实验四 具有微分负反馈的反馈校正
负反馈电路的实训报告
一、实训目的通过本次负反馈电路的实训，使学生掌握负反馈电路的基本原理，了解负反馈对放大电路性能的影响，并能熟练设计、调试和测试负反馈电路。
同时，培养学生的动手能力和团队协作精神。
二、实训内容1. 负反馈电路的原理与类型（1）负反馈的基本概念：负反馈是指放大器输出信号的一部分，通过一定方式送回到输入端，与输入信号进行反向叠加，从而降低放大器增益，改善放大电路性能。
（2）负反馈的类型：根据反馈信号在放大器输入端与输入信号的关系，可分为电压负反馈和电流负反馈；根据反馈信号的传递方式，可分为串性反馈和并性反馈。
2. 负反馈电路的设计与调试（1）设计步骤：① 确定放大电路的增益要求；② 选择合适的放大电路结构；③ 设计反馈网络，包括反馈元件的选择和参数计算；④ 设计输入、输出电路，确保电路稳定性；⑤ 绘制电路原理图和PCB布局。
（2）调试步骤：① 调整放大电路的偏置电路，确保放大电路工作在最佳状态；② 调整反馈网络参数，使电路满足设计要求；③ 测试放大电路的增益、带宽、失真等性能指标；④ 分析测试结果，对电路进行调整，直至满足设计要求。
3. 负反馈电路的测试与分析（1）测试方法：① 使用示波器观察输入、输出信号波形；② 使用万用表测量放大电路的增益、带宽、失真等性能指标；③ 使用频谱分析仪分析放大电路的频率响应。
（2）分析步骤：① 分析输入、输出信号波形，判断电路是否稳定；② 分析放大电路的增益、带宽、失真等性能指标，判断电路是否满足设计要求；③ 分析频率响应，了解电路的工作特性。
三、实训过程1. 实训前准备（1）熟悉负反馈电路的基本原理和设计方法；（2）准备好实训所需的器材，如示波器、万用表、频谱分析仪、放大电路元器件等。
2. 实训过程（1）设计负反馈电路，绘制电路原理图和PCB布局；（2）焊接电路，注意焊接质量；（3）调试电路，调整反馈网络参数，使电路满足设计要求；（4）测试电路性能，分析测试结果，对电路进行调整；（5）撰写实训报告。
负反馈实验报告
负反馈实验报告负反馈实验报告引言负反馈是一种在自动控制系统中广泛应用的原理，通过对系统输出与期望输出之间的差异进行补偿，使系统能够稳定地运行。
本实验旨在通过一个简单的电子电路实例，探究负反馈的原理和应用。
实验目的1. 了解负反馈的基本原理；2. 掌握负反馈在电子电路中的应用；3. 分析负反馈对电路性能的影响。
实验器材与材料1. 功放电路实验板；2. 信号发生器；3. 示波器；4. 电压表；5. 电阻、电容等元器件。
实验过程1. 搭建基本的放大电路，包括信号源、功放电路和输出负载；2. 设置信号源的频率和幅度，将输出信号连接至示波器观察波形；3. 逐步引入负反馈，调整反馈电阻的值，观察输出波形的变化；4. 测量不同情况下的电压增益、频率响应等参数。
实验结果与分析在实验中，我们首先搭建了一个基本的放大电路，将信号源的输出连接至功放电路的输入端，通过输出负载观察输出波形。
初始状态下，输出波形可能存在失真、偏移等问题。
然后，我们引入了负反馈，通过调整反馈电阻的值，观察输出波形的变化。
实验中发现，随着负反馈的引入，输出波形逐渐趋于稳定，失真和偏移问题得到了明显改善。
这是因为负反馈通过将一部分输出信号反馈至输入端，抑制了系统的非线性特性和漂移现象，使得输出能够更加接近期望值。
此外，我们还测量了不同情况下的电压增益和频率响应。
实验结果显示，负反馈能够显著降低电压增益，使得系统的放大能力得到限制。
这是因为负反馈引入了一个降低放大倍数的补偿环节，使得输出与输入之间的差异减小。
频率响应方面，负反馈能够提高系统的带宽，使得系统能够更好地响应高频信号。
结论通过本次实验，我们深入了解了负反馈的原理和应用。
负反馈能够有效地改善电子电路的性能，使得输出信号更加稳定、准确。
然而，负反馈也会降低电路的放大能力，需要在设计中进行权衡。
因此，在实际应用中，我们需要根据具体需求选择合适的负反馈方式和参数。
总结负反馈作为一种常见的控制原理，在自动控制系统和电子电路中得到了广泛应用。
电工实验四负反馈放大电路
实验四负反馈放大电路一、实验目的加深理解负反馈放大电路的工作原理及负反馈对放大电路性能的影响掌握负反馈放大电路性能的测量与调试方法进一步掌握多级放大电路静态工作点的调试方法二、实验原理负反馈在电子电路中有着广泛的应用。
虽然它使放大器的放大倍数降低，但能在多方面改善放大器的动态参数，如稳定放大倍数，改变输入、输出电阻，减小非线性失真和展宽通频带等。
因此，几乎所有的实用放大器都带有负反馈。
负反馈放大器有四种组态，即电压串联，电压并联，电流串联，电流并联。
本实验以电压串联负反馈为例，分析负反馈对放大器各项性能指标的影响。
图4-1 电压串联负反馈实验电路图三、实验步骤在放大器的输入端加入f=1000Hz，U i=3mV的正弦电压信号。
用示波器观察输出波形，适当调节Rp,使第一级，第二级输出波形幅值最大且不失真。
1.测量放大器的电压放大倍数保持输入信号不变,工作点不变的情况下，分别测量放大器的第一级和第二级的输出电压U01和U02，然后把数据记入下表。
电源=10V测量负反馈对放大倍数稳定性影响保持上述输入信号不变的情况下，将电源电压从12V降低到10V，分别测出无反馈与有反馈情况下的输出电压U0，并与两次得到的结果比较，将结果记入下表。
2.观察负反馈对非线性失真的影响不带负反馈逐渐增大输入信号幅度，记下放大器未出现明显失真时的U i，然后继续增加U i直至有明显失真为止。
引入反反馈观察在上术输入幅度下失真波形是否改善。
继续增加U i幅度，记下波形尚未出现明显失真时的输入电压值，并与不带负反馈时作比较。
四实验仪器和仪表虚拟实验仪器及器材双踪示波器信号发生器交流毫伏表数字万用表五实验报告要求根据数据分析有、无负反馈两种情况下，负载对放大倍数的影响。
对于工作于负反馈状态下的放大器，负载变化对放大倍数的影响小。
对于单级放大器，负载变化对放大倍数影响较大。
结合实验总结说明电压负反馈，对电压放大倍数、电压放大倍数稳定性及改善非线性失真的影响。
反馈校正
反馈校正微分反馈是将位置控制系统中被包围的环节的速度信号反馈至输入端，故常称速度反馈（如果反馈环节的传递函数为21s K ，则称为加速度反馈）。
速度反馈在随动系统中使用得极为广泛，而且在具有快速性的同时，还具有良好的平稳性。
当然实际上理想的微分环节是难以得到的，如测速发电机还具有电磁时间常数，故速度反馈的传递函数可取为 ()111+=s T sK s H （7.24）只要1T 足够小，阻尼效应仍是很明显的。
对于位置控制系统测速机反馈校正，如图7-22所示，有θ图7-22 位置控制系统测速机反馈校正()()()()()()1s T K K 111s T K K 111s T s K 1s T K K 11s K K 1K s K 1s T s K 11s T s K s U s θm c2m c2m 2m c 2c22c m 2m 2o ++++⋅+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+++=+++= （7.25）则对应串联校正 ()()1s T K K 111s T K K 11s G m c2m c2j ++++=可见，测速机反馈校正相当于串联校正中的PD 校正（即超前校正）。
对于位置控制系统加速度计反馈校正，如图7-23，有θ图7-23 位置控制系统加速度计反馈校正()()()()()()()()()()()1s T K K K T s T T 1s T 1s T 1s T s K1s T K K K T s T T s 1s T K 1s T K s K 1s T s K 11s T s K s U s θffj2m2fmfmm2f f j 2m 2f m f 2f f 2j m 2m 2o ++++++⋅+=+++++=+⋅⋅+++= （7.26） 则对应串联校正 ()()()()1s T K K K T s T T 1s T 1s T s G ff j 2m 2f m fm j++++++=可见，加速度计反馈校正相当于串联校正中的PID 校正（即超前-滞后校正）。
负反馈电路实验报告
负反馈电路实验报告负反馈电路实验报告引言：负反馈电路是电子工程中常用的一种电路结构，通过将一部分输出信号回馈到输入端，可以有效地改善电路的性能。
本实验旨在通过搭建负反馈电路并进行实际测试，探究负反馈对电路增益、稳定性和频率响应的影响。
实验目的：1. 理解负反馈电路的基本原理和作用；2. 掌握负反馈电路的搭建方法和实验测试技巧；3. 分析负反馈对电路增益、稳定性和频率响应的影响。
实验装置和材料：1. 函数信号发生器；2. 示波器；3. 集成运放（Operational Amplifier）；4. 电阻、电容等基本元件；5. 实验电路板、连接线等。
实验步骤：1. 搭建基本的放大电路，包括输入信号源、运放和输出负载；2. 使用函数信号发生器提供输入信号，设定合适的频率和幅度；3. 连接示波器，观察输出信号的波形和幅度；4. 分析输出信号与输入信号的关系，计算电路的增益；5. 引入负反馈，将一部分输出信号回馈到输入端；6. 观察并记录负反馈对电路增益的影响；7. 测量电路的稳定性，包括输入和输出的偏移、漂移等；8. 调整负反馈电路的参数，如反馈电阻、电容等，观察稳定性的变化；9. 测试负反馈对电路的频率响应的影响，包括截止频率、增益的变化等；10. 结束实验，拆除电路，整理实验数据和记录。
实验结果与分析：通过实验我们得到了一系列数据，包括不同条件下的电路增益、稳定性和频率响应等。
根据实验数据，我们可以得出以下结论：1. 负反馈可以降低电路的增益。
通过改变反馈电阻的大小，可以调节负反馈的程度，从而影响电路的增益。
当反馈电阻增大时，电路的增益减小，反之亦然。
这种调节增益的能力使得负反馈电路在实际应用中非常有用。
2. 负反馈可以提高电路的稳定性。
通过将一部分输出信号回馈到输入端，负反馈可以抑制电路的非线性失真和漂移。
实验中我们观察到，在引入负反馈后，电路的输出更加稳定，不受温度、供电电压等因素的影响。
3. 负反馈对电路的频率响应有一定的影响。
反馈校正
反馈校正微分反馈是将位置控制系统中被包围的环节的速度信号反馈至输入端，故常称速度反馈（如果反馈环节的传递函数为21s K ，则称为加速度反馈）。
速度反馈在随动系统中使用得极为广泛，而且在具有快速性的同时，还具有良好的平稳性。
当然实际上理想的微分环节是难以得到的，如测速发电机还具有电磁时间常数，故速度反馈的传递函数可取为 ()111+=s T sK s H （7.24）只要1T 足够小，阻尼效应仍是很明显的。
对于位置控制系统测速机反馈校正，如图7-22所示，有θ图7-22 位置控制系统测速机反馈校正()()()()()()1s T K K 111s T K K 111s T s K 1s T K K 11s K K 1K s K 1s T s K 11s T s K s U s θm c2m c2m 2m c 2c22c m 2m 2o ++++⋅+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+++=+++= （7.25）则对应串联校正 ()()1s T K K 111s T K K 11s G m c2m c2j ++++=可见，测速机反馈校正相当于串联校正中的PD 校正（即超前校正）。
对于位置控制系统加速度计反馈校正，如图7-23，有θ图7-23 位置控制系统加速度计反馈校正()()()()()()()()()()()1s T K K K T s T T 1s T 1s T 1s T s K1s T K K K T s T T s 1s T K 1s T K s K 1s T s K 11s T s K s U s θffj2m2fmfmm2f f j 2m 2f m f 2f f 2j m 2m 2o ++++++⋅+=+++++=+⋅⋅+++= （7.26） 则对应串联校正 ()()()()1s T K K K T s T T 1s T 1s T s G ff j 2m 2f m fm j++++++=可见，加速度计反馈校正相当于串联校正中的PID 校正（即超前-滞后校正）。
实验4 负反馈放大器的设计与调测
3.4 负反馈放大器的设计与调测3.4.1、实验目的1．研究负反馈对放大器性能的影响。
2．根据技术指标，设计电压并联负馈放大器。
3．了解集成运放F353（TL082）的使用。
3.4.2、实验原理与设计方法1．将放大器输出信号（电压或电流）的一部分或全部，通过一定的方式送回到它的输入端，称为反馈。
如图3.4.1所示。
反馈的分类有三种：U i图3.4.1（1）若引回的反馈信号使净输入信号减小，导致放大器的放大倍数降低，这种反馈称为负反馈；若反馈信号使净输入信号加强，导致放大器的放大倍数增大，则为正反馈。
（2）若反馈信号与输出电压成正比的是电压反馈。
凡反馈信号与输出电流成正比的是电流反馈。
判别方法是把输出端短路，如输出电压V 0为零，反馈信号V f 也为零，则为电压反馈，见图3.4.2（a ）；若输出电压为零而反馈信号V f 不为零，则是电流反馈，见图3.4.2（b ），图中R f 为反馈元件。
电压反馈电流反馈V 0V V f图 3.4.2 电压反馈和电流反馈方框图(a)(b)V 串联反馈(a)(b)并联反馈图3.4.3 串联和并联反馈方框图（3）若放大器的输入电压V ’i 是由输入信号V i 和反馈信号V f 串联而成的称为串联反馈，见图3.4.3（a ）。
若放大器的输入电流i ’i 是反馈电流i f 与输入信号电流i i 并联而组成的称为并联反馈，见图3.4.3（b ）。
判断方法是把输入端短路，如这时反馈信号同样被短路，即净输入信号为零，则为并联反馈；如此时反馈信号没有消失，则为串联反馈。
图3.4.4为负反馈电路。
在图（a ）中，如果当A 点电位↑→B 点电位↓→C 点地位↓→D 点电位↑→E 点电位↑，通过R f 使F 点电位↑，使得V AF ↓，所以为负反馈。
若输出短路，则无反馈电压，即为电压负反馈；此外，在输入端，反馈电压和输入电压是串联的，即为串联反馈深度，R f 越小，反馈则越强.R 0L(a) 电压串联负反馈图2.2.4 负反馈电路ccVV+（b） 电流并联负反馈在图3.4.4（b）中，如果A点电位↑→B点电位↓→C点电位↓→D点电位↓→经过R f 使A点电位下降，故为负反馈；若输出短路，负反馈信号依然存在且不为零，即为电流负反馈；再者，输入端输入信号和反馈信号是并联的，所以称为并联反馈，因此，图3.4.4（b）电路称之为电流并联负反馈。
【VIP专享】实验四负反馈放大器
实验四 负反馈放大器一、测量静态工作点（V ）B U （V ）E U （V ）C U （mA ）C I 第一级第二级二、测量基本放大器的各项性能指标1．中频电压放大倍数、输入电阻和输出电阻Hz 1000=f mV5=S U （mVS U ）（mVi U ）（V ）L U （V ）O U VA （KΩi R ）（KΩO R ）2．测量通频带mV5=S U （KHz ）L f （KHz ）H f （KHz ）f ∆三、测量负反馈放大器的各项性能指标1．测量电压放大倍数、输入电阻和输出电阻Hz 1000=f mV10=S U （mV S U ）（mVi U ）（V ）L U （V ）O U VfA （KΩif R ）（KΩOf R ）2．测量通频带mV10=S U （KHz ）Lf f （KHz ）Hf f （KHz ）f f ∆说明：1．调节并测量放大器的静态工作点、、、等参数时，输入的正弦信号必须断开。
C I B U E U C U i U 2．测量静态工作点时，必须使用数字万用电表的直流档（电流档、电压档）。
3．测量放大器的输入输出信号的有效值时，必须使用数字交流毫伏表。
4．为了测量思路的清晰，一般情况下，示波器的通道1“CH1”用于观察输入信号或S U 波形，通道2“CH2”用于观察输出或波形。
同理，数字交流毫伏表的通道i U O U L U 1“CH1”用于测量输入信号或的有效值，通道2“CH2”用于测量输出信号或S U i U O U 的有效值。
L U 5．在某一连续测量过程中，不必拆除电路中已接好的示波器和数字交流毫伏表的两个通道。
输入电阻：R U U U RU U I U R i S iR i i i i -===输出电阻：由得O L O LL U R R R U +=LLO O R U U R )1(-=图1 通频带图2 输入、输出电阻测量原理图3 负反馈放大器图4 基本放大器实验原理与步骤一、原理1．闭环电压放大倍数（本实验所用负反馈电路为电压串联负反馈）VV VVf F A A A +=12．反馈系数11F f F V R R R F +=3．输入电阻iV V if R F A R )1(+=3．输出电阻其中为基本放大器时的电压放大倍数VVO OOf F A R R +=1VO A ∞=L R 4．由负反馈放大器向基本放大器变换的依据与方法（1）基本放大器的输入回路：由于负反馈电压由输出电压取样得来，反馈电压是输出电压的一1F R u O u 部分，故是电压反馈。
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实验四 具有微分负反馈的反馈校正
一、 实验目的：
1、按给定性能指标，对固有模拟对象运用并联校正对数频率特性的近似作
图法，进行反馈校正。
2、用实验验证理论计算结果 。
3、 熟悉期望开环传递函数为典型Ｉ型的参数计算及微分反馈校正调节器
的实现.。
二、实验要求：
1、观测未校正系统的稳定性及瞬态响应。
2、观测校正后系统的稳定性极瞬态响应。
三、实验仪器设备
1、TDN-AC/ACS 教学实验系统 一套
2、万用表 一块
四、实验内容、步骤及原理
1、原系统的原理方块图
已知未校正系统的方框图如图4—1所示
图4—1未校正系统的方框图
要求设计具有微分校正装置，校正时使期望特性开环传递函数为典型I 型，并使系统满足下列指标： 放大倍数： 19v K =
闭环后阻尼系数： 0.707ζ= 超调量： %3.4≤p M 调节时间： s T s 3.0≤ 校正网络的传递函数为：
1
21+=
CS R C
R G c
校正后的方块图如图4—2所示
图4—2校正后的方块图
2、系统校正前后的模拟电路图
图4—3系统校正前的模拟电路图
图4—4系统校正后的模拟电路图
3、实验内容及步骤
a：测量未校正系统的性能指标。
准备：将模拟电路输入端R(t)与信号源单元（U1 SG）的输出端OUT端相连接；模拟电路的输出端C(t)接至示波器。
步骤：按图4—3接线；加入阶跃电压，观察阶跃响应曲线，并测出超调量Mp和调节时间Ts，记录曲线及参数。
71.8%P M =>4.3%， 1.802s t s = >0.3s,不符合要求的性能指标
性能分析：开环传函()250(0.31)
S D S S =
+，特征方程为：2
102500033S S ++=， ∴
ω=
，ξ=∴exp(83.39%P M ==, 1.8s t s =
与测量值基本一致，系统不满足指标，需加以校正。
b ：测量校正系统的性能指标
准备：设计校正装置参数
根据给定性能指标，设期望开环传递函数为
)
1(19
)(+=
TS S s G
因为：闭环特征方程为：
0192=++S TS 或 0T
19T 12=++
S S 707.0=ξ
故 T
1921=
ξ
026.0=T
由于微分反馈通道的Bode 图是期望特性Bode 图的倒数，所以微分反馈通
道的放大倍数为期望特性的放大倍数的倒数，即1/19。
而微分反馈通道传递函数的时间常数取期望特性时间常数T 的二倍，为80。
因此，反馈通道的传递函数为：
1
0125.00526.0180/119/1120++=
+S S
S S CS R CS R 根据上式中各时间常数值，图4—4中按以下参数设定，微分反馈对系统的
性能有很大的改善。
R1= 100K Ω R2=24K Ω C=0.526F μ
步骤：按图4—4接线，加入阶跃电压，观察阶跃响应曲线，并测出超调量
Mp 和调节时间Ts ，看是否达到期望值，若未达到，请仔细检查接线、参数值并适当调节参数及W1值。
记录达标的校正装置的实测曲线及参数。
3.8%P M =,203.1s t ms =满足系统要求。
性能分析：开环传函()19(0.261)
S D S S =
+，特征方程为2
11900.0260.026S S +
+= 27,0.707ωξ∴== 4.3%,0.21P s M t s
∴==
结果分析
由已知可得如下bode 图：
ζ越大Mp越小，所以适当增加
ζ到一定时刻（但必须在欠阻尼要求范围内），就可能满足对
超调亮的要求的。
超调时间Ts=
3
n
w
ζ
(当0<
ζ<0.8时)，与自然震荡角频率
n
w
和阻尼系数ζ
都有关，因此只要调整好时间常数和阻尼系数就可能满足要求。
六、思考题
1、当电位器W1中间点移动到反馈信号最大端，系统的输出波形C（t）、Mp 增加了不是减少了？为什么？
答：电位器W1调整的是反馈强度，当移动至反馈信号最大端时，微分负反馈强度最大，反馈环节中的微分环节能够“预见”较大的超调而有效的加以抑制，从而使系统输出的超调量减小，但是系统的动态响应速度变慢。
2、是否能用4个运算放大器环节组成与图4—4功能相同的模拟电路?
答：能。
图中前向通道有一个反相器，反馈通道也有一个反相器，可以把前向通道的反相器放在最后，同样能保证输出信号为正。
然后反馈信号由前向通道反相器的反相端引出，可把反馈通道中的反相器略去。
六、实验总结
通过本次实验，我们练习了并熟悉了期望开环传递函数为典型Ｉ型的参数计算及微分反馈校正调节器的实现。
通过实验对比校正前后可以看出采用具有微分负反馈校正可以减小超调量Mp和调节时间Ts，改善系统性能。
通过理论计算与实际系统响应的对比，使我对校正方法和自控理论有了更加深刻的认识，这对我们理解学习自动控制理论有很大帮助。