兩級阻容耦合級間電壓串聯(lián)負反饋放大電路設計

1、韶 關 學 院課程設計說明書（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：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，求解或實際調試Q點時可以按單級處理，所以電路的分析

2、，實際和調試簡單易行，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)定放大倍數(shù)、改變輸入和輸出電阻、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2.1原

3、理分析阻容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、C5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，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IC1電流的適當減小，就可以減少電路損耗。第二級的靜態(tài)工作點選擇的高一些，放大電路的的非線性失真將得到改善。為了改善放大器性能，電路中引入

4、了兩級交流電壓串聯(lián)負反饋（Rf）。這樣，電路即可以穩(wěn)定輸出電壓又可以提高輸入電阻。2.2 兩級放大器靜態(tài)分析多級放大電路各級的靜態(tài)值也是利用其直流通路來求解。對于直接耦合放大電路而言，應寫出直流通路中各個回路的方程，然后求解。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：第二級：2.3 兩級放大電路的動態(tài)分析中頻電壓放大倍數(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)單級共射基本放大器的電壓增

5、益為：Au=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阻. 輸入電阻的計算放大電路一定要有前級（信號源）為其提供信號，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。放大器的輸入電阻是向放大器輸入端看進去的等效電阻，定義為輸入電壓和輸入電流之比，如圖2所示，即：。圖2 輸入電壓輸出電阻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阻就是輸出電阻。圖3 輸出電阻2.3.4

6、 兩級放大的電路的頻率響應此法用于精度要求不高從簡從快得情況。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0.707倍（按分貝算即下降3db），測出此時所對應的上下限頻率，與之差就稱為放大電路的通頻帶。即：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，高、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)是各級放大倍數(shù)的乘積，則其對數(shù)幅頻特性之和，即20lgAu=20lgAU1+ 20lgAu2相頻特性。放大電路相位移之和。若兩級放大器中各級的下限截止頻率分別為fL1,fL2，上線截止頻率分別為fH1， fH1，則兩級放大器與單級放大器的頻率響應

7、存在如下近似關系：fL=1.1 2.4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）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、反饋信號與輸出信號的關系。如果反饋信號正比于輸出電壓，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

8、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)定性等方面。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增益的減小。負反饋放大電路增益的一般表達式：深度負反饋的實質當Ao很大時，1+AoF1：當1+AoFA 引入正反饋當1+AoFA 引入正反饋FU=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，只與反饋網絡有關。即負反饋可以穩(wěn)定放大倍數(shù)。負反饋改變放大器的輸入電阻及輸出電阻。負反饋對放大器輸入阻抗

9、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；電壓負反饋使輸出阻抗降低，電流負反饋使輸出阻抗升高。輸入電阻：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。輸出電阻：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。負反饋使頻帶展寬引入負反饋使電路的通頻帶寬度增加（圖4所示）：圖4 減小非線性失真（圖5所示）圖53.電路仿真3.1測量電壓放大倍數(shù)未引入負反饋的放大倍數(shù)（圖6所示）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

10、的引入，使得電壓放大倍數(shù)明顯減少，兩者相差約12.6倍。3.2測量輸入電阻未引入負反饋的輸入電阻（圖8所示） 圖8無負反饋的輸入電阻測量電路引入負反饋后的輸入電阻（圖9所示） 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。3.3輸出電阻測量未引入負反饋的輸出電阻測量（圖10所示） 圖10無負反饋的輸出電阻測量電路引入負反饋后的輸出電阻測量（圖11所示）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Multisim 7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計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、真實可信，讓學生在課堂上就能感受到實驗才能具有的測試效果，克服了傳統(tǒng)理論教學的不足，對提高教學質量、激發(fā)學習熱情、增強學習的主動性積極性、培養(yǎng)電路設計能力和創(chuàng)新能力具有重要作用。5.參考文獻:1. 鄧友娥 電子電工技術實驗 濟南