兩級(jí)阻容耦合級(jí)間電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路設(shè)計(jì)

1、據(jù)關(guān)學(xué)曉課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）課程設(shè)計(jì)題目：兩級(jí)阻容耦合級(jí)間電壓串聯(lián)負(fù) 反饋放大電路設(shè)計(jì)課程：高頻電子線路課程設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：羅麗花學(xué)號(hào):040院系：物理與機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)：09電子信息科學(xué)與技術(shù)（2）班指導(dǎo)教師姓名及職稱：周永明教授洪遠(yuǎn)泉實(shí)驗(yàn)師起止時(shí)間：2011年2月2011年6月課程設(shè)計(jì)評(píng)分:（教務(wù)處制）兩級(jí)阻容耦合級(jí)間電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路設(shè)計(jì)1 概述放大電路的前級(jí)輸出端通過(guò)電容接到后級(jí)輸入端，成為阻容耦合方式。由于電容對(duì)滯留 的阻抗為無(wú)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(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn) 相互獨(dú)立，求解或?qū)嶋H調(diào)試Q點(diǎn)時(shí)可以按單級(jí)處理，所以電路的分析，實(shí)際和調(diào)試簡(jiǎn)單易

2、行, 而且，只要輸入信號(hào)頻率較高，耦合電容容量較大，前級(jí)的輸出信號(hào)就可以幾乎沒(méi)有衰減地 傳遞到后級(jí)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(yīng)用。其優(yōu)點(diǎn)是由于電容的隔直作用，各級(jí)放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立，獨(dú)立估算；電路的 分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試方便：電容對(duì)交流信號(hào)幾乎不衰減；缺點(diǎn)是低頻特性變差：大電容不易集 成。同時(shí)，負(fù)反饋在電子線路中有著非常廣泛的應(yīng)用，采用負(fù)反饋是以降低放大倍數(shù)為代價(jià) 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(kuò)展通頻帶等，所以在實(shí)用放大器中幾乎都引入負(fù)反饋。2. 兩級(jí)阻容耦合及負(fù)反饋放大電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理分析阻容

3、耦合放大器是多級(jí)放大器中最常見(jiàn)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(gè)曲型的兩級(jí)阻容耦合放大電路，有兩個(gè)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(jí)之間的直流工作狀態(tài)是完全獨(dú)立的，因此可分別單獨(dú)調(diào)整。但 是，對(duì)于交流信號(hào)，各級(jí)之間有著密切的聯(lián)系，前級(jí)的輸出電壓就是后級(jí)的輸入信號(hào)，因此 兩級(jí)放大器的總電壓放大倍數(shù)等于各級(jí)放大倍數(shù)的乘積au = /Iul a12,同時(shí)后級(jí)的輸入阻 抗也就是前級(jí)的負(fù)載。為了減少電路損耗，第一級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)應(yīng)選擇的低一些，這樣Ic： 電流的適當(dāng)減小，就可以減少電路損耗。第二級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)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(jí)交流電壓串聯(lián)負(fù)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(jí)放大器靜態(tài)分析多級(jí)放大電路各級(jí)的靜態(tài)值也是利用苴直流通路來(lái)求解。對(duì)于直接耦合放大電路而言， 應(yīng)寫(xiě)出宜流通路中各個(gè)回路的方程，然后求解C而對(duì)于阻容耦合放大電路，因其各級(jí)之間的直流通路各不相通，各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立，求解靜態(tài)值時(shí)可按單級(jí)處理因耦合有隔直作用，故各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立，只要按照單管基本放大器的分析方法, 逐級(jí)計(jì)算即可。靜態(tài)工作點(diǎn)表達(dá)式：第一級(jí)：jBEQ3 】CQ = QI BQU CEQ = CC - 】Cq R( 第二級(jí)：j _ 匕8 - U beqIcq =

5、 01 bqU ceq = cc -】cqR(兩級(jí)放大電路的動(dòng)態(tài)分析2. 3.1中頻電壓放大倍數(shù)的計(jì)算.多級(jí)放大電路的電壓放大倍數(shù)等于各級(jí)放大倍數(shù)的乘積。 電壓放大倍數(shù)兒=九 Au2單級(jí)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(jí)的輸入電阻是前級(jí)的負(fù)載，前級(jí)的輸出電阻是后級(jí)的信號(hào)源內(nèi)阻.2. 3.2輸入電阻的計(jì)算放大電路一泄要有前級(jí)（信號(hào)源）為苴提供信號(hào)，那么就要從信號(hào)源取電流。輸入電阻 是衡量放大電路從其前級(jí)獲取電流大小的參數(shù)。輸入電阻越大，從其前級(jí)取得的電流越小， 對(duì)前級(jí)的影響越小。放大器的輸入電阻久是向放大器輸入端看進(jìn)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(shí)，從輸出端向放大器看進(jìn)去的等效電阻放大電路對(duì)其負(fù)載而言，相當(dāng)于信號(hào)源，我們可以將它等效為戴維南等效電路，這個(gè)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(jí)放大的電路的頻率響應(yīng)此法用于精度要求不髙從簡(jiǎn)從快得情況。首先測(cè)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(cè)出此時(shí)所對(duì)應(yīng)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(hào)頻率而變，

7、髙、低頻 段的放大倍數(shù)均會(huì)降低。已知兩級(jí)放大器總的電壓放大倍數(shù)是齊級(jí)放大倍數(shù)的乘積，則其對(duì) 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(jí)放大器中各級(jí)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(jí)放大器與單級(jí)放大器的頻率響應(yīng)存在如下近似關(guān)系：負(fù)反饋對(duì)放大器性能的影響在兩級(jí)阻容耦合放大器電路的基礎(chǔ)上，加接一個(gè)反饋電阻"，如圖3所示，構(gòu)成電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路。圖3電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路負(fù)反饋電路的基本形式：（a）電壓串聯(lián)負(fù)反饋；（b）電壓并聯(lián)負(fù)反饋；（c）電流串聯(lián)負(fù) 反饋：（d）

8、電流并聯(lián)負(fù)反饋。在分析放大器中的反饋時(shí)，主要應(yīng)抓住三個(gè)基本要素：第一、反饋信號(hào)的極性。如果反饋信號(hào)是與輸入信號(hào)反相的就是負(fù)反饋，反之則是正反 饋。第二、反饋信號(hào)與輸岀信號(hào)的關(guān)系。如果反饋信號(hào)正比于輸岀電壓，就是電壓反饋：若 反饋信號(hào)正比于輸出電流，就是電流反饋。第三、反饋信號(hào)與輸入信號(hào)的關(guān)系。從反饋電路的輸入端看，反饋信號(hào)（電壓或電流） 與輸入信號(hào)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(fù)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(jià)的，因而在應(yīng)用負(fù)反 饋電路時(shí)，必須考慮電路性能改善的同時(shí)會(huì)引起電路

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

10、般來(lái)說(shuō)，并聯(lián)負(fù)反饋能降低輸入阻抗，而串聯(lián)負(fù)反饋則能提高輸入阻抗：電壓負(fù)反饋 使輸岀阻抗降低，電流負(fù)反饋使輸岀阻抗升髙。輸入電阻：Rf =（i + AF）R串聯(lián)負(fù)反饋相當(dāng)于在輸入回路中串聯(lián)了一個(gè)電阻，故輸入電阻增加。 輸岀電阻：R 一 R“（1 + AF）并聯(lián)負(fù)反饋相當(dāng)于在輸入回路中并聯(lián)了一條支路，故輸入電阻減小。負(fù)反饋使頻帶展寬& &夠=（i+q”f）九f - a1+佔(zhàn)引入負(fù)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(cè)量電壓放大倍數(shù)3.1. 1未引入負(fù)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(fù)反饋的放大電路3. 1. 2引入負(fù)反饋后的放大倍數(shù)（圖7所示）圖7引入負(fù)反饋后的放大電路可見(jiàn)電壓串聯(lián)負(fù)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(cè)量輸入電阻3. 2.1未引入負(fù)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(wú)負(fù)反饋的輸入電阻測(cè)雖電路3. 2.2引入負(fù)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(fù)反饋的輸入電阻測(cè)量電路可見(jiàn)，電壓串聯(lián)負(fù)反饋的引入，使得輸入電阻增大。輸出電阻測(cè)量3. 3.1未引入負(fù)反饋的輸出電阻測(cè)量（圖10所示）ZO.Ok0l»_lt1Ouf3.OKOhM 51C)：lour0r»bl2 >10.0KOlMi ItIS=、OY9121.4OkO)»_lllOur汁/霊OZg圖10無(wú)負(fù)反饋的輸出電阻測(cè)量電路3. 3. 2引入負(fù)反饋后的輸出電阻測(cè)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(fù)反饋后的輸出電阻電路可見(jiàn)，電壓串聯(lián)負(fù)反饋的引入，使得輸出電阻增小。4. 總結(jié)通過(guò)Multisim7的仿真分析，直觀形象地反映了放大電路引入負(fù)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(xué)實(shí)踐證明，在電子技術(shù)的理論課教學(xué)中 應(yīng)用il算機(jī)軟件進(jìn)行仿真分析，加深了對(duì)電路原理、信號(hào)流通過(guò)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(fù)雜的電路分析變得生動(dòng)形象、貞實(shí)可信，讓學(xué)生在