负反馈改善非线性失真电路的制作与测试
负反馈放大电路实验报告
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I DQ 和I CQ 均约为2mA ；结型场效应管的管压降U GDQ < - 4V ，晶体管的管压降U CEQ = 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10so sf -≈=U U A u 。
（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；R f 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R g3选择910kΩ，R g1、R g2应大于100kΩ；C 1～C 3容量为10μF ，C e 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R f ，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。
3.3k Ω（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， 4.2s R k ≈Ω，使得静态工作点满足：I DQ 约为2mA ，U GDQ< - 4V 。
记录并计算电路参数及静态工作点的相关数据（I DQ ，U GSQ ，U A ，U S 、U GDQ ）。
EDA设计实验二 负反馈放大器设计与仿真
实验二负反馈放大器设计与仿真1.实验目的（1）熟悉两级放大电路设计方法。
（2）掌握在放大电路中引入负反馈的方法。
（3）掌握放大器性能指标的测量方法。
（4）加深理解负反馈对电路性能的影响（5）进一步熟悉利用Multisim仿真软件辅助电路设计的过程。
2.实验要求1）设计一个阻容耦合两极电压放大电路，要求信号源频率10kHz(峰值1mv)，负载电阻1kΩ,电压增益大于100。
2）给电路引入电压串联负反馈：①测试负反馈接入前后电路的放大倍数，输入输出电阻和频率特性。
②改变输入信号幅度，观察负反馈对电路非线性失真的影响。
3.实验内容反馈接入前的实验原理图：1.放大倍数：Au=0.075V/0.707mV=106.0822.输入电阻：Ri=0.707mV/94.48nA=7.483kΩ3.输出电阻：Ro=0.707V/143.311nA=4.934kΩ4.频率特性：fL=357.094Hz,fH=529.108kHz输出开始出现失真时的输入信号幅度：19.807mV反馈接入后的实验电路：开关闭合之后：1.放大倍数：Af=7.005mV/0.707mV=9.9082.输入电阻：Ri=0.707mV/0.198uA=3.57kΩ3.输出电阻：Ro=0.707mV/0.096mA=7.364Ω4.频率特性：fL=67.134Hz,fH=6.212MHz输出开始出现失真时的输入信号幅度≈197mV4.理论值分析由于三极管2N2222A的β=220，所以反馈接入前第一级rbe1=rb+βVT/Ic=6.7kΩ第二级rbe2=rb+βVT/Ic=6.5kΩ第二级输入电阻Ri’=R8||(R7+40%R13)||rbe2=3.65kΩ放大倍数Au=βR4||Ri’*R9||R12/([rbe1+(1+β)R1]rbe2)=107.034输入电阻Ri=R3||(R2+30%R5)||[rbe1+(1+β)R1]=7.484kΩ输出电阻Ro=R9=5.1kΩ反馈接入后：F=0.101放大倍数Af=Au/(1+AuF)=9.056输入电阻Rif=R3||(R2+30%R5)||(1+AuF)Ri=3.621kΩ输出电阻Rof=Ro/(1+AoF)=7.425Ω所以可以得出结论Af≈1/F5.实验结果分析由仿真结果以及理论计算值可以看出，接入负反馈后，放大倍数明显下降,输入电阻变化不明显，输出电阻明显下降，原因是接入电压并联负反馈之后，输出电压基本稳定而输出电流由于负反馈的增加而变大，导致输出电阻变小。
非线性失真研究-模电设计性实验-北交大
《模拟电路实验》课程实验设计——非线性失真分析报告*名：**学号： ********学院：电信学院班级：通信1108班指导教师：***北京交通大学 6月4日目录《模拟电路实验》课程实验设计 (1)目录 (2)1.实验设计背景 (4)2.设计要求及实验目的 (4)2.1实验目的 (4)2.2实验要求 (5)3.非线性失真原理介绍 (5)3.1饱和失真与截止失真 (5)3.1.1截止失真 (6)3.1.2饱和失真 (7)3.2 双向失真 (7)3.3 交越失真 (8)3.4 不对称失真 (8)4.减小非线性失真方法探究 (9)4.1减小截止失真.、饱和失真的方法 (9)4.2避免双向失真的方法 (10)4.3克服交越失真的方法 (10)4.4 减弱不对称失真的方法 (11)5. 设计失真电路并改进、仿真报告 (11)5.1截止、饱和、双向失真电路及仿真 (11)5.2交越失真电路及仿真结果 (12)5.2不对称失真仿真结果 (13)6调试过程中所遇故障的分析 (14)6.1电路设计不合理，三极管电流过大，被烧毁 (15)6.2输入电压没有控制好，检测不到输出结果。
(15)6.3焊点的虚焊 (15)7非线性失真实验总结 (16)8实验体会 (16)参考文献 (17)附录 (18)1．元件清单 (18)1.实验设计背景非线性失真亦称波形失真、非线性畸变，表现为音响系统输出信号与输入信号不成线性关系，由电子元器特性：曲线的非线性所引起，使输出信号中产生新的谐波成分，改变了原信号频谱，包括谐波失真、瞬态互调失真、互调失真等，非线性失真不仅会破坏音质，还有可能由于过量的高频谐波和直流分量烧毁音箱高音扬声器和低音扬声器。
非线性失真存在于音响系统的各个环节中，无论采取何种技术措施，想要完全消除它是不可能的。
但是通过对电路的改进我们可以通过负反馈，限幅二极管等常见器件进行电路的改进，从而减弱失真的强度，使输出波形尽可能的接近输入波形，满足实验要求。
放大电路非线性失真
放大电路非线性失真电子设备中，放大电路是一个非常重要的部分。
它可以将弱信号放大，使其能够被后续电路准确处理。
然而，放大电路在实际应用中存在着非线性失真的问题，这对信号的准确传输和信息的可靠获取带来了一定的影响。
本文将探讨放大电路非线性失真的原因，并介绍几种常见的解决方法。
一、非线性失真的原因放大电路中的非线性失真主要来源于电子元件本身的非线性特性以及电路的工作条件。
下面将分别介绍这两个方面的原因。
1.1. 电子元件的非线性特性常见的电子元件，如二极管、三极管等，其工作特性难以完全满足理想线性状态。
例如，在二极管的伏安特性曲线中，前向电压和电流之间并不是简单的线性关系。
在实际电路中，二极管的非线性特性会导致放大电路输出信号存在失真。
同样，三极管的工作也存在非线性问题。
三极管的输入输出特性曲线通常是非线性的，这意味着在较大的输入信号下，输出信号会产生失真。
1.2. 电路的工作条件电路的工作条件也会对放大电路的线性度产生一定的影响。
例如，过大的电源电压会使放大器进入饱和区域，导致信号失真。
而过小的电源电压则可能使放大器工作在低电压区，造成信号截断。
此外，温度的变化以及电源电压的波动等也会对电路的线性度产生影响。
这些因素都是导致放大电路非线性失真的原因之一。
二、非线性失真的解决方法针对放大电路的非线性失真问题，工程师们提出了多种解决方法，下面将介绍几种常见的方法。
2.1. 负反馈负反馈是一种常用的解决放大电路非线性失真问题的方法。
通过将放大电路的输出信号与输入信号进行比较，并将其差值作为反馈信号输入到电路中，可以使得放大器的动态特性更加稳定，减小非线性失真。
2.2. 使用线性化技术线性化技术包括预失真技术、补偿网络技术等。
通过在放大电路中加入一定的预处理电路或者补偿网络，可以根据非线性特性对信号进行适当的处理，使得输出信号更加接近理想线性状态。
2.3. 优化电源控制通过优化电源的控制方式，可以改善放大电路的线性度。
4负反馈放大电路的设计和调试
设计要求Avf ≥50， 取Avf =60
Fv≈0.015
②电阻Rf1确定
• 射极电阻Rf1不能太大，否则负反馈太强，使得放大器增益 很FV小，Rf一RF1般RF1取30~100ΩR间f=。4.7现k以Ω Rf1=56Ω。
②电阻Rf1确定
Fv≈0.015 Av ≈600
rif(1A vF)ri110 K 0
X Xdf
X f、Xd 同相，所以 AvFv 0
则有： Avf Av 负反馈使放大倍数下降。
②
Avf
Av 1 AvFv
d Avf d Av 1
Avf
Av 1 AvFv
引入负反馈使电路放大倍数的稳定性提高。
③若
AvFv 1称为深度负反馈，此时 Avf
1 F
在深度负反馈的情况下，放大倍数只与反馈
网络有关。
io
iE
RL
vo RL
采样电阻很大
io
RL
iE
Rf
采样电阻很小
（2）串联反馈和并联反馈
根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式 的不同，可以分为串联反馈和并联反馈。
串联反馈：反馈信号与输入信号串联，即反馈 电压信号与输入信号电压比较。
并联反馈：反馈信号与输入信号并联，即反馈 信号电流与输入信号电流比较。
串联反馈使电路的输入电阻增大； 并联反馈使电路的输入电阻减小。
并联反馈
if i
ib
ib=i-if
串联反馈
vi
vbe vf
vbe=vi-vf
（3）交流反馈与直流反馈
交流反馈：反馈只对交流信号起作用。
直流反馈：反馈只对直流起作用。
有的反馈只对交流信号起作用；有的反 馈只对直流信号起作用；有的反馈对交、 直流信号均起作用。
负反馈放大电路的分析计算常用方法
由独立的电子元件（如晶体管、电阻和电容）构成，通过 负反馈实现信号的放大。
电路结构
通常包括输入级、中间级和输出级，以及负反馈网络。
分析方法
利用晶体管的放大倍数、输入电阻和输出电阻等参数，结 合负反馈原理，计算电路的电压放大倍数、输入电阻和输 出电阻等性能指标。
集成运放负反馈放大电路实例
扩展放大器的通频带
负反馈能够减小放大器内部元件的极 间耦合电容和分布电容的影响，从而 扩展放大器的通频带。
通过调整负反馈深度和环路增益，可 以在一定范围内灵活地调整放大器的 通频带。
提高放大器的稳定性
负反馈能够降低放大器的净输入信号 幅度，从而减小由于信号幅度过大引 起的自激振荡的可能性。
VS
通过合理设计负反馈网络，可以进一 步改善放大器的稳定性，提高其工作 可靠性。
01
集成运放负反馈放大电路
利用集成运算放大器（运放）实现信号的放大，并通过负反馈进行控制。
02
电路结构
通常由运放和负反馈网络组成，运放作为核心的放大器件。
03
分析方法
利用运放的开环增益、输入电阻和输出电阻等参数，结合负反馈原理，
计算电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻等性能指标。
比较器负反馈放大电路实例
负反馈可以抑制外界干扰对放大电路的影响， 提高电路的抗干扰能力。
02
负反馈放大电路的分析 方法
电压反馈与电流反馈分析
电压反馈
通过比较输出电压与参考电压来调整放大器的增益，使输出 电压稳定。
电流反馈
通过比较输出电流与参考电流来调整放大器的增益，使输出 电流稳定。过在输入和输出之间串联一个反馈 网络来实现反馈，影响输入阻抗和输 出阻抗。
实验三负反馈放大器的设计与调测
实验三负反馈放大器的设计与调测实验目的：1、理解负反馈放大器的概念和基本原理。
2、通过实验设计和调试，掌握负反馈放大器的实际应用。
实验原理：负反馈放大器是在放大器输出端部分采集信号，通过一个比例回路加到放大器输入端，经过比例变换减弱了输入信号，使得放大器以可靠的方式放大、跟踪输入信息。
所以负反馈放大器有很好的线性及稳定性能。
反馈是将被控信号从输出端回到输入端的过程。
其中，回送信号与被控量有的比例关系，反向作用于输入端，抑制或弱化输入端的信号，以达到其控制作用。
反馈类型与其回送量与被控量的相位、极性关系有关。
负反馈放大器就是在此原理上构成的。
实验材料：1、2个OPA2134运算放大器。
2、电容1μF、10μF、0.1μF、0.01μF、1nF各数枚。
3、电阻10kΩ、22kΩ、33kΩ、47kΩ各数枚。
5、万用表、直流电源。
实验设计：步骤一：设计没有反馈的放大电路。
晶体管放大电路如下图所示，我们可以得到相关的参数，VCE=6V, VR=3.5V，就可以知道输入电阻氨R1=VR/IR=2.8kΩ；输出电阻Ro=VCE/(IC/hf+(1+β)RE)=108Ω，反相增益Av=-βRE/RE=10.5。
通过实验目的可以知道负反馈放大器是要平滑放大器的放大特性，所以我们需要进行设计和调试。
步骤二：设计反馈电路。
1、输入电阻：由于我们需要设计负反馈级，那么首先我们需要设计一个输入级，防止在接下来的实验中，影响信号的输入。
所以我们可以在之前的放大电路中加入一个输入电阻R1=2.7kΩ。
2、加到UC宽带平衡器非反向输入端的反馈电路所需要的串联附加网络可以选定为45kΩ接地电阻和47pF电容。
正如我们所计算的，RD反馈电阻=47.8kΩ , CD反馈电容=4.7pF，不过在实践中为了方便，可以取其较为接近的数值，可选用49.9kΩ与4.7pF的标准值。
3、接下来我们就来计算反馈电路的一些参数需要更新的值，需要注意的是，在进行计算时，我们需要先计算负载的输出阻抗。
实验三--负反馈放大电路的研究（1）
实验三 负反馈放大器电路的研究一. 实验目的1．加深理解负反馈对放大器性能的影响。
2．学会测量放大器的输入电阻、输出电阻以及电压放大倍数。
二、实验设备与器件名称数量函数信号发生器 1示波器 1万用表 1直流稳压电源 1741/LM324 2电阻若干三. 实验原理放大器加入负反馈后，由于反馈信号是削弱输入信号的，结果将使放大倍数降低，但却提高了放大倍数的稳定性、扩展了通频带、减小了非线性失真、并能抑制干扰和噪声，变换放大器的输入和输出电阻等。
1、把输出信号的一部分或全部通过一定的方式引回到输入端的过程称为反馈。
反馈放大电路由基本放大电路和反馈网络组成，其基本关系式为Af＝A/(1+AF)。
判断一个电路有无反馈，只要看它有无反馈网络。
反馈网络指将输出回路与输入回路联系起来的电路，构成反馈网络的元件称为反馈元件。
反馈有正、负之分，可采用瞬时极性法加以判断：先假设输入信号的瞬时极性，然后顺着信号传输方向逐步推出有关量的瞬时极性，最后得到反馈信号的瞬时极性，若反馈信号为削弱净输入信号的，则为负反馈，若为加强净输入信号的，则为正反馈。
反馈还有直流反馈和交流反馈之分。
若反馈电路中参与反馈的各个电量均为直流量，则称为直流反馈，直流负反馈影响放大电路的直流性能，常用以稳定静态工作点。
若参与反馈的各个电量均为交流量，则称为交流反馈，交流负反馈用来改善放大电路的交流性能。
2、负反馈放大电路有四种基本类型：电压串联负反馈、电流串联负反馈、电压并联负反馈和电流并联负反馈。
反馈信号取样于输出电压的，称电压反馈，取样于电流的，则称电流反馈。
若反馈网络与信号源、基本放大电路串联连接，则称为串联反馈，其反馈信号为uf，比较式为uid=uI-uf，此时信号源内阻越小，反馈效果越好；若反馈网络与信号源、基本放大电路并联连接，则称为并联反馈，其反馈信号为if，比较式为Iid=iI-if，此时信号源内阻越大，反馈效果越好。
3、负反馈放大电路性能的改善与反馈深度（1+AF）的大小有关，其值越大，性能改善越显著。
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六、评估(assessment)
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分数：
5．在输入端加上1kHz正弦波信号，用示波器同时观察输出波形,调节 的幅度，使输出的信号恰好无明显失真后，再适当增大 的幅度，使输出的正弦波信号出现明显失真。
6．按下SB(接入反馈电阻 )，继续用示波器观察输出波形，比较SB按下前后输出信号是否正常并进行结果描述。
结论：。
四．分析与思考
1．实训电路中 集电极与 基极之间连接的电容 起什么作用？
□
3.语言表达能力
□
4.查阅资料、收集信息的能力
□
四、工具、设备和耗材(tool,device,material)
工量具、设备名称
型号规格
数量
工量具、设备名称
型号规格
数量
PCB
1
万用表
1
电烙铁
25W-40w
1
示波器
1
五、耗材要求（单组）(material requirement)：
耗材名称
型号规格
数量
耗材名称
型号规格
数量
耳机
30Ω
1
电容
若干
耳机插
电阻
若干
五、任务实施过程（实训步骤、图形程序、测量记录、结果分析）（process of task）
实训步骤(schedule)：
1．按图2.1.18所示电路分选检测元件，在万能板上排布，并连线焊接，制作负反馈放大电路。
2．检查无误后，不接 和反馈电阻 ，接入电源电压 =12V，测量各三极管的各极直流电压，记录结果并判断是否正常。
实训项目单
班级(class)：组别（group）：姓名(name)：实训日期(date)：
课程名称（course）
电子电路分析与实践
任务
名称(task)
任务：负反馈改善非线性失真电路的制作与测试
学时(time)
4
子项目名称(sub-item)
负反馈
地点(address)
电子制作实训室
一、能力目标(skillob(knowledgeobjective)
1.掌握用万用表、直流电流表测试静态的方法
□
学生自评
2.掌握数据的分析方法，电路的调整方法
□
3.掌握用示波器测试动态信号的方法
□
4.掌握动态的调整方法
□
三、素质目标(literacyobjective)
1.团队合作精神
□
学生自评
2.良好的职业素质
3．将CD唱机输出的音乐信号接入输入端，用耳机在放大器输出端监听音乐信号；调节 的幅度，使输出的音乐信号恰好无明显失真后，再适当增大 的幅度，使输出的音乐信号出现明显失真。
4．按下SB(接入反馈电阻 )，继续用耳机在放大器输出端监听音乐信号。比较SB按下前后输出信号是否正常并进行结果描述。
图2.1.18负反馈放大测试电路
1.能识别电路所需相关元器件并能用万用表测量元器件
□
学生自评
2.能检测所需相关元器件的好坏
□
3.能将元器件正确插入PCB板上
□
4.能按焊接工艺要求焊接电路
□
5.能根据电路故障现象，检测并排除故障
□
6.能对电路进行静态测试，并能对测试结果进行分析，根据分析结果对电路进行静态调整
□
7.能对电路进行动态测试