由分立元件构成的负反馈放大电路Word文件下载.docx
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合理设置电阻参数,使得静态工作点满足:
IDQ约为2mA,UGDQ<
-4V。
根据场效应管的转移特性曲线(见下图)找到当IDQ=2mA时,UGSQ=—2.5270V,可以估算出
Us=IDQ×
Rs
UA=UG=US+UGSQ
UGDQ=UG-12<
-4V即UGQ<
8V,有Rg1<
2Rg2,另Rg1=150kΩ,Rg2=100kΩ,此时有UA=UG=7.2V
即有Us=9.73V。
根据元件盒中的电阻情况和以上分析,可取Rs=4.7KΩ
上图为场效应管2N5486的转移特性曲线
(2)第二级电路:
通过调节Rb2,使得静态工作点满足:
ICQ约为2mA,UCEQ=2~3V。
MRF9011L的基极电流近似为0,所以Ub=Vcc×
Rb1/(Rb2+Rb1),UbeQ=0.7V,
所以Ue=Ub-0.7V,IceQ=Ue/Re,
所以UceQ=Vcc-IceQ×
(Rc+Re)∈[2,3]V,
将各个参数带入,求解得Rb2范围为[38.5,43.1]kΩ
实验中,根据元件盒中电阻值,取Rb2=39kΩ
2、理论计算
(1)静态参数
根据预先给定的电路电流电压的设置值和计算得到的电路产量,估算得到电路的静态参数。
Rg1
Rg2
IDQ
UGSQ
UA
US
UGDQ
理论估算静态
150kΩ
100kΩ
4.7kΩ
2mA
—2.53V
7.2V
9.73V
—4.8V
(2)动态参数
a)开环动态参数
通过仿真结果得到
,
故第二级电路的输入电阻为
输出电阻
第一级电路的输出电阻为
总输入电阻为
(2)两级放大电路闭环测试
电压并联负反馈,深度负反馈条件下集成运放输入端有虚短和虚断的性质。
(3)提高要求:
电流并联负反馈
五、仿真结果
1.基本要求:
1)结型场效应管的特性曲线:
利用“直流扫描分析(DCSweepAnalysis)”得到场效应管的输出特性曲线和转移特性曲线。
在测量转移特性曲线时,由于要得到一组曲线组,故同时启用V1、V2这2个电源。
测量电路如下:
-4V即UGDQ<
Rg2,另Rg1=150kΩ,Rg2=100kΩ,此时有UA=UG=7.2V
由图可读出:
;
2)两级放大电路仿真
a.静态工作点的仿真:
第一级电路:
经计算,取
仿真结果如下:
UA=7.2V
US=9.512V
UGSQ=-2.312V
UDSQ=2.488V
第二级电路:
经计算,取Rb2=39kΩ。
ICQ=2.028mA约为2mA
可知UCEQ=2.256V,介于2~3V之间
因此,可知参数的选择是合适的。
b.动态参数的仿真:
输入正弦信号Us,幅度为10mV,频率为10kHz,仿真并记录电路的电压放大倍数
、
、输入电阻Ri、输出电阻Ro。
1)利用示波器记录电压从而计算电压放大倍数:
=4.950/6.252=0.7917
=1.306/6.061=197.849
=775.071/4.818=160.870>100,满足要求
(1)由于输入电阻Ri应约为100kΩ,因此在输入端串入电阻R1=100kΩ进行测量。
结果如下:
Ri=7.071/(3.709/100)-100=90.644kΩ
Ro=(1.186/1.153-1)×
100=2.862kΩ
3)两级放大电路闭环仿真
在上述两级放大电路中,引入电压并联负反馈。
合理选取电阻R的阻值,使得闭环电压放大倍数的数值约为10。
输入正弦信号Us,幅度为100mV,频率为10kHz。
取R=10kΩ.
(1)利用示波器记录电压从而计算电压放大倍数:
=736.178/78.043=-9.433
(2)由于引入并联负反馈,输入电阻Ri=Rif近似为0Ω,因此在输入端串入电阻R1=600Ω(仿真尝试后得出)进行测量。
Ri=4.048×
1000/6.666=661.27Ω
经计算,输出电阻Ro=RC//Rof,约为3.6kΩ。
在输出端串入电阻R2=3.6kΩ进行测量。
Ro=(662.158/630.654-1)×
3600=179.84Ω
2.提高要求:
电流并联负反馈放大电路仿真
输入正弦信号Us,幅度为100mV,频率为10kHz,仿真并记录闭环电压放大倍数
、输入电阻Rif和输出电阻Rof。
(1)利用示波器记录电压从而计算电压放大倍数:
=451.575/48.175=9.374,与计算值接近但有一定误差
(2)对电路的输入电压以及输入电流进行测量。
Ri=70.708×
1000/21.365=330.95Ω
经计算,输出电阻Ro=RC//Rf,约为3.6kΩ。
在输出端串入电阻R2=4kΩ进行测量。
Ro=(661.84/328.832-1)×
4=4.05kΩ
综上所述,列表如下:
(1)静态工作点
1、第二级
仿真
2.023mA
—2.312V
9.512V
—4.795V
2、第二级
Rb1
ICQ
UCEQ
2.028mA
2.256V
开环
Au1
Au
Ri
Ro
0.7917
-160.87
90.644kΩ
2.862kΩ
闭环
R
Ausf
Rif
Rof
10kΩ
-9.433
661.27Ω
179.84Ω
(3)提高要求
9.374
330.95Ω
4.05kΩ
六、实验数据处理分析
(1)基本要求
a)静态工作点:
第一级电路静态数据表格:
-4V
IDQ\mA
UGDQ\V
UGSQ\V
UA\V
US\V
测量值
2.036
-4.46
-2.29
7.54
9.83
注:
IDQ通过IDQ=US/R5=9.71v/4.7kΩ=2.066mA;
UGDQ\UGSQ一直衰减,不具有真实性。
第二级电路静态数据表格:
ICQ约为2mA,UCEQ=2~3V
ICQ\mA
UCEQ\V
2.050
2.28
b)开环动态参数的测试
输入正弦信号Us,幅度为10mV,频率为10kHz。
测量电压放大倍数:
UO1/mV
US/mV
UO/V
AU1=UO1/US
AU=UO/US
7.95
10.15
1.535
0.783
151.23
AU1、AU、的取值正负由波形同反相决定。
UO1与US同相,UO/与US反相。
测量输入电阻:
输入端串入电阻R1=100kΩ进行测量。
R1\kΩ
VO2/V(接入)
VO1/V(不接入)
Ri=R1VO2VO1-VO2/kΩ
100
4.65
86.92
测量输出电阻:
输出端串入电阻R2=3.6kΩ进行测量。
RL\kΩ
VOL/V(接入)
VO’/V(不接入)
Ro=RL(VO'
VOL-1)/kΩ
3.6
0.955
1.715
2.865
c)两级放大电路闭环测试
输入正弦信号Us,幅度为100mV,频率为10kHz.
US/V
0.144
1.280
8.92
R1\Ω
R1和Ri两端电压VO1\V
Ri端电压VO2\V
Ri=R1VO2VO1-VO2/Ω
680
0.265
0.131
664.78
R2\Ω
无R2时,输出端开路电压VO’\V
接入R2时,输出端开路电压VoL\V
VOL-1)/Ω
0.405
0.318
186.04
(2)提高要求
0.126
1.230
9.76
测量输入电阻Rif:
无R1时,VO1\V
接入R1时,VO2\V
Ri=R1VO2VO1-VO2
390
0.282
0.180
303.3
测量输出电阻Rof:
VOL-1)
3.6k
1.130
0.520
4.22k
误差分析:
(1)静态工作点的测量
第一级:
理论估算
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- 分立 元件 构成 负反馈 放大 电路