四种负反馈电路的测试.docx

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四种负反馈电路的测试

四种负反馈电路的测试

电气工程系王文川

一、电压串联负反馈电路

电压串联负反馈电路如图1所示

一．计算

（一）静态工作点计算：

1．前级静态工作点

2．后级静态工作点

（二）开、闭环放大倍数计算：

1．反馈系数

2．前级基极电阻

3．后级基极电阻

4．后级输入电阻

5．前级交流电压放大倍数

6．后级交流电压放大倍数

7．电路开环增益

8．电路闭环增益

（三）开、闭环输入输出电阻计算：

（四）负载变化（R11由5.1K变为3K）

1．开环增益变化率

开环前级增益不变，A’U1=AU1

2．闭环增益变化率

3．开、闭环输入输出电阻

二．数据表

1．计算并测量各静态工作点

（1）

（2）ICQ1

（3）UBQ1

（4）UEQ1

（5）UCEQ1

（6）ICQ2

（7）UBQ2

（8）UEQ2

（9）UCEQ2

（10）计算值

（11）1.22mA

（12）1.09V

（13）0.39V

（14）8V

（15）2.07mA

（16）2.77V

（17）2.07V

（18）4V

（19）测量值

（20）

（21）

（22）

（23）

（24）

（25）

（26）

（27）

2．计算并测量各项开环指标，测试负载（R11）由5.1kΩ变为3kΩ时的电压放大倍数变化率

（28）无反馈

（29）Ui

（30）UO

（31）AU

（32）Ri

（33）RO

（34）ΔAU/AU（R11）变化）

（35）计算值

（36）

（37）

（38）792

（39）5.3kΩ

（40）2.3kΩ

（41）（792-648）/792=0.182

（42）测量值

（43）

（44）

（45）

（46）

（47）

（48）

3．计算并测量各项闭环指标，测试负载（R11）由5.1kΩ变为3kΩ时的电压放大倍数变化率

（49）有反馈

（50）Ui

（51）UO

（52）AUf

（53）Rif

（54）ROf

（55）ΔAUf/AUf（R11）变化）

（56）计算值

（57）

（58）

（59）88.8

（60）9kΩ

（61）250Ω

（62）（88.8-86.6）/88.8=0.0248

（63）测量值

（64）

（65）

（66）

（67）

（68）

（69）

4．测量无反馈和有反馈两种情况下的通频带

（70）

（71）下限频率fL

（72）上限频率fH

（73）无反馈

（74）

（75）

（76）有反馈

（77）

（78）

三．调测方法

（一）测量静态工作点（用万用表的相关量程测量）：

A、加上预定的工作电压EC，EC靠近输出端。

输入端不接信号并将其短路，在放大倍数不是很大的情况下，输入端也可以开路。

B、测直流参数的注意点

1）输入无信号，输出也应无信号

2）注意万用表的量程和极性

3）必须考虑万用表的内阻抗对被测点的影响

C、静态工作点的调测

1．测试UBQ（=UEQ+UBEQ）

由于万用表电压档的等效电阻不远大于基极偏置电阻，若将其直接并连在R2两端测，会使基极下偏置电阻大大减小，严重影响静态工作点。

2．测UCEQ，万用表电压档直接测量。

3．ICQ的测量

1）直接测集电极回路的电流（需断开集电极回路后串联接入万用表，一般不采用）

2）测集电极电阻R3和R8上的电压，计算得ICQ（常用）

3）测发射极电阻R4上的电压计算得ICQ

（二）测试交流电路参数

1．测量条件：

1）交流参数测量分为开环测量（取下R10，断开反馈回路）和闭环测量（接上R10，）。

2）去除电路输入端的短路线，在输入端接上正弦交流电压。

合理选定输入信号的频率，中频段f=1KHz。

合理选定输入信号的峰峰值，输入信号不能过大，测量任何交流参数，都必须保证放大器都工作在正常放大状态，即输出不产生饱和、截止失真。

一般取UiPP=10mV左右（信号发生器需按衰减键）。

3）首先测试交流电压放大倍数（Au）是基础参数。

在Au基本正确的情况下测试其它参数

4）一些参数只能用间接法测试，如，Ri和Ro

2．增益AU、AUf的测量

用示波器监测，保证输出信号不出现明显失真。

再用交流毫伏表测试输入Ui、输出信号电压值UO。

计算：

3．输入电阻Ri的测量

Ri的测量方法有三种（注意：

不能直接测量不共地电阻两端的电压）

输入电阻Ri的受上偏置电阻R1、下偏置电阻R2的影响极大，当三极管基极端等效电阻很大时，输入电阻Ri基本上由下偏置电阻R2决定。

1）串联电阻法

串联电阻法测量Ri的电路如右图所示，图中US正弦信号源，根据被测电路的输入信号要求选择信号源的频率和幅度，US的频率应选在放大电路的中频段，幅度应能保证放大电路不会出现失真。

R是测量用的附加串联电阻。

测量前应该估算被测放大电路的输入电阻Ri的值，按R≈Ri的原则选取R，这样取值可以减少测试误差。

用交流毫伏表分别测出US、Ui，欧姆档测出R值，由下式计算出输入电阻Ri；

2）替代法

替代法测量Ri的电路如右图所示，图中，按R≈Ri的原则选取R，RW＝（1.2～1.5）Ri取值。

先将K打在“1”的位置，用交流毫伏表测出Ui值，再将K置于“2”的位置，保持US不变，调节RW，使URW与K处于“1”时的Ui相等，测出RW的值，则Ri=RW。

3）半电压法

半电压法测量Ri的电路如右图所示，图中US和RW的选取与替代法相同。

测量时，先调节电位器RW，使其阻值为零，用交流毫伏表测得Ui＝US。

然后再调节电位器RW，使U’i＝0.5Ui。

注意，需调节信号发生器使其输出维持为US不变。

这时RW的值与Ri相等，测出RW便可得到Ri的值。

4．输出电阻Ro的测量

1）开路电压法

开路电压法测量Ro的电路如右图所示，图中U’O和Ro为被测电路等效的开路输出电压和输出电阻，R为测量用的外接附加电阻，并按R≈Ro选取。

测量时按要求的频率和幅度调节US，首先在K断开情况下测量输出电压，即为U’O，保持US不变，然后在K合上的情况下测量R两端的电压，即为UO。

最后计算出R值。

由图可知

测出U’O、UO、R后可由上式得到输出阻抗Ro的值。

2）半电压法

半电压法测量Ro的电路如右图所示。

测量前应估算Ro并按RW＝（1.2～1.5）Ro选取RW。

测量时先断开K，调节US使测出的开路电压为U’O，然后保持US不变，再合上K，将RW接入，调节RW并观测其电压URW，当URW＝U’O/2时。

必然有Ro＝RW的关系，当测出RW之后即可得到Ro的值。

5．截止频特fL、fH的测量

1）在已测出Au的条件下：

（输入信号频率f=1KHz、电压峰-峰值UiPP=10mV，测出输出电压有效值UO，计算得到AU）

2）调低输入信号频率，反复核对和保持输入电压的幅度不变，直至输出电压=0.707UO，记录此时的频率即为fL

3）调高输入信号频率，反复核对和保持输入电压的幅度不变，直至输出电压=0.707UO，记录此时的频率即为fH

4）fH－fL即为放大器的通频带，一般可在通频带范围内测量若干个频率点下的UO，并用半对数坐标画出幅频率特性曲线图。

（注意：

测量时，每改变一次信号源频率，必须调节信号源的幅度保证US电压不变）

6．测量最大不失真输出电压

在输入信号频率f＝1kHz条件下，用示波器观察输出信号：

1）加大输入信号电压幅度直到输出波型出现失真，记录失真前的输出电压峰峰值即为最大不失真输出电压。

2）在条件允许的情况下，应使用失真度仪监测输出电压的失真度。

四、测试数据记录与分析

1．测试前必须核算出预期值，测试出的数据如果没有预期值作为标准，实验将失去意义。

2．直流工作点和交流参数由于模型不准必将会产生一些误差。

3．发现实测数据与预期值不同时，必须及时分析，如果不在容许误差范围内，则应立即找出原因

4．必须完整记录测到的数据和波形

二、电压并联负反馈放大电路

一.实验目的

1.研究负反馈对放大电路性能的影响

2.掌握负反馈放大电路性能的测试方法

3.掌握负反馈放大电路频率特性的测试方法

二.实验仪器

函数发生器示波器数字式万用表

三、实验内容及步骤

1．用集成运放uA741设计一个电压并联负反馈放大电路，要求Au=-10，输入电阻Ri=10kΩ。

（1）测量闭环电压增益（负载不变）

Ui

Uo

Auf

测量值

理论值

测算值

理论值

20mV

40mV

（2）输入电压Ui不变（20mV），改变负载电阻RL的值，测量输出电压。

RL（KΩ）

Uo

Auf

测量值

理论值

测算值

理论值

∞

5K

1K

（3）输入电阻Ri

（输入电阻测量连接如右所示图）

测量值

测算值

理论值

UL

Uo

Ro

测量值（RS=10K）

测算值

理论值

US

Ui

Ri

（4）输出电阻Ro

（5）求上限频率fH

输入电压不变，改变输入信号的频率，使输出电压为原来的0.707倍，此时的频率为上限频率。

2．用集成运放uA741设计一个电压串联负反馈放大电路，要求Au=11，输入电阻Ri＞10kΩ。

（1）测量闭环电压增益（负载不变）

Ui

Uo

Auf

测量值

理论值

测算值

理论值

20mV

40mV

（2）输入电压Ui不变（20mV），改变负载电阻RL的值，测量输出电压。

RL（KΩ）

Uo

Auf

测量值

理论值

测算值

理论值

∞

5K

1K

（3）输入电阻Ri

测量值（RS=10K）

测算值

理论值

US

Ui

Ri

测量值

测算值

理论值

UL

Uo

Ro

（4）输出电阻Ro

（5）求上限频率fH

输入电压不变，改变输入信号的频率，使输出电压为原来的0.707倍，此时的频率为上限频率。

三、电流串联负反馈

一、实验目的

1.学会识别放大器中负反馈电路的类型。

2.了解不同反馈形式对放大器输入、输出电阻的不同影响。

3.加深理解负反馈对放大器性能的影响。

二、实验原理

图5-1为电流串联负反馈电路。

从图中

图5-1电流串联负反馈放大器

可以看出，F=

=

R′L=RC∥RL

AVO=

AVF=

=

通过等效电路计算可得，

AVF==

深度负反馈的情况下AVF=

三、实验设备、部件与器件

1.+12V直流电源2.函数信号发生器

3.双踪示波器（另配）4.频率计

5.交流毫伏表6.直流电压表

7.晶体三极管3DG6、电阻、电容及插线若干。

四、实验内容

1.测量和调整静态工作点

将实验台面板上的单管/负反馈两级放大器接成图5-1所示电流串联负反馈电路。

并把RF1短路，即电路处于无反馈状态。

调节RW1使得IC=

≈IE=

=2mA，用万用电表测量晶体管的集电极、基极和发射极对地的电压UC，UB和UE。

2.测量无反馈（基本放大器）的各项性能指标

1）测量电压放大倍数AV

在放大器输入端（B点）加入UI=5mV，1KHz的正弦信号，用示波器观察放大器输出电压UL的波形。

在UL不失真的情况下，用交流毫伏表测量UL，利用AU=求出基本放大器的电压放大倍数。

2）测量输出电阻Ro

保持UI=5mV不变，断开负载电阻RL1，测量空载时的输出电压U0，利用公式RO=（

-1）RL1，求出输出电阻Ro。

3）测量输入电阻RI

在电路的A点输入频率为1KHz的正弦信号，调节“幅度”调节旋钮，使得UI=5mV，再测出A点的输入电压US。

利用公式

RI=

R计算出输入电阻RI。

4）测量通频带

接上负载RL1，在放大器输入端B点输入UI=5mV，1KHz的正弦信号。

测出输出电压UL（UL波形不失真），然后改变输入信号的频率（保持UI=5mV）找出上，下限频率fH和fL并计算出通频带宽。

3.测量负反馈放大器的各项性能指标

将实验电路恢复为图5-1，调整静态工作点使得IE=2mA。

重复2中的测试内容和方法，得到负反馈放大器的AVF、ROF、RIF和通频带宽fBW。

四、电流并联负反馈电路的测试

图1  电流并联负反馈框图

图1是电流并联负反馈放大电路的方框图。

其输入回路中，输入信号、反馈信号和基本放大器的输入端以并联方式相连，输入信号、反馈信号和净输入信号都为电流量，且

。

输出回路中，反馈网络与负载串联，对输出电流进行取样,因此反馈信号（此处为反馈电流）与输出电流成正比，即

。

　　电流并联负反馈电路增益的估算在电流并联负反馈电路中，由于输入信号、反馈信号和净输入信号都为电流量，输出信号为电流量，所以开环增益为电流增益，即

，反馈系数为电流传输比，即

，闭环增益为电流增益，即

。

对于深度电流并联负反馈放大电路，其闭环增益为

因此源电压放大倍数为

注意：

；

一、反馈电路测试方法

。

二、在测试过程中遇到的问题以及解决办法

1、。

2、。

3、。

4、。

5、。

教师评价

教师总体评价：

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年月日