泰山医学院 医学影像电子学 实验4负反馈放大电路 4.1实验目的 (1)掌握负反馈放大电路性能的测试方法，加深对负反馈放大电路的工作原理的理解。 (2)熟悉放大电路输入电阻、输出电阻和通颇带宽的测量方法以及负反馈对放大电路性能的影响。 4.2实验设备与材料 (1)数信号发牛 1台 (2)模拟电子实验箱 1套 (3)双踪示波 1 (4)交流毫伏表 (5)数字万用表 1台 (6)Multisim虚拟实验平台 1套 4.3实验准备 (1)结合图4】熟悉负反馈放大电路的工作原理和负反馈对放大电路性能指标的影响等相关知识。 (2)分析图41电路反惯结构，复习电路放人倍数、铃入电阻、输出电阻和幅颜特性的理论分析方法和 测量方法。 0 %o 30 R 22 R 5.1kA 10uF 20k42 R 5 24k2 100 图反路 10uF (3)根据图41电路所示元器件参数，设放大三极管阝=100，计算电路开环和闭环电压放大倍数。准 各实验预习报告 44实哈原理 负反馈放大电路 在各种电子设备中采用反馈的方法可以改善电路的性能，以符合对电路技术指标的要求。反馈在电子技 术应用中获得广泛的应用。放大电路中的反馈就是指将放大电路输出量的全部或者一部分通过一定的方式送 回放大电路的输入回路，从而加强或削弱原来的电量。 依据反馈信好的交、直流性质，反被可包括直流反馈、交流反微和交直流反馈三种。依据反馈极性的不 同，反馈通常分为正反馈和负反馈两种。若加入反馈后放大电路的净输入信号减小，从而使放大电路的放大 倍数降低，称为负反馈：反之，称为正反馈。为稳定放大电路的工作状态，一般采用负反馈。在放大电路中 依据反馈的极性、采样信号和反馈量与输入端的连接方式，负反馈放大器还可分为电压串联负反馈、电压并 联负反馈、电流串联负反馈和电流并联负反馈。 2.负反馈对放大电路性能的影响 不同类型的负反馈对放大电路的参数影响不同。放大电路引入负反馈后，放大倍数下降，电路稳定性提 -16-
秦山医学院 医学影像电子学 高，非线性失真减小，频带扩展，放大电路输入输出电阻改变。 负反馈放大实验电路如图41所示。反馈电阻R,跨接在输入、输出回路之间，将输出电压。的一部分 反馈到输入回路。由于反馈信号取自输出电压4。，在输入回路中与输入信号串联，极性相反，所以实验电路 的反馈类型为电压串联负反馈。负反馈放大电路性能指标分析如下： (1)电路放大倍数4 A At=1+AF (式4-1) A为电路开环放大倍数：A为闭环放大倍数，反馈系数F,F= R ,1+AF表示反馈量的大小， 称为反惯深度，若1+AF>1,则41+AFF A (2)输入电阻R R =R(1+AF) (式4-2) 中，R-92风 U (3)输出电阻R Bw1 (式43) 牌风=受及 (4)频率响应fr、: fur=f(1+4F) (式44) f(+AF) (式45 4.5 Multisim仿真实验内容 1.电压串联负反馈放大电路仿真测试 (I)在Multisim10软件平台上连接两级电压串联负反馈电路，如图4-2所示。电路元件参数如图，其 中三极管均为B=100,体=3002 (2)断开开关J1,闭合开关J2,在输入端加上正弦输入信号U,=5mV,∫=1000Hz,利用虚拟示波 器观察输出波形与输入波形：保持输入信号不变，闭合开关J,利用虚拟示波器观察输出波形与输入波形： -17-
泰山医学院 医学影像电子学 分析比较测试结果。 (3)断开开关J,闭合开关J2,在输入端加上正弦输入信号U=5mV,∫=1000，利用虚拟电用 表XMM1,XMM2测量输入和输出分别为U,和U。:闭合开关J,利用虚拟电压表XMM1,XMM2测量 输入和输出分精为U和U:应用公式么一受，计算开关，断开和合叶、电压政大信数并分折 图4-2电压串联负反馈成大电路仿真电路图 (4)断开开关J,闭合开关J2,在输入端加上正弦输入信号U,=5mV,f=1000Hz,利用虚拟万用 表XMMl,XMM3测量输入电压和输出电流分别为U,=3.535mV和I,=21.56uA；闭合开关J,利用 虚拟万用表XMML,XMM3测量输入电压和输出电流分别为U,和I,:应用公式R=L计算开关J断开、 闭合时电路输入的电阻并分析。 (5)断开开关J1,断开开关J2,在输入端加上正弦输入信号U=5mV,f=1000Hz,利用虚拟电压 表XMM1测量输出电压U。=1.315V:闭合开关J1,利用虚拟电压表XMM测量输出电压 0=76,66mV:应用公式R。三(-)R计算开关，开，闭合时的电路输出电阻并分 5实验内容与步图 1.负反馈放大电路放大倍数的测试 (1)开环电压放大倍数的测试 ①按图4-1连接电路，先不接入R。 ②将U,=1mV,户k业z的正弦波输入信号接入放大电路输入端，用示波器观测电路输出波形。调整放大 -18
泰山医学院 医学影像电子学 器的偏置电阻，使电路输出波形不失真。 ③按表4-1进行测量并根据实测值计算开环放大倍数A,。 (2)闭环电路电压放大倍数的测试 ①按图4-1连接电路，接入R。将U=ImV,F1kHz的正弦波输入信号接入放大电路输入端，用示波 器观测电路输出波形。 ②按表41进行并计算儿验证 表41电压放大倍数测试 R(k2) U(mV) U。(m A A./Au 00 开环 1.5k2 闭环 0 15kO 2.负反馈对失真的政善作用 (1)按图4-1连接电路，先不接入R。逐步增大s的幅度，使输出信号出现失真（注意不要过分失真）。 (2)保持信号幅度不变，接入R,观察输出情况。增大s的幅度，使输出信号出现波形失其。 (3)分析比较以上两波形的异同，写入实验报告。 3.负反馈对放大电路通频带的影响 (1)按图4-1连接电路，先不接入R,s选择适当幅度（须率为1kz),使输出信号在示波器上有满 幅正弦波显示 (2)保持输入信号幅度不变，逐步增大s频率，直到波形减小为原米的70%，此时信号频率即为放大 电路，结果填入表42。 (3)保持输入信号幅度不变，但逐渐减小s频率，直到波形减小为原来的70%，此时信号须率即为放 大电路人，结果填入表42。 (4)按图4-1连接电路，接入R,重复(2)(3)步骤，并将结果填入表42。验证负反馈通频带带 宽：m=n+APD,ua+r 表42通频带测量 A(H2) 五(H 开环 闭环 4.负反馈对放大电路输出电阻，输入电阻的影响 -19
泰山医学院 医学影像电子学 (1)按图41连接电路，先不接入R。选择适当信号你接入电路，使输出信号在示波器显示正常。空 载下测量UA,U,U。:负载下测量UL。记录数据并计算R,R,·并将结果填入表43 (2)按图41连接电路，接入R。选择适当信号s接入电路，使输出信号在示波器显示正常。接入负 载R测量U。,U,VoL:空载下测量U。记录数据并计算R,R。并将结果填入表43： 表4-3输入、输出电阻测算 U. U。 R 开环电路 闭环电路 4.7实验报告 (1)整理实验数据，根据实验测试数据计算电路开环时的放大倍数，输入电阻、输出电阻和通频带宽 将实验值与理论值比较，分析误差原 (2)根据实验测试数据计算电路闭环时的放大倍数，输入电阻、输出电阻和通频带宽 (3)总结电压串联负反喷对放大电路放大倍数、输入电阻、输出电阻、频带宽度等性能的影响。 (4)对比电路仿真与实验结果并分析，总结引入负反馈对放大电路的影响。 4.8思考题 (1)R的大小对电路的反馈深度有无影响？反馈深度对各项性能指标有无影响？ .20-