負反饋放大電路實驗教學中的問題

負反饋放大電路實驗教學中的問題

負反反饋激勵電路的實驗是電子技術實驗中的一個重要實驗。實驗的內容通常是試驗周期內不反饋時的放大倍數(shù)、輸出阻力、輸出電壓和頻率的性能。在封閉測試周期內，為了驗證反饋時的放大倍數(shù)、輸入電壓、輸出電壓的性能，有必要驗證負反映對放大電路性能的影響。本文對實驗教學中遇到的問題進行了一些分析與探討。1在實踐教育中，有必要分析和改進中的問題1.1開環(huán)電路的動態(tài)特性我校曾使用過如圖1所示的實驗電路,該電路存在的主要問題是反饋電阻Rf與負載電阻RL直接相連,很顯然負載電阻RL會影響第一級的靜態(tài)工作點。開環(huán)電路與閉環(huán)電路的靜態(tài)工作點不同,從而使動態(tài)性能指標發(fā)生變化。我校目前使用的是DVCC-AL1型模擬電子實驗儀的外觀和工藝整體感覺較好,但是我們發(fā)現(xiàn)使用過程中存在某些單元電路設計不合理,電路不穩(wěn)定等問題。其中負反饋放大電路實驗中,電路放大功能不明顯,且輸出信號不穩(wěn)定。1.2分析與改進DVCC-AL1型模擬電子實驗儀電路圖如圖2所示。(1)同一電源供電電路在基本放大電路中第一級使用了型號為3CG111C的晶體管,第二級使用了型號為3DG6D的晶體管,兩級用了同一個電源(+12V)供電。通過其型號不難看出:3CG111C為國產Si-PNP管,3DG6D為國產Si-NPN管,兩個晶體管極性不同,不能采用同一電源供電。而在該實驗儀的平臺上使用兩路電源供電又不太方便,對于這個問題我們在實驗中采用的方法是3DG6D代替3CG111C,即兩級采用了同一型號的晶體管。(2)兩級靜態(tài)工作點的調整電路表2通過測量基本放大電路的兩級靜態(tài)工作點時可以得到UCE1=0.20V,UCE2=0.41V兩個晶體管的靜態(tài)工作點均接近飽和區(qū)?，F(xiàn)在我們對圖2電路進行靜態(tài)分析:第一級靜態(tài)工作點的分析:UB1≈1R41R3+1R4VCC=2451+24×12≈3.84(V)UB1≈1R41R3+1R4VCC=2451+24×12≈3.84(V)經測UBEQ=0.69(V)β1≈60UBEQ=0.69(V)β1≈60則UE1=UB1-UBEQ=3.84-0.69=3.15(V)UE1=UB1?UBEQ=3.84?0.69=3.15(V)ΙC1≈ΙE1=UE11R7+1R8=3.150.1+1.8≈1.66(mA)UCE1=VCC-ΙC1(1R5+1R7+1R8)=12-1.66×(5.1+0.1+1.9)≈0.21(V)UCE1太小。第二級靜態(tài)工作點的分析:UB2≈1R111R10+1R11VCC=2047+20×12≈3.58(V)經測UBEQ=0.69(V)β2≈58則UE2=UB2-UBEQ=3.58-0.69=2.89(V)ΙC2≈ΙE2=UE21R14=2.891≈2.89(mA)UCE2=VCC-ΙC2(1R12+1R14)=12-2.89×(3+1)≈0.44(V)UCE2較小。由上可知電路中晶體管的靜態(tài)工作點過高,基本處于飽和區(qū),放大信號能力較弱。必須通過調整電路參數(shù)使得靜態(tài)工作點位置下移,我們將1R3調整為65K,1R10調整為55K,則VB1=3.24V,VE1=2.55V,IC1≈IE1=1.34(mA),UCE1=2.48(V);VB2=3.2V,VE2=2.51V,IC2≈IE2=2.51(mA),UCE2=1.96(V)。實測UCE1=2.50(V),UCE2=2.10(V)。靜態(tài)工作點下移,電路放大能力提高,失真現(xiàn)象得到很好的改善,雖然開閉環(huán)的電壓放大倍數(shù)有了一定的改變,但是能夠很好的驗證負反饋對放大電路各種性能的影響。(3)反饋等效負載電阻DVCC-AL1型模擬電子實驗儀指導書中對開環(huán)無反饋基本放大電路的確定方法是:按圖2接線,RF先不接入,所構成無反饋基本放大電路,如圖3所示。顯然僅僅消除了反饋,沒有考慮反饋網絡在輸入回路、輸出回路的負載作用。我們知道確定開環(huán)無反饋基本放大電路時,應既要消除反饋、又要考慮反饋網絡在輸入回路、輸出回路的負載作用。電壓串聯(lián)負反饋從實際反饋電路劃分出基本放大電路的方法是:求輸入電路,令反饋網路與輸出回路的連接點對地短路,即將輸出節(jié)點對地短路,則反饋網絡歸結到輸入回路,體現(xiàn)反饋網絡在輸入回路的負載作用;求輸出回路,令反饋網路與輸入回路的連接點開路,則反饋網絡歸結到輸出回路,體現(xiàn)反饋網絡在輸出回路的負載作用。結果如圖4所示。然而,圖3、圖4電路中,第一級電路中晶體管發(fā)射極所接的交流電阻不同,第二級電路所接的交流等效負載電阻不同,必然使動態(tài)性能指標有所差別。圖4電路中第一級晶體管的發(fā)射極所接的交流電阻為1R7平行于RF,圖3電路中第一級晶體管的發(fā)射極所接的交流電阻為1R7,由于存在RF=3K,遠大于1R7=0.1K,即1R7平行于RF約等于1R7?？梢哉J為兩圖的第一級晶體管發(fā)射極交流電阻近似相等,誤差不大。圖3中第二級的交流負載電阻1R12與1R15并聯(lián),并聯(lián)值等于1K,而圖4中第二級的交流負載電阻則為1R12平行于1R15又平行于1R7+RF,約等于0.75K,1K與0.75K有較大差別。所以應采用圖4連接方法接線。(4)電源對源退環(huán)電路織構的影響分析該模擬電路實驗系統(tǒng),原因可能是實驗箱電源供給電路與該單元放大電路之間距離較遠,且原電路沒有設計電源退耦電路,Vi輸入信號高達100mV,但是經衰減電路衰減后實際加載第一級晶體管1V1基級的電壓只有1mV,很微弱,極易受到干擾。加入電源去耦濾波電容C0,可使波形的穩(wěn)定性得到以改善。圖5為整體調整后的電路圖,圖中電阻R3和R10的阻值由51K和47K調整為