負反饋放大電子電路設(shè)計與原理精析

　　隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，教學手段將變得日益豐富和多樣化，原來必須在實驗室才能完成的實驗及功能演示可以通過計算機在教室里面仿真出來，并可以映射在教室屏幕上。豐富的仿真器件和齊全的仿真功能，使它能勝任大多數(shù)電路的仿真工作，構(gòu)成一個方便、界面友好的用戶環(huán)境；出現(xiàn)給電路分析提供了極大的方便。

　　典型電路

　　圖1為兩級共射放大電路，圖2為帶有電壓串聯(lián)負反饋的兩級共射放大電路，其反饋網(wǎng)絡(luò)由R11，C6，R4組成，它可構(gòu)成交流負反饋電路。

　　靜態(tài)工作點分析

　　由于采用的是交流負反饋，理論上分析加入反饋網(wǎng)絡(luò)后電路的直流工作狀態(tài)應(yīng)該不變。在Protel 99 se平臺上，選擇Simulate下拉菜單，點擊Run項，在*．sdf圖下方點擊OpraTIng Point就可顯示圖1和圖2電路的靜態(tài)工作點，發(fā)現(xiàn)兩個電路的靜態(tài)工作點是相同的，這與理論分析結(jié)果一致，如圖所示。

　　瞬態(tài)特性分析

　　設(shè)置信號源幅值為2 mV，頻率為1 kHz，在*．sdf圖下方點擊Transient Analysis就可顯示圖1和圖2電路的輸入／輸出波形圖。從圖4可看出，開環(huán)放大電路的輸出波形存在明顯的截止失真；從圖5可看出，在輸入信號幅值不變的情況下，加入負反饋后消除了非線性失真，并且從中可以算出閉環(huán)放大倍數(shù)為30，這與理論上分析的在深度負反饋的情況下閉環(huán)電路放大倍吻合。圖4和圖5清晰地顯示了信號傳遞過程V1→c1→b2→Vo的相位變化過程。

　　參數(shù)掃描分析

　　在Simulate下拉菜單中setup選擇ParameterSweep項，選中反饋電阻R11起始值選為1 kΩ，終值選為10 kΩ，步長選為3 kΩ進行分析，于是得到R11變化后的閉環(huán)輸出信號波形，如圖6所示。其中，Vo_p01，vo_p03，vo_p06，vo_p08分別顯示當 R1l=1 kΩ，4 kΩ，7 kΩ，10 kΩ閉環(huán)狀態(tài)下輸出信號波形圖，其放大倍數(shù)分別為12．5，30，50，62．5。從中可以發(fā)現(xiàn)，隨著R11的增大，反饋系數(shù)越來越小，閉環(huán)系統(tǒng)漸漸退出深度負反饋狀態(tài)，AF不再近似等于1／F。

　　交流小信號分析

　　改變電路中V1和V2的設(shè)置，在Simulate下拉菜單setup中選擇AC Small Signal Analysis項，在*．sdf圖中就顯示出開環(huán)和閉環(huán)電路的AC Analysis圖。對比圖7和圖8可以發(fā)現(xiàn)，閉環(huán)電路電壓放大倍數(shù)明顯減小，電路的通頻帶變寬，特別是高頻部分顯著拓寬。

　　通過以上的各項分析，借助于仿真軟件，則不需購買電子元器件，也不需要示波器、毫伏表、信號源等實驗儀器，就可以分析負反饋放大電路的多項性能指標，同時顯示出了負反饋對放大電路性能的改善，比如負反饋可以減小非線性失真，降低放大倍數(shù)，擴展頻帶；還可以很方便地進行參數(shù)掃描分析，從而獲得反饋電阻不同情況下的輸出信號波形和閉環(huán)電壓放大倍數(shù)。