【東南大學(xué) 模電實(shí)驗(yàn)】實(shí)驗(yàn)六 多級(jí)放大器的頻率補(bǔ)償和反饋

1、實(shí)驗(yàn)六 多級(jí)放大器的頻率補(bǔ)償和反饋實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?. 掌握多級(jí)放大器的設(shè)計(jì)，通過(guò)仿真了解集成運(yùn)算放大器內(nèi)部核心電路結(jié)構(gòu)。2. 掌握多級(jí)放大器基本電參數(shù)的定義，掌握基本的仿真方法。3. 熟悉多級(jí)放大器的頻率補(bǔ)償基本方法。4. 掌握反饋對(duì)放大器的影響。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 多級(jí)放大器的基本結(jié)構(gòu)及直流工作點(diǎn)設(shè)計(jì)。基本的多級(jí)放大器如圖.若輸入信號(hào)的直流電壓為2V，通過(guò)仿真得到圖1中得節(jié)點(diǎn)1，2和3的直流工作電壓。V(1)V(2)V(3)14.42956V14.42958V8.38849V若輸出級(jí)PNP管只用差分對(duì)管U3的一只管子，則放大器的輸出直流電壓為多少？給出U3種采用兩只管子的原因。V(1)V(2)V(3)

2、14.41222V14.42958V7.0707V可見(jiàn)采用單管后，輸出直流電壓V（3）減小；而采用兩只管子能提高直流工作點(diǎn)，并使工作點(diǎn)更穩(wěn)定。2. 多級(jí)放大器的基本電參數(shù)仿真。實(shí)驗(yàn)任務(wù)：差模增益及放大器帶寬將輸入信號(hào)V2和V3的直流電壓設(shè)置為2V，AC輸入幅度設(shè)為0.5V，相差180，采用AC分析得到電路的低頻差模增益Avd1，并提交輸出電壓V（3）的幅頻特性和相頻特性的仿真結(jié)果。在幅頻特性中標(biāo)出上限頻率，相頻特性中標(biāo)出0dB的相位。Avd1=93.3897dB=46718.08可知fH=1.3574kHz，(0dB)=共模增益將輸入信號(hào)V2和V3的直流電壓設(shè)為2V，AC輸入幅度設(shè)為0.5V，

3、相位相同。AC分析得到低頻共模增益Avc，結(jié)合中得仿真結(jié)果得到電路的共模抑制比KCMR，并提交幅頻特性仿真圖。仿真得，Avc=-6.61dB=0.4671 KCMR=100017.3差模輸入阻抗V2、V3設(shè)為2V，AC輸入幅度0.5V，相差180，AC分析，用表達(dá)式Rid=得到Rid 。提交Rid隨頻率變化曲線圖。標(biāo)出100Hz的阻抗值。Rid=94.5860dB=53.62k輸出阻抗如下圖V2、V3直流電壓設(shè)為2V，AC幅度為0，V4的AC幅度設(shè)為1，AC分析。得到輸出阻抗Ro隨頻率變化曲線，并標(biāo)出100Hz處的阻抗值。100Hz處Ro=32.68k。思考：若放大器輸出電壓信號(hào)激勵(lì)后級(jí)放大器

4、，根據(jù)仿真得到的結(jié)果，后級(jí)放大器R。至少為多少才可忽略負(fù)載影響？若后級(jí)放大器輸入阻抗較低，采取什么措施可以提高放大器的驅(qū)動(dòng)能力？若后級(jí)放大器輸入阻抗較低，可以在前級(jí)放大器的輸出端并聯(lián)電阻以減小其輸出阻抗。3. 多級(jí)放大器的頻率補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)任務(wù)：簡(jiǎn)單電容補(bǔ)償按圖1所示電路，將輸入信號(hào)V2和V3的直流電壓設(shè)為2V，AC輸入幅度設(shè)為0.5V，找出電路主極點(diǎn)位置，采用簡(jiǎn)單電容補(bǔ)償方法進(jìn)行頻率補(bǔ)償，仿真得到最少補(bǔ)償電容值，使得單位增益處相位不低于，提交補(bǔ)償后V（3）的幅頻特性相頻特性曲線，標(biāo)出fH和增益為0dB時(shí)的相位。產(chǎn)生第一個(gè)極點(diǎn)角頻率的節(jié)點(diǎn)一般是電路中阻抗最高的節(jié)點(diǎn)，本圖中為輸出端。因此補(bǔ)償電容接在輸

5、出電壓與地之間。單位增益即增益=1=0dB。仿真得，最小C為3.5F。輸出電壓幅頻相頻特性如下。上限頻率為1.9297Hz。0dB相位為。簡(jiǎn)單密勒補(bǔ)償按圖3設(shè)計(jì)電路，得到最小補(bǔ)償電容值，使得V（3）在單位增益處相位不低于，提交補(bǔ)償后V（3）的幅頻特性相頻特性曲線，標(biāo)出fH和增益為0dB時(shí)的相位。若要求輸出電壓為V（9），補(bǔ)償后相位要求相同，AC仿真得到所需要的最小補(bǔ)償電容。輸出電壓為V(3)的幅頻特性相頻特性曲線：上限頻率為223.3064Hz。0dB相位為。得到的C1=115pF。輸出電壓為V(9)的幅頻特性相頻特性曲線：可知上限頻率為138.9495Hz。0dB相位為。得到的C1=202p

6、F。4. 反饋放大器實(shí)驗(yàn)任務(wù)：將輸入信號(hào)V2直流工作電壓設(shè)為0V,AC輸入幅度設(shè)為1V，AC仿真，得到V（3）的幅頻特性曲線和相頻特性曲線，并在圖上fH?？芍猣H=2.1499MHz。按圖2中的分析方法，得到輸出阻抗隨頻率變化曲線，標(biāo)注100Hz處的值，與未世家負(fù)反饋的輸出阻抗對(duì)照，解釋變化。V2的AC幅度設(shè)為0，V4的AC幅度設(shè)為1.仿真得到輸出電阻隨頻率變化曲線。其中100Hz時(shí)，Rof=12.143=4.05。對(duì)比與沒(méi)加補(bǔ)償?shù)碾娐罚ㄈサ鬜3）：可見(jiàn)100Hz時(shí)Ro=47.607=240.0。加了電壓負(fù)反饋的電路與沒(méi)有加的電路對(duì)比，輸出阻抗大大減小。本圖為電壓負(fù)反饋，因此反饋越深，輸出阻抗越小。R2=10，R3=100，R4=0.1，重復(fù)；同時(shí)按圖4中V2設(shè)置條件瞬態(tài)仿真，得到 V（3）的波形，觀察波形是否失真，并解釋。可見(jiàn)V(3)的幅頻相頻特性曲線和R2、R3、R4修改前是一樣的。這是因?yàn)樗鼈兊谋壤枷嗤?，分壓也相同。V(3)瞬時(shí)波形：顯然有失真。這可能是因?yàn)镽2、R3減小，導(dǎo)致差分對(duì)管基極電流過(guò)大，使三極管擊穿，出現(xiàn)了截止失真。思考：若圖4反饋放大器電路改為單個(gè)15V電源供電，存在什么問(wèn)題？如何修改？存在的問(wèn)題：