兩級阻容耦合級間電壓串聯(lián)負反饋放大電路設計

1、據(jù)關學曉課程設計說明書（論文）課程設計題目：兩級阻容耦合級間電壓串聯(lián)負 反饋放大電路設計課程：高頻電子線路課程設計學生姓名：羅麗花學號:040院系：物理與機電工程學院專業(yè)班級：09電子信息科學與技術（2）班指導教師姓名及職稱：周永明教授洪遠泉實驗師起止時間：2011年2月2011年6月課程設計評分:（教務處制）兩級阻容耦合級間電壓串聯(lián)負反饋放大電路設計1 概述放大電路的前級輸出端通過電容接到后級輸入端，成為阻容耦合方式。由于電容對滯留 的阻抗為無窮大，因而阻容耦合放大電路各極之間的直流通路各不相痛，各級的靜態(tài)工作點 相互獨立，求解或?qū)嶋H調(diào)試Q點時可以按單級處理，所以電路的分析，實際和調(diào)試簡單易

2、行, 而且，只要輸入信號頻率較高，耦合電容容量較大，前級的輸出信號就可以幾乎沒有衰減地 傳遞到后級的輸入端，因此，在分立元件電路中阻容耦合方式的到非常廣泛的應用。其優(yōu)點是由于電容的隔直作用，各級放大器的靜態(tài)工作點相互獨立，獨立估算；電路的 分析、設計和調(diào)試方便：電容對交流信號幾乎不衰減；缺點是低頻特性變差：大電容不易集 成。同時，負反饋在電子線路中有著非常廣泛的應用，采用負反饋是以降低放大倍數(shù)為代價 的，目的是為了改善放大電路的工作性能，如穩(wěn)左放大倍數(shù)、改變輸入和輸岀電阻、減少非 線性失真、擴展通頻帶等，所以在實用放大器中幾乎都引入負反饋。2. 兩級阻容耦合及負反饋放大電路系統(tǒng)設計原理分析阻容

3、耦合放大器是多級放大器中最常見的一種，其電路如圖1所示。圖1阻容耦合整體原理圖圖1是一個曲型的兩級阻容耦合放大電路，有兩個共射放大電路組成。由于耦合電容c C2、C,的隔直流作用，各級之間的直流工作狀態(tài)是完全獨立的，因此可分別單獨調(diào)整。但 是，對于交流信號，各級之間有著密切的聯(lián)系，前級的輸出電壓就是后級的輸入信號，因此 兩級放大器的總電壓放大倍數(shù)等于各級放大倍數(shù)的乘積au = /Iul a12,同時后級的輸入阻 抗也就是前級的負載。為了減少電路損耗，第一級的靜態(tài)工作點應選擇的低一些，這樣Ic： 電流的適當減小，就可以減少電路損耗。第二級的靜態(tài)工作點選擇的髙一些，放大電路的的 非線性失真將得到改

4、善。為了改善放大器性能，電路中引入了兩級交流電壓串聯(lián)負反饋（RJ。 這樣，電路即可以穩(wěn)泄輸出電壓又可以提高輸入電阻。兩級放大器靜態(tài)分析多級放大電路各級的靜態(tài)值也是利用苴直流通路來求解。對于直接耦合放大電路而言， 應寫出宜流通路中各個回路的方程，然后求解C而對于阻容耦合放大電路，因其各級之間的直流通路各不相通，各級的靜態(tài)工作點相互獨立，求解靜態(tài)值時可按單級處理因耦合有隔直作用，故各級靜態(tài)工作點相互獨立，只要按照單管基本放大器的分析方法, 逐級計算即可。靜態(tài)工作點表達式：第一級：jBEQ3 】CQ = QI BQU CEQ = CC - 】Cq R( 第二級：j _ 匕8 - U beqIcq =

5、 01 bqU ceq = cc -】cqR(兩級放大電路的動態(tài)分析2. 3.1中頻電壓放大倍數(shù)的計算.多級放大電路的電壓放大倍數(shù)等于各級放大倍數(shù)的乘積。 電壓放大倍數(shù)兒=九 Au2單級共射基本放大器的電壓增益為：A-.MRcHRl)rbe + (1 + 0)Re特別提示：后級的輸入電阻是前級的負載，前級的輸出電阻是后級的信號源內(nèi)阻.2. 3.2輸入電阻的計算放大電路一泄要有前級（信號源）為苴提供信號，那么就要從信號源取電流。輸入電阻 是衡量放大電路從其前級獲取電流大小的參數(shù)。輸入電阻越大，從其前級取得的電流越小， 對前級的影響越小。放大器的輸入電阻久是向放大器輸入端看進去的等效電阻，定義為輸

6、入電壓和輸入 電流A之比，如圖2所示，即：圖2輸入電壓23. 3輸出電阻Ro放大器輸出電阻是將輸入電壓源短路時，從輸出端向放大器看進去的等效電阻放大電路對其負載而言，相當于信號源，我們可以將它等效為戴維南等效電路，這個戴維南等效電路的內(nèi)阻就是輸出電阻。圖3輸岀電阻2. 3.4兩級放大的電路的頻率響應此法用于精度要求不髙從簡從快得情況。首先測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倍（按分貝算即下降3db）,測出此時所對應的上下限頻率,與/l之差就稱為放大電路的通頻帶。即:4/o.7 = /» _ A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)隨信號頻率而變，

7、髙、低頻 段的放大倍數(shù)均會降低。已知兩級放大器總的電壓放大倍數(shù)是齊級放大倍數(shù)的乘積，則其對 數(shù)幅頻特性之和，即2015 | Au I 二20匕 I 鮎 I + 2015 I AJ相頻特性。放大電路相位移之和。(p =(p +(p2若兩級放大器中各級的下限截止頻率分別為 珀亦 上線截上頻率分別為乩 fxu則 兩級放大器與單級放大器的頻率響應存在如下近似關系：負反饋對放大器性能的影響在兩級阻容耦合放大器電路的基礎上，加接一個反饋電阻"，如圖3所示，構成電壓串聯(lián)負反饋電路。圖3電壓串聯(lián)負反饋電路負反饋電路的基本形式：（a）電壓串聯(lián)負反饋；（b）電壓并聯(lián)負反饋；（c）電流串聯(lián)負 反饋：（d）

8、電流并聯(lián)負反饋。在分析放大器中的反饋時，主要應抓住三個基本要素：第一、反饋信號的極性。如果反饋信號是與輸入信號反相的就是負反饋，反之則是正反 饋。第二、反饋信號與輸岀信號的關系。如果反饋信號正比于輸岀電壓，就是電壓反饋：若 反饋信號正比于輸出電流，就是電流反饋。第三、反饋信號與輸入信號的關系。從反饋電路的輸入端看，反饋信號（電壓或電流） 與輸入信號并聯(lián)接入稱為并聯(lián)反饋：串聯(lián)接入成為串聯(lián)反饋。負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)左性等方而。但是放大器性能的改善是以降低其增益為代價的，因而在應用負反 饋電路時，必須考慮電路性能改善的同時會引起電路

9、增益的減小。2. 4.1負反饋放大電路增益的一般表達式:& &1+佔A _ X X“_ _1F 一可一&X, X+ Xd X深度負反饋的實質(zhì)當Ao很大時，1+AoF »1：引入正反饋當 1+AoF <1：Af>A當 1+AoF <1：Af>A引入正反饋Rel+ Re 1負反饋式放大電路放大的倍數(shù)降低，當Ao很大時，負反饋放大器的閉環(huán)放大倍數(shù)與晶 體管無關，只與反饋網(wǎng)絡有關。即負反饋可以穩(wěn)立放大倍數(shù)。2. 4. 2負反饋改變放大器的輸入電阻R及輸出電阻心o負反饋對放大器輸入阻抗和輸出阻抗的影響比較復雜。不同反饋形式，對阻抗的影響不 同，一

10、般來說，并聯(lián)負反饋能降低輸入阻抗，而串聯(lián)負反饋則能提高輸入阻抗：電壓負反饋 使輸岀阻抗降低，電流負反饋使輸岀阻抗升髙。輸入電阻：Rf =（i + AF）R串聯(lián)負反饋相當于在輸入回路中串聯(lián)了一個電阻，故輸入電阻增加。 輸岀電阻：R 一 R“（1 + AF）并聯(lián)負反饋相當于在輸入回路中并聯(lián)了一條支路，故輸入電阻減小。負反饋使頻帶展寬& &夠=（i+q”f）九f - a1+佔引入負反饋使電路的通頻帶寬度增加（圖4所示）：11（比|11，1巧一11、B圖42. 4.4減小非線性失真（圖5所示）加反饋前圖53. 電路仿真測量電壓放大倍數(shù)3.1. 1未引入負反饋的放大倍數(shù)（圖6所示）exi

11、aur1»V lOkHK oostoll20.0kOt«>_Me) 3Okoh» StIOQiC2T卜xourlu2X2222“2»2222A*RfA A A JIVWS5»1 *4= spae*lOOOIon.l*ISXMM10XSC1Yc?c12 VPall1.40kQki»Cl lOuF(m2!.5CKOhi» It1 .OOkch*> 1*Do圖6未引入負反饋的放大電路3. 1. 2引入負反饋后的放大倍數(shù)（圖7所示）圖7引入負反饋后的放大電路可見電壓串聯(lián)負反饋的引入使得電壓放大倍數(shù)明顯減少，兩者相差約倍。

12、測量輸入電阻3. 2.1未引入負反饋的輸入電阻（圖8所示）»«1IplM>2! 2Q.OKOk>eX8C1ClC)lUf/rVI吋10.皿2 2lO.OkOhn 19Itlour312222hs»J113Vee12 VL.SOkOkre圖8無負反饋的輸入電阻測雖電路3. 2.2引入負反饋后的輸入電阻（圖9所示）n>3.0kOto ”XMM1>1 .OtChn It?20.0kOh»_llxcriWorVIOK>eglOuTHlRell lOCOhm 1»口“21.40kOte« ItlO.OtOin It

13、VW- 5.lkOhm 51C310"2N2222K*m2»MRSni IIlOu?Vcc1Z V圖9有負反饋的輸入電阻測量電路可見，電壓串聯(lián)負反饋的引入，使得輸入電阻增大。輸出電阻測量3. 3.1未引入負反饋的輸出電阻測量（圖10所示）ZO.Ok0l»_lt1Ouf3.OKOhM 51C)：lour0r»bl2 >10.0KOlMi ItIS=、OY9121.4OkO)»_lllOur汁/霊OZg圖10無負反饋的輸出電阻測量電路3. 3. 2引入負反饋后的輸出電阻測量（圖11所示）11 .OkO>«» !io&

14、#171;rlourJW22J2A*XSC1O；5:L：2 82222A*EL3O5*n*3.0kO*w_5iAAA/-.lkOto MWell10OCi» !1< C4 土丄Curiwtl1.40kOh» II32 ,00k沁> It,fb2120.0kC*U« 11圖11負反饋后的輸出電阻電路可見，電壓串聯(lián)負反饋的引入，使得輸出電阻增小。4. 總結通過Multisim7的仿真分析，直觀形象地反映了放大電路引入負反饋后，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。教學實踐證明，在電子技術的理論課教學中 應用il算機軟件進行仿真分析，加深了對電路原理、信號流通過程、元器件參數(shù)及電路性能 的了解，使抽象的理論形象化，使復雜的電路分析變得生動形象、貞實可信，讓學生在