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基于 Multisim 14 的负反馈放大电路分析

2020-07-02 17:43模拟电路 人已围观

简介在许多放大电路中,几乎都需要加入反馈,用以改良放大电路的特性。一般都是以负反馈居多, 牺牲放大倍数换来性能的稳定,负反馈是提高放大电路性能的重要手段,广泛用于放大电...

  在许多放大电路中,几乎都需要加入反馈,用以改良放大电路的特性。一般都是以负反馈居多, 牺牲放大倍数换来性能的稳定,负反馈是提高放大电路性能的重要手段,广泛用于放大电路和反馈控制系统当中。
  

  1模仿真软件 Multisim 介绍

  
  Multisim 是 美 国 NI 有限公司推出 的 以Windows 为基础的仿真工具,适用于一般的电路分析。它包括了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式,具有丰富的仿真分析能力。操作者可以使用 Multisim 绘制电路原理图,并对电路进行仿真。Multisim 提炼了 SPICE 仿真的复杂内容,这样操作者无需懂得深入的 SPICE 技术就可以很快地进行仿真和分析新的设计,这也使其更适合高职教育。通过 Multisim 和虚拟仪器技术,操作者可以完成从理论到仿真验证再到创新设计这样一个完整的流程。
  

  2负反馈放大电路的分析

  
  2.1理论分析
  
  负反馈放大电路是由基本放大电路 A 和反馈回路 F 组成,前者的主要作用的放大信号,后者的主要作用是传输反馈信号。整个电路使得输入信号ui 与反馈信号 uf 叠加之后,净输入信号 uid 减少,这样的电路路称为负反馈电路,如图 1 所示。
  图 1 负反馈框图
  图 1 负反馈框图
  
  当存在反馈回路 F 时,整个电路的放大倍数:
  
  公式1
  
  当没有反馈回路 F 时,整个电路相当于开环,放大倍数:
  
  公式2
  
  A 和 F 的数值均是大于 0 的,所以就可以得出 A 负反馈>A 无反馈,即引入负反馈后放大倍数减少了,但增益的稳定性提高了 1+AF 倍。
  
  2.2仿真分析
  
  2.2.1Multisim 电路图
  
  选取两级负反馈放大电路为例进行测试分析, 电路如图 2 所示,要求合理选取静态工作点 Q,对比存在负反馈和不存在负反馈两种情况下的放大倍数、频率特性、非线性失真、通频带宽度的相应变化。 当开关 S1 闭合时,存在反馈支路,形成负反馈放大电路;当开关 S1 断开时,不存在反馈支路,不构成负反馈放大电路。
  图 2 负反馈放大电路图
  图 2 负反馈放大电路图
  
  2.2.2测量静态工作点相应的数据
  
  静态工作点对应的数据是在不考虑交流电源作用下测得的三极管三个电极的电压电流数据,因此需要先将上述电路图中的交流电源 V1 用导线短接,然后再测量三极管 Q1、Q2 相应的静态数据,具体数值如表 1 所示。通过表 1 对应的数据发现,不论开关闭合与否,即不管电路此时是否存在反馈,
  
  两个三极管对应的静态工作点均不发生改变。
  
  表 1 静态工作点相应数据
  表 1 静态工作点相应数据
  容易得出三极管 Q1 和 Q2 的放大倍数分别为:
  
  公式3
  
  2.2.3 输入、输出波形图
  
  示波器 XSC1 的 A 通道测量输出电压 V6 的波形,B 通道测量输入电压 V1 的波形。当开关 S1 闭合(反馈),当开关 S2断开(不存在反馈),其输入输出波形对比分别如图 3、图 4 所示
  图 3 负反馈波形      图 4 无反馈波形
  图 3 负反馈波形                                                    图 4 无反馈波形
  
  通过对比可以发现,存在负反馈时候的输入输出波形明显重合度更好,几乎没有相位差,而无反馈的时候,输入输出波形存在明显相位差,具有较大的失真。
  
  通过波形图可以找出交流电压放大倍数分别为:A 负反馈=10,A 无反馈=91.3
  
  总结可以得出:负反馈放大电路可以较好的减小非线性失真,但是负反馈的交流放大倍数此时减小了。
  
  2.2.4观察幅频特性曲线
  
  选取电压 V6 和电压 V1 来观察相应的幅频特性曲线,结果分别为图 5、图 6 所示。
  
  图 5 可以看出在频率为 104Hz~2.5MHz 具有较好的放大属性,而图 6 在频率为 785Hz~366kHz 具有较好的放大属性。
  
  可以得出:负反馈放大电路比无反馈放大电路的适用频率范围更广,即通频带拓宽了。
  图 5 负反馈幅频特性分析            图 6 无反馈幅频特性分析
  图 5 负反馈幅频特性分析                     图 6 无反馈幅频特性分析

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