晶体管负反馈放大器.docVIP

实验二 晶体管负反馈放大器 一、实验目的 加深理解负反馈对放大器性能的影响。 学习对放大器的输入、输出电阻，增益及通频带的测试方法。 二、实验原理 在放大器中引入负反馈，不仅可以稳定静态工作，还可以改善放大器的多种重要性能。因此，在实际应用的各类电子线路中，几乎没有不引进这种或那种负反馈的。这就是我们有必要对负反馈有一个透彻了解的原因。 负反馈对放大器性能的影响 当我们分析放大器中的反馈时，主要应把握住三个基本要素：（1）反馈信号的极性，如果反馈信号是使放大器增益降低的，就是负反馈。反之就是正反馈；（2）反馈信号与输出信号的关系，如果反馈信号正比于输出电压，就是电压反馈，若反馈信号正比于输出电流，就是电流反馈；（3）反馈信号与输入信号的关系，如果反馈信号与输入信号在输入回路中是串联的（净输入电压等于输入电压与反馈电压的代数和），就叫串联反馈。如果反馈信号与输入信号在输入回路中是并联的（净输入电流等于反馈电流与输入电流的代数和）就叫并联反馈。本实验将以电压串联负反馈电路为例：来研究负反馈对电路性能的影响。 负反馈将使放大器增益降低 图1是一个两级阻容耦合反馈放大器。图2是电压串联负反馈放大器的方块图。根据上述三要素，这是一个电压串联负反馈放大器，因为反馈电压Uf是由输出电压Usc经Rf和Re1分压而得，故Uf正比于输出电压Uo，在输入回路中，Uf是与Us串联后再加到T1的基极与发射极之间的，而且Uf又使净输入电压Ui=Us－Uf降低（也就是使放大器增益降低）所以这种反馈是电压串联负反馈。可用图2所示的方块图来等效。图2中F表示反馈网络（在图1中就是Re1和Rf组成的分压网络）其传输系数F=Uf/Uo，就是放大器的反馈系数K0表示放大器在没有反馈时（即Uf=0）的增益，其值K0=Uo/Ui，通常就称K0为放大器的开环增益，根据图2不难求出放大器接入反馈后的闭环增益Kf。 （1） 此式表明，在放大器中引进负反馈后，其闭环增益Kf要比没有负反馈（Uf=0）时的开环增益K0降低了（1+ K0F）倍。 D=1+ K0F就称为放大器的“反馈深度”， K0F是在整个放大电路的环路增益。 负反馈可提高放大器增益的稳定性 （1）式为反馈放大器的闭环放大倍数，Kf为开环放大倍数K0之间的关系式。 当电源电压、环境温度或元件参数变化时，会引起放大器的放大倍数发生改变，通常用放大倍数的相对变化量来评价放大器的稳定性。 将（1）式微分，再略加变换可得： （2） 此式表明，在引进负反馈后，放大器闭环增益的相对变化量比开环增益的相对变化量减小了（1+ K0F）倍，即闭环增益的稳定性提高了（1+ K0F）倍。 负反馈可扩展放大器的通频带，改善频率响应 阻容耦合放大器的放大倍数将随频率而变，高、频段的放大倍数均会降低，如前所述，放大器接入负反馈可提高放大倍数的稳定性。由于频率不同所引起的放大倍数的变化现象显然也会减轻，即可使频带变宽，改善了频率响应。对于单级阻容耦合放大器，在引进负反馈以后，放大器闭环时的高、低半功率点分别为： （3） （4） 式中：fg、fd表示放大器开环时的高、低半功率点。由此可见，在引进负反馈后，低半功率点fdf 向下扩展了（1+ K0F）倍，高半功率点fgf 向上扩展了（1+ K0F）倍。但是中频段的闭环放大倍数Kf也降低了（1+ K0F）倍，不过对多级放大器（3）、（4）式不一定成立，但是随着负反馈的增加，通频带要扩展的结论仍然是正确的。 负反馈对输入、输出电阻的影响 负反馈对放大器输入、输出电阻的影响比较复杂。不同的反馈方式对电阻的影响也不一样，一般而言，凡是并联负反馈，由于Uf与Us是并联的，使输入电流加大，故放大器等效输入电阻减小。凡是串联负反馈，因Uf与Us是串联的，它使输入电流减小，故放大器的等效输入电阻增加。凡是电压负反馈，因Uf正比于输出电压Uo，使输出电压Uo稳定，接近于电压源，故使放大器等效输出电阻降低。凡是电流负反馈，因Uf正比于输出电流，能使输出电流稳定，接近电流源，故使放大器输出电阻升高。 对于图1所示电压串联负反馈放大器，其Rif和Rof可以用图2所示的方块图中求出： （5） （6） 式中：Ri、Ro是放大器开环时的输入、输出电阻。可见引进负反馈后，输入电阻提高了（1+ K0F）倍，输出电阻降低了（1+