负反馈放大电路实验报告记录
发布时间:2020-07-30 01:00:36
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负反馈放大电路实验报告记录
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实验二 由分立元件构成的负反馈放大电路
一、实验目的
1.了解N沟道结型场效应管的特性和工作原理;
2.熟悉两级放大电路的设计和调试方法;
3.理解负反馈对放大电路性能的影响。
二、实验任务
设计和实现一个由N沟道结型场效应管和NPN型晶体管组成的两级负反馈放大电路。结型场效应管的型号是2N5486,晶体管的型号是9011。
三、实验内容
1. 基本要求:利用两级放大电路构成电压并联负反馈放大电路。
(1)静态和动态参数要求
1)放大电路的静态电流IDQ和ICQ均约为2mA;结型场效应管的管压降UGDQ < - 4V,晶体管的管压降UCEQ = 2~3V;
2)开环时,两级放大电路的输入电阻要大于90kΩ,以反馈电阻作为负载时的电压放大倍数的数值 ≥ 120;
3)闭环电压放大倍数为
(2)参考电路
1)电压并联负反馈放大电路方框图如图1所示,R模拟信号源的内阻;Rf为反馈电阻,取值为100 kΩ。
图1 电压并联负反馈放大电路方框图
2)两级放大电路的参考电路如图2所示。图中Rg3选择910kΩ,Rg1、Rg2应大于100kΩ;C1~C3容量为10μF,Ce容量为47μF。考虑到引入电压负反馈后反馈网络的负载效应,应在放大电路的输入端和输出端分别并联反馈电阻Rf,见图2,理由详见“五 附录-2”。
图2 两级放大电路
实验时也可以采用其它电路形式构成两级放大电路。
(3)实验方法与步骤
1)两级放大电路的调试
a. 电路图:(具体参数已标明)
b. 静态工作点的调试
实验方法:
用数字万用表进行测量相应的静态工作点,基本的直流电路原理。
第一级电路:调整电阻参数,
实验中,静态工作点调整,实际
IDQ | UGSQ | UA | US | UGDQ | |
测量值 | 2.14mA | -3.33V | 5.25V | 8.58V | -6.75V |
第二级电路:通过调节Rb2,
实验中,静态工作点调整,实际
ICQ | UCEQ | |
测量值 | 2.05mA | 2.78V |
c. 动态参数的调试
输入正弦信号Us,幅度为10mV,频率为10kHz,测量并记录电路的电压放大倍数
电压放大倍数:(直接用示波器测量输入输出电压幅值)
测量值 | 7.8mV | 10mV | -1.57V | 0.78 | -157 |
输入电阻:
测试电路:
开关闭合、打开,分别测输出电压
测量值 | 1.57V | 0.77V | 96.25kom |
输出电阻:
测试电路:
记录此时的输出:
2)两级放大电路闭环测试
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(
电路图:
输入正弦信号Us,幅度为100mV,频率为10kHz,测量并记录闭环电压放大倍数
实验中,取R=10kom。
电压放大倍数:(直接用示波器测量输入输出电压幅值)
测量值 | 100mV | -0.95V | -9.5 |
输入电阻:
测试电路:
测量原理为:
记录数据:
测量值 | 5.4mV | 100mV | 571om |
输出电阻:
测试电路:
记录此时的输出:
提示1:闭环测试时,需将输入端和输出端的等效负载Rf断开。
提示2:输入电阻Rif指放大电路的输入电阻,不含R。
2. 提高要求:电流并联负反馈放大电路
参考实验电路如图3所示,其中第一级为N沟道结型场效应管组成的共源放大电路;第二级为NPN型晶体管组成的共射放大电路。
输入正弦信号Us,幅度为100mV,频率为10kHz,测量并记录闭环电压放大倍数
图3 电流并联负反馈放大电路
电压放大倍数:(直接用示波器测量输入输出电压幅值)
测量值 | 100mV | 0.91 | 9.1 |
输入电阻:
测试电路:
测量原理为:
记录数据:
测量值 | 7.9mV | 100mV | 257om |
输出电阻:
测试电路:
记录此时的输出:
四、负反馈对电路性能的影响
电压放大倍数:
负反馈电路可以稳定放大倍数,因为其放大倍数仅决定于反馈网络,但是相比开环放大电路,负反馈电路会减小电压放大倍数。
改变输入电阻:
串联负反馈增大输入电阻;并联负反馈减小输入电阻。
改变输出电阻:
电压负反馈减小输出电阻;电流负反馈增大输出电阻。
频率响应:
负反馈电路可以展宽频带。
五、思考题
1.在图2中,为了使场效应管放大电路的静态工作电流为1.5mA~2.5mA,源极电阻Rs应该在什么范围内取值?请结合仿真结果进行分析。
答:
仿真结果如下:
则为了使场效应管放大电路的静态工作电流为1.5mA~2.5mA,源极电阻Rs取值范围是:
2.已知实验室配备的万用表内阻约为1MΩ,实验中调试图2所示共漏放大电路的静态工作点时,为什么通过测量A点电位来得到栅极电位,而不直接测栅极电位?
答:
因为当内阻约为1MΩ的万用表接在场效应管的栅源之间时,其内阻与场效应管的输入电阻(很大)可比,因此输入电流会部分流过万用表而改变场效应管的静态工作点,因此会改变其栅极电位,使测量结果错误。而测量A点电位时,因旁路电阻仅为150
六、附录
1.N沟道结型场效应管型号和主要参数
实验中采用的2N5486为N沟道结型场效应管,参数典型值为:
UGS(off) =-3~-4V,IDSS =8~14mA。
2N5486采用TO-92封装,俯视图如图4所示。 图4 2N5486俯视图
2.反馈网络的负载效应
在图1所示电路中,反馈电阻Rf的电流
说明:Rf的电流既取自于输入信号,又取自于输出信号;即表明反馈网络对负反馈放大电路的基本放大电路具有负载效应。根据网络叠加原理,在考虑反馈网络对输入端的负载效应时,令输出量的作用为零,即输出端接地;在考虑反馈网络对输出端的负载效应时,令输入量的作用为零,即输入端接地,如图5所示。
图5 电压并联负反馈放大电路反馈网络的负载效应