Af ?

A 1 ? AF

A为基本放大器的放大倍数(开环) 。 F为反馈网络的反馈系数。 Af为负反馈放大器的放大倍数(闭环) 。 2.引入负反馈可以扩展放大器的通频带

放大器的管子确定后,其增益与带宽之积为一常数。因此引入负反馈后,带宽扩展了 1+AF 倍。 2.引入负反馈可以扩展放大器的通频带 放大器的管子确定后,其增益与带宽之积为一常数。因此引入负反馈后,带宽扩展了1+AF 倍。 3.负反馈可以提高放大倍数的稳定性 即

dA f 1 dA ? ? Af 1 ? AF A

4.负反馈对输入(输出)电阻的影响 输入电阻(输出电阻)的变化与反馈网络在输入端(输出端)的连接方式有关。串联负反馈 使输入电阻提高(1+AF)倍,并联负反馈使输入电阻减小1+AF倍;电压负反馈使输出电阻 减小1+AF倍,电流负反馈使输出电阻提高1+AF倍。 5.引入负反馈可以减小非线性失真,抑制干扰和噪声等。

实验内容
1.调整静态工作点 测量参数 Ub1 实测值 测量参数 实测值

Uc1 3.34V Uc2 5.63V

Ue1 2.19V Ue2 2.13V

Ic1 1.15mA Ic2 1.06mA

Ube1 0.65V Ube2 0.65V

Uce1 1.15V Uce2 3.5V

2.84V
Ub2

2.78V

2.负反馈放大器开环和闭环放大倍数的测试 (1)开环电路 反馈先不接入,输入端接入 Ui=1mV,f=1KHz 的正弦波,实际中我们采用衰减 的方法来得到 1mV 的输入信号。 本次实验用 Ui=14mV 做输入。调整接线和参数是 输出最大不失真且无振荡。测量开环的放大倍数和输出输入电阻
Ro ? ( Uo ? 1) ? RL U OL

(2)接入反馈,实验方法同上,测量放大倍数和输出输入电阻

RL(K?) 开环

Ui (mV) 14 14 14 14

Uo 2.4V 1.4V 280mV 260mV

Auf 171

Ro 2.2K?

?
3

100 20 0.23K? 18

闭环

?
3

由实验数据我们可以看出加载减小了放大倍数,闭环也减小了放大倍数,并 且还比较明显。但闭环大大减小了输出电阻 3.观察负反馈对非线性失真的改善 (1)、断开反馈,形成开环,逐步加大 Ui 的幅度,是输出信号适当失真,不要 过分失真,记录失真波形幅度及此时的输入信号值。 (2)接上反馈,形成闭环,观察输出信号波形的情况,并适当增加 Ui 幅度,使 放大器输出幅度出现适当失真,记录此时的输入信号值,并和(1)比较,是否 负反馈改善电路的失真 实验结果如下: 开环空载 、 、

Ui

Uo

Ui

失真 Uo

14mV
闭环空载

2.4V Uo 280mV

18mV Ui、 120mV

3.2V 失真 Uo、 2.4V

Ui 14mV

由实验数据看出反馈大大改善了电路的失真,使电路整体性能得到提升。 4.负反馈对输入电阻的影响 Us(mV) 开环 闭环 9.4 9.4 Ui(mV) 4.8 5.8 Ri(K?) 5.3 8.2

反馈增大了电路的输入电阻
5.测放大器的频率特性 ①将电路的RF断开,形成开环,调节信号发生器的输出信号幅度,使Ui=14mV,频率f=1kHz, 用示波器观察放大器的输出信号波形, 并调整示波器使波形充满显示屏的标度 (注意不要失 真,否则需改变输入信号的大小) 。 ②逐步减小信号发生器的输出频率,用毫伏表监测输入端信号的幅度,使之保持上述的输 入幅度不变,用示波器观测放大器的输出波形,直到其波形幅度减小为原来的70.7%,此时 信号频率即为放大器下限频率fL。 ③条件同②,但逐渐增大信号发生器的频率可测得上限频率fH,计算频带宽度BW。 ④将电路的 RF 接上,形成闭环,重复①~③步骤,即可测量计算出闭环电路的 BWf,并 比较 BW 与 BWf。 空载时频率特性曲线仿真图如下:

接反馈空载时频率特性曲线如下:

实际测量结果如下:

fH(Hz)
开环 闭环 140 180

fL(Hz)
68k 400k

BW(Hz)
68k 400k

从仿真图看出接反馈的频率特性明显要好, 不接反馈带宽 570k , 接反馈带宽 4M 。 从实际实验的数据也可以看出反馈增大了电路的带宽,明显提高了电路的频率特性。

实验结论
从实验结果的数据比较来看,反馈减小了电路的输出电阻,增大了电路的输入电阻,改 善了电路的失真,增大了电路的带宽,提高了电路的整体性能。但与此同时电路的放大倍数 相对于开环电路减小了。


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