电流负反馈的课程设计报告样本.doc

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模电课程设计报告
一． 设计题目
电流负反馈放大器
二． 设计技术参数要求
当负载由1000欧姆减少到100欧姆时, 要求输出电流的波动幅度小于10%。
三． 设备、 仪器及器件清单
仪器类:
1.信号源: 函数信号发生器一台
2.电源: 直流稳压电源一台
3.示波器一台
4. 万用表、 面包板各一块
元器件类:
1. 9013三极管 4个
2.电阻: 1KΩ ,10K,2KΩ , 20KΩ , 200KΩ,15K 等
3.电容: 10μF
4.导线若干
测试条件:
频率为1KHZ, 幅度为10mV的正弦波

四． 电路图及仿真图

电路图

仿真图

RL=100欧姆时

RL=1000欧姆时
五． 原理介绍
电流负反馈放大器的输入是电压信号, 在输入端基本放大器与反馈网络应电流负反馈放大器的输入是电压信号, 在输入端基本放大器与反馈网络应串联, 以增大输入电阻, 电流负反馈放大器的输出是电流信号, 在输出端基本放大器与反馈网络应串联, 以提高输出电阻。
该电路由分立元件搭建, 由分压偏置电路和电流负反馈电路组成, 其中电流负反馈也是射级跟随器。
电流串联负反馈放大倍数Av=200~300, 输入电阻Ri较小, 输出电阻Ro较大, 用射级跟随器改变输出阻抗使输出阻抗减小。
负反馈能够扩展反馈放大器的通频带, 因此能够用减小通频带带宽来提高增益, 经过增大输出阻抗提高增益串联, 以增大输入电阻, 电流负反馈放大器的输出是电流信号, 在输出端基本放大器与反馈网络应串联, 以提高输出电阻。
该电路由分立元件搭建, 由分压偏置电路和电流负反馈电路组成, 其中电流负反馈也是射级跟随器。
电流串联负反馈放大倍数Av=200~300, 输入电阻Ri较小, 输出电阻Ro较大, 用射级跟随器改变输出阻抗使输出阻抗减小。

六． 相关理论介绍

1. 分压偏置电路(实现稳定静态工作点Q点的电路)
( 1) 利用基极偏置电阻Rb1和Rb2的分压来稳定基极电位Vbq。
( 2) 利用发射极电阻Rc来获取反映电流Ieq变化的电压信号, 并将此电压反馈到输入端, 自动调节Ibq的大小, 实现Q点的稳定。
Ubq=VccRb2/Rb1+Rb2
Ieq=Veq/Re=Vbq-Vbeq/Re=Ubq/Re
I1,Ubq越大, Q点稳定性能越好, 但I1不能太大。
2.射极跟随器
① 其特点为输入阻抗高, 输出阻抗低, 电压放大系数略低于1, 负载能力强。它从基极输入信号, 从射极输出信号。它具有高输入阻抗、 低输出阻抗、 输入信号与输出信号相位相同的特点 。
② 用作接低阻值负载的放大电路的输出级。由于其低输出阻抗, 因此当负载电流变动较大时, 其输出电压受其影响较小。
3.共射极电路

◎为什么要接入Rb2及Re?
因为三极管是一种对温度非常敏感的半导体器件, 温度变化将导致集电极电流的明显改变。温度升高, 集电极电流增大; 温度降低, 集电极电流减小。这将造成静态工作点的移动, 有可能使输出信号产生失真。在实际电路中, 要求流过R1和R2串联支路的电流远大于基极电流B。这样温度变化引起的IB的变化, 对基极电位就没有多大的影响了, 就能够用R1和R2的分压来确定基极电位。采用分压偏置以后, 基极电位提高, 为了保证发射结压降正常, 就要串入发射极电阻R4。
4.多级放大电路:

◎多级放大电路耦合方式:
①直接耦合放大电路存在温漂问题, 但其低频特性好, 能够放大变化缓慢的信号, 便于集成。
②阻容耦合利用”隔直通交”的特性, 但其低频特性较差, 不利于集成化, 故仅在非用分立元件电路不可的情况下才采用。

◎多级放大电路的动态参数:
①多级放大电路的电压放大倍数等于组成她的各级电路电压放大倍数之积。
②其输入电阻是第一级的输入电阻, 输出电阻是末极的输出电阻。在求解某一级的电压放大倍数时, 应将后级输入电阻作为负载。
③多级放大电路输出波形失真时, 应首先判断是从哪一级开始失真, 后再判断失真的性质。在前级所有电路均无失真的情况下, 末极的最大不失真输出电压是整个电路的最大不失真输出电压。
图中引入的为电流串联交直流负反馈
因为负载需要稳定的电流信号, 因此应引入电流负反馈。
对串联反馈Ube = Ui - Uf , 显然, Ui越稳定, Uf 对Ube 的影响就越强, 控制作用就越灵敏。当信号源内阻Rs = 0时, 信号源为恒压源, Us就为恒定值, 则Uf的增加量就全部转化为Ube 的减小量, 此时, 反馈效果最强。因此, 串联反馈时, Rs 越小越好, 或者说串联反馈适用于信号源内阻Rs 小的场合。
交流负反馈反馈交流量Re2与Rf组成反馈网络
开环放大倍数:A=Uo/Ui’;
反馈系数F=Uf/Uo;
闭环放大倍数Af=Uo/Ui;
Auf= Uo/Ui=A/(1+AF) ≈1/Fu=1+Rf/Re2;
负反馈对放大性能的影响
①稳定放大倍数:
当|AF|>>1时, 称为深度负反馈, 此时闭环放大倍数Af=A/(1+AF)≈1/F。引入深度负反馈时, Af≈1/F, 放大倍数只由反馈系数的倒数决定, 与放大电路的放大倍数无关。
②改变输入电阻和输出电阻:
串联负反馈增大输入电阻; 并联负反馈减小输入电阻。
电压负反馈减小输出电阻; 电流负反馈增大输出电阻。
七． 测试数据分析
1) 第2极静态工作点Q比较稳定
Vcc=IbqRb+Vbeq+IeqRe
Ieq=(1+β)Ibq=4.08mA
Ibq=Vcc-Vbe/Rb+(1+β)Re
Icq=βIbq=4.07mA
Vceq=Vcc-IcqRe=6.67V
Av1=Vo/Vi=-βRl/rbe+(1+β)Re=25
2) 第3极静态Q点
Ibq=0.46mA
Ieq=4.08mA
Av2=11
Av=Av1 x Av2 = 275
由于第1.3极是射极跟随器没放大作用, 其放大倍数约为1因此我们在放大倍数上能够忽略不计, 只计算第2极和第3极的放大倍数。
当负载Rl变化时, 该电路负载电流的波动范围很小几乎没有, 在允许的范围内该实验设计符合题目要求。
八． 调试中遇到的问题及解决方法介绍
1. 在实验中第一级放大不知道应该用多大的电阻?
经过电路的特性以及课本内容, 对Rb电阻进行调试, 以及根据课上的内容当输入电阻大, 输出电阻小, 电压放大倍数接近于1, 因此最后进行计算得出其电压增益总是略小于1, 则对实验中的放大影响不大因此我选用了课本上的实验做第一级。
2.关于第二级放大电路不知道应该放多大电阻使之放大到10倍以上?
关于第二级分压偏置电路由于电路是由基极偏置电阻Rb1和Rb2的分压来稳定基极电位Vbq的要使电路放大10倍以上, 则A=-(βRl/r+(1+β)Re),又有Rl=Rc||Rl因此又有Vbq=(Rb2/(Rb1+Rb2))*VccIeq=Vbq/Re 因此Rb1 ,Rb2 的调节关系着电流Ieq因此当Rb1 Rb2的比为10: 1时刚好放大25倍。当三级连起时就是275倍。
3. 放大电路连接不能出波型?
当我们检查电路以后发现电路没问题, 又看了示波器等都没问题后就发现是电路板的连接没弄好, 在电路的二级与三级之间没电流经过, 因此加了一根导线就好了。
4.电路出波后, 输出波出现了削底?
当时我们的电路用的幅度是14mV因此当我们要调节输入的频率使之不失真, 当我们减小频率后见波的失真减小最后调到7mV时就不再失真。
5.当负载由一千欧减小到一百欧时, 很难保证输出电流变化幅度在10%以内。后经过多次调试, 包括更换不同阻值的电阻终于得到了较为合理的数据
6.最后我们发现有干扰信号, 我们从第一极开始检测其静态工作点, 发现干扰信号来自第三极, 最后经过我们共同努力排出了干扰信号, 得到了理想中的波形图。
九． 各元件的作用
① 9013三极管: 放大倍数200左右。它是整个放大电路的核心器件, 经过它的小电流控制大电流的作用实现放大信号的目的。
② 耦合电容C1-C4: 10μF, 断开直流信号之间的传输, 而保留了交流信号之间的传输, 其作用是”隔直流, 送交流”, 把需要放大的交流信号电压vi经过耦合电容加到三极管的基极上。一般选用电解电容, 电容量一般在几μF到几十μF。
③ 电容Ce1、 Ce2: 10μF 旁路电容, 旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象, 而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象, 防止干扰信号返回电源。所谓”旁路”, 就是给高频噪声一条低阻的释放途径。
④ 直流电源: Vcc =+15V (1).正极接三极管的基极, 负极接发射极, 从而保证发射结处于正向导通状态, 为基极提供一个正向基极电流I b。(2). 正极经过Rc接三极管的集电极, 负极接发射极, 并保证发射结处于反向偏置, 以确保三极管工作在放大状态。
⑤ 集电极负载电阻: Rc1=15kΩ, Rc2=10kΩ, ( 1) .将集电极电流变化转化为集-射极之间电压变化, 以实现电压放大;( 2) .Rc起到直流负载的作用, 获得合适的工作电压Vce;
⑥ 基极偏置电阻Rb: 10-200kΩ不等。保证三级管基极回路有一个合适大小的偏置电流。
⑦ 反馈电阻Rf:30KΩ。放大电路引入电流负反馈后, 能够使输出电流稳定。
十． 实验体会
这次的模拟电子电路课程设计, 使我们的知识不但仅局限于课本上和理论上, 还让我们更清晰明白的认识到理论和实践的差别与紧密联系。课程设计充分调动了我们的学习积极性, 发挥了我们的主观能动性, 更加激发了我们学习的热情。我们利用教科书和各种资料来设计我们的电路, 使我们的电路成果在最好的完成要求的基础上, 尽可能达到最简洁, 最稳定的效果。
虽然这个实验做得不太理想, 可是本课程还给我们带来了很多好处, 它使我更直观的了解到射随器的优点和共射级放大电路的电路性能和影响其放大倍数的因素。另外, 电路设计本身就是一项具有创新精神的一种活动, 在为期四周的课程设计中, 我们把理论应用于实践, 使它们更好的结合在了一起, 电阻的选择也不再是盲目的, 而是根据电路特点和参数要求, 经过粗略的计算来找到合适的电阻阻值, 从而使电路的工作点稳定符合要求。同时, 也让我们认识到在此次设计电路中所存在的问题, 而经过不断的努力去解决这些问题.在解决设计问题的同时自己也在其中有所收获。

模电实验设计报告

院系:电子与自动化学院
班级: 自动化1002班
姓名: 薛婷婷
学号: 16046
日期: 10月
实验内容: 设计电流负反馈放大器