电压串联负反馈放大电路仿真分析-模电课设资料

成绩评定表

课程设计任务书

目录

1. 课程设计的目的与作用 (1)

1.1课程设计的目的 (1)

1.1课程设计的作用 (1)

2设计任务及所用Multisim软件环境介绍 (2)

2.1设计任务 (2)

2.2 Multisim软件环境介绍 (2)

3 电路模型的建立 (4)

4 理论分析及计算 (6)

5 仿真结果分析 (7)

5.1无极间反馈 (7)

5.2加入极间反馈 (10)

6 设计总结和体会 (14)

7 参考文献 (14)

1. 课程设计的目的与作用

1.1课程设计的目的

学习电压串联负反馈电路，掌握电压串联负反馈电路的工作原理。通过对它的学习，对负反馈对放大电路性能的影响有进一步的理解和掌握，学会对其进行静态分析、动态分析等相关运算，利用Multisim软件对电压串联负反馈电路仿真实现。

根据实例电路图和已经给定的原件参数，使用Multisim软件模拟出电压串联负反馈电路课后练习题，并对其进行静态分析，动态分析，显示波形图，计算数据等操作，记录结果和数据；与此同时，更好的应用于以后的学习与工作中，切实对自身能力的提高有所帮助。

1.1课程设计的作用

模拟电子技术课程设计是在“模拟电子技术”课程之后,集中安排的重要实践性教学环节。学生运用所学的知识,动脑又动手,在教师指导下,结合某一专题独立地开展电子电路的设计与实验,培养学生分析、解决实际电路问题的能力。该课程的任务是使学生掌握数字电子技术方面的基本概念、基本原理和基本分析方法，重点培养学生分析问题和解决问题的能力，初步具备电子技术工程人员的素质，并为学习后继课程打好基础。

课程设计师某门课程的总结性教学环节，会死培养学生综合运用本门课程及有关选修课的基本知识去解决某一实际问题的训练，加深课程知识的理解。在真个教计划中，它起着培养学生独立工作能力的重要作用。设计和实验成功的电路可以直接在产品中使用。

2设计任务及所用Multisim软件环境介绍

2.1设计任务

⑴设计一个电压串联负反馈电路，使其能够实现一定的放大电路的功能，电路由自己独自设计完成，在实验中通过自己动手调试电路，能够真正掌握实验原理，即静态分析和动态分析，并在实验后总结出心得体会。

⑵正确理解负反馈对放大电路性能的影响，以及如何根据实际要求在放大电路中引入适当的反馈。

⑶正确理解深度负反馈条件下闭环电压放大倍数的估算方法。

2.2 Multisim软件环境介绍

（一）Multisim软件开启图（图2.1）

图2.1 Multisim软件开启图

图2.2 工作界面图

（二）Multisim软件有一个强大的元件库和拥有各种虚拟仪器，犹如一个大型的虚拟实验室。它采用交互式的界面，比较直观，操作方便，具有丰富的元器件库和品种繁多的虚拟仪器，既可以进行电路设计也可以对所设计的电路进行各种功能模拟仿真实验，Multisim软件因具有如此强大的功能在模拟电路设计等领域得到了广泛的运用。（图2.2）在此次单管公射放大电路设计中，用到了数字电压表，数字电流表和四踪示波器等虚拟仪器，还用到了各种元件。

（三）工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图，并对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容，这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更适合电子学教育。通过Multisim和虚拟仪器技术，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。设计和实验成功的电路可以直接在产品中使用。

(四) Multisim为用户提供了丰富的元器件，并以开放的形式管理元器件，使得用户能够自

己添加所需要的元器件。（图2.3）

图2.3 Multisim的元器件图

3 电路模型的建立

负反馈在电子电路中有着非常广泛的应用，虽然它使放大倍数降低，但能在很多方面改善放大电路的工作性能。如稳定放大倍数，改变输入输出电阻，改善波形失真和展宽通频带等。因此，几乎所有的使用放大电路都带有负反馈。

1、电压串联负反馈实际电路图（3.1）如下

图3.1电压串联负反馈放大电路仿真分析

2、实验步骤：

（1）将开关断开，电路中暂时不加入级间反馈。

3.利用Multisim的直流工作点分析功能，测量无级间反馈时两级放大电路的静态工

作点；

2.加入正弦输入电压，利用虚拟示波器可观察到第一级输出电压波形与输入电压反

相，而第二级输出电压波形与输入电压同相。两个放大级的输出波形均无明显的非线性失真。利用所测数据算出两级放大电压总的放大倍数。

3.由所测数据算出无极间反馈时的输入电阻

4.将负载开路，由所测数据算出放大电路无极间反馈时的输出电阻。

（2）将图中开关闭合，引入电压串联负反馈。

1.加上正弦输入电压，由虚拟示波器看到，同样的输入电压之下，输出电压的幅度明显下降，但波形更好。由所测数据算出引入电压串联负反馈后，电压的放大倍数。

2.由所测数据算出，引入电压串联负反馈后输入电阻得值。

3.将负载开路，由所测数据算出，引入电压串联负反馈后输出电阻的值。

4 理论分析及计算

1、当开关断开无级间反馈时：

（1）静态工作点如下：

V

V R R R U cc b b b BQ 2*211

1=+=

V U

U U BEQ BQ EQ 3.11

1

1

=-=

mA R R U I C C EQ EQ 1221111=+=

V R I V U C EQ CC CQ 9111=-=

V

V R R R U CC b b b BQ 3*22211

2=+=

V U U U BEQ BQ EQ 3.222=-=

mA R U I C EQ EQ 3.222

==

V R I V U C EQ CC CQ 7.722=-=

（2）动态分析：

11

22222111)1()

//////(c bc bc b b C U R r r R R R A ββ++-=

Ω

=++=

'k I mA

r r EQ b b bc 9.226)1(11β

8.11=u A

4

.126)1(22=++=

'EQ b b bc I mA

r r β

4

.71)

//(221=-=

bc c c u r R R A β

52.128*21==u u u A A A

Ω=++=k R r R R R c bc b b i 587.1])1([//1111211β Ω==k R R c 20

2、开关闭合，引入负反馈： ⑴电压放大倍数

11

R 1e =+=f uf R A

⑵输入输出电阻

Ω=='k R R R R b b f i if 622.1////1211

Ω=893.68of R

5 仿真结果分析

5.1无极间反馈

（一）将开关断开，电路中暂时不加入级间反馈。

①利用Multisim 的直流工作点分析功能，测量无级间反馈时两级放大电路的静态工作点，分析结果如图（3.2）。

图3.2 静态工作点分析

1.98414V U BQ1=, 1.24924V U EQ2=9.14568V U CQ1=

2.95917V U BQ2= 2.19919V U EQ2=V U CQ 64516.72=

②加入正弦输入电压，利用虚拟示波器可观察到第一级输出电压波形与输入电压反

相，而第二级输出电压波形与输入电压同相。两个放大级的输出波形均无明显的非线性失真。（如图3.3）当U i =4.999mV 时（图3.4），利用虚拟表可测得U o =643.997mV （图3.5）可见，无级间反馈时，两级放大电路总的电压放大倍数为

58.182==i o

u U U A

图3.3 输入电压与输出电压波形图

图3.4 输入电压i U 图3.5 输出电压o U 图3.6 输入电流i I

③由虚拟表2,5,2测得，当U i =5.45mV 时，I i =3.433μA,则放大电路无级间反馈时的输入电阻

587.1==

i

i

i I U R ④将负电阻RL 开路（图3.7），测得U o ′=1.402V(图3.8）,这放大电路无级间反馈时

的输出电阻为： Ω=k R o 002.2

图3.7 负载电阻R 开路

图3.8 o

U

5.2加入极间反馈

图3.9 (引入负反馈)

图3.10 输入输出电压波形图

①加上正弦输入电压，由虚拟示波器看到，同样的输入电压之下，输出电压的幅度明显下降，但波形更好。(图 3.10）由虚拟表测得，当

5

U o0.067

=,（图3.12）这引入电压串联负反馈后，电压U i45

mV

.5

=（图3.11）时，mV

014.10==

i

o

uf U U

A 放大倍数为

说明引入负反馈后电压放大倍数减小了。

②由虚拟表测得，当时mV U i 45.5=，A I i μ286.3=（图3.13）,则:

Ω==

k I U R i

i

if 659.1 可见引入电压串联负反馈后输入电阻提高了。但与无级间反馈时的Ri 相比，提高很少，这是由于电路图中总的输入电阻为:1211////b b f i if R R R R '=引入电压串联负反馈只是提高了反馈环路内的输入电阻R if ′，而R b11和R b12不在反馈环路内，不受影响，因此总的输入电阻R if 提高不多.

图 3.11 输入电压Ui 图 3.12 输出电压Uo 图3.13 输入电流Ii

68.947

1-=='

L o

o cf R U U R ）（③将负载电阻R L 开路(图3.14）测得U o ′=51.793mV （图3.15），则

图3.14 L R 开路

图3.15 输出电压o U '

可见，引入电压串联负反馈后输出电阻降低了。

6 设计总结和体会

在进行仿真后，对负反馈对放大电路性能的影响有了进一步的理解，并且书上总结出的规律和公式有了更深层次的掌握。为符合书上的要求，需要对一些元器件进行调试，比如，我把两个三极管的级间电容改到书上所要求的数值，否则会影响到测试的结果，在对其进行频率响应测试无上限频率，因此电路的调试时非常重要的。并且在进行设计后，达到了设计任务的要求和目的。

通过自己动手操作Multisim软件，使我对此软件有了透彻的了解，能够熟练的操作和使用此软件进行仿真，画电路图等功能。并且通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想老着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。

7 参考文献

《模拟电子技术基础简明教程》杨素行主编北京：高等教育出版社