./模電課程設計報告設計題目電流負反饋放大器設計技術參數(shù)要求當負載由1000歐姆減少到100歐姆時,要求輸出電流的波動幅度小于10%。設備、儀器及器件清單儀器類：1.信號源：函數(shù)信號發(fā)生器一臺2.電源：直流穩(wěn)壓電源一臺3.示波器一臺4.萬用表、面包板各一塊元器件類：1.9013三極管4個2.電阻：1KΩ,10K,2KΩ,20KΩ,200KΩ,15K等3.電容：10μF4.導線若干測試條件：頻率為1KHZ,幅度為10mV的正弦波電路圖及仿真圖電路圖仿真圖RL=100歐姆時RL=1000歐姆時原理介紹電流負反饋放大器的輸入是電壓信號,在輸入端基本放大器與反饋網(wǎng)絡應電流負反饋放大器的輸入是電壓信號,在輸入端基本放大器與反饋網(wǎng)絡應串聯(lián),以增大輸入電阻,電流負反饋放大器的輸出是電流信號,在輸出端基本放大器與反饋網(wǎng)絡應串聯(lián),以提高輸出電阻。該電路由分立元件搭建,由分壓偏置電路和電流負反饋電路組成,其中電流負反饋也是射級跟隨器。電流串聯(lián)負反饋放大倍數(shù)Av=200~300,輸入電阻Ri較小,輸出電阻Ro較大,用射級跟隨器改變輸出阻抗使輸出阻抗減小。負反饋可以擴展反饋放大器的通頻帶,所以可以用減小通頻帶帶寬來提高增益,通過增大輸出阻抗提高增益串聯(lián),以增大輸入電阻,電流負反饋放大器的輸出是電流信號,在輸出端基本放大器與反饋網(wǎng)絡應串聯(lián),以提高輸出電阻。該電路由分立元件搭建,由分壓偏置電路和電流負反饋電路組成,其中電流負反饋也是射級跟隨器。電流串聯(lián)負反饋放大倍數(shù)Av=200~300,輸入電阻Ri較小,輸出電阻Ro較大,用射級跟隨器改變輸出阻抗使輸出阻抗減小。相關理論介紹分壓偏置電路<實現(xiàn)穩(wěn)定靜態(tài)工作點Q點的電路>〔1利用基極偏置電阻Rb1和Rb2的分壓來穩(wěn)定基極電位Vbq。〔2利用發(fā)射極電阻Rc來獲取反映電流Ieq變化的電壓信號,并將此電壓反饋到輸入端,自動調節(jié)Ibq的大小,實現(xiàn)Q點的穩(wěn)定。Ubq=VccRb2/Rb1+Rb2Ieq=Veq/Re=Vbq-Vbeq/Re=Ubq/ReI1,Ubq越大,Q點穩(wěn)定性能越好,但I1不能太大。2.射極跟隨器其特點為輸入阻抗高,輸出阻抗低,電壓放大系數(shù)略低于1,負載能力強。它從基極輸入信號,從射極輸出信號。它具有高輸入阻抗、低輸出阻抗、輸入信號與輸出信號相位相同的特點。用作接低阻值負載的放大電路的輸出級。由于其低輸出阻抗,所以當負載電流變動較大時,其輸出電壓受其影響較小。3.共射極電路◎為什么要接入Rb2及Re?因為三極管是一種對溫度非常敏感的半導體器件,溫度變化將導致集電極電流的明顯改變。溫度升高,集電極電流增大；溫度降低,集電極電流減小。這將造成靜態(tài)工作點的移動,有可能使輸出信號產(chǎn)生失真。在實際電路中,要求流過R1和R2串聯(lián)支路的電流遠大于基極電流B。這樣溫度變化引起的IB的變化,對基極電位就沒有多大的影響了,就可以用R1和R2的分壓來確定基極電位。采用分壓偏置以后,基極電位提高,為了保證發(fā)射結壓降正常,就要串入發(fā)射極電阻R4。4.多級放大電路:◎多級放大電路耦合方式：=1\*GB3①直接耦合放大電路存在溫漂問題,但其低頻特性好,能夠放大變化緩慢的信號,便于集成。=2\*GB3②阻容耦合利用"隔直通交"的特性,但其低頻特性較差,不利于集成化,故僅在非用分立元件電路不可的情況下才采用。◎多級放大電路的動態(tài)參數(shù)：=1\*GB3①多級放大電路的電壓放大倍數(shù)等于組成他的各級電路電壓放大倍數(shù)之積。=2\*GB3②其輸入電阻是第一級的輸入電阻,輸出電阻是末極的輸出電阻。在求解某一級的電壓放大倍數(shù)時,應將后級輸入電阻作為負載。=3\*GB3③多級放大電路輸出波形失真時,應首先判斷是從哪一級開始失真,后再判斷失真的性質。在前級所有電路均無失真的情況下,末極的最大不失真輸出電壓是整個電路的最大不失真輸出電壓。圖中引入的為電流串聯(lián)交直流負反饋因為負載需要穩(wěn)定的電流信號,所以應引入電流負反饋。對串聯(lián)反饋Ube=Ui-Uf,顯然,Ui越穩(wěn)定,Uf對Ube的影響就越強,控制作用就越靈敏。當信號源阻Rs=0時,信號源為恒壓源,Us就為恒定值,則Uf的增加量就全部轉化為Ube的減小量,此時,反饋效果最強。因此,串聯(lián)反饋時,Rs越小越好,或者說串聯(lián)反饋適用于信號源阻Rs小的場合。交流負反饋反饋交流量Re2與Rf組成反饋網(wǎng)絡開環(huán)放大倍數(shù):A=Uo/Ui’;反饋系數(shù)F=Uf/Uo;閉環(huán)放大倍數(shù)Af=Uo/Ui;Auf=Uo/Ui=A/<1+AF>≈1/Fu=1+Rf/Re2;負反饋對放大性能的影響=1\*GB3①穩(wěn)定放大倍數(shù)：當|AF|>>1時,稱為深度負反饋,此時閉環(huán)放大倍數(shù)Af=A/<1+AF>≈1/F。引入深度負反饋時,Af≈1/F,放大倍數(shù)只由反饋系數(shù)的倒數(shù)決定,與放大電路的放大倍數(shù)無關。=2\*GB3②改變輸入電阻和輸出電阻：串聯(lián)負反饋增大輸入電阻；并聯(lián)負反饋減小輸入電阻。電壓負反饋減小輸出電阻；電流負反饋增大輸出電阻。測試數(shù)據(jù)分析1第2極靜態(tài)工作點Q比較穩(wěn)定Vcc=IbqRb+Vbeq+IeqReIeq=<1+β>Ibq=4.08mAIbq=Vcc-Vbe/Rb+<1+β>ReIcq=βIbq=4.07mAVceq=Vcc-IcqRe=6.67VAv1=Vo/Vi=-βRl/rbe+<1+β>Re=252第3極靜態(tài)Q點Ibq=0.46mAIeq=4.08mAAv2=11Av=Av1xAv2=275由于第1.3極是射極跟隨器沒放大作用,其放大倍數(shù)約為1所以我們在放大倍數(shù)上可以忽略不計,只計算第2極和第3極的放大倍數(shù)。當負載Rl變化時,該電路負載電流的波動圍很小幾乎沒有,在允許的圍該實驗設計符合題目要求。調試中遇到的問題及解決方法介紹1.在實驗中第一級放大不知道應該用多大的電阻？通過電路的特性以及課本容,對Rb電阻進行調試,以及根據(jù)課上的容當輸入電阻大,輸出電阻小,電壓放大倍數(shù)接近于1,所以最后進行計算得出其電壓增益總是略小于1,則對實驗中的放大影響不大所以我選用了課本上的實驗做第一級。2.關于第二級放大電路不知道應該放多大電阻使之放大到10倍以上？關于第二級分壓偏置電路由于電路是由基極偏置電阻Rb1和Rb2的分壓來穩(wěn)定基極電位Vbq的要使電路放大10倍以上,則A=-<βRl/r+<1+β>Re>,又有Rl=Rc||Rl所以又有Vbq=<Rb2/<Rb1+Rb2>>*VccIeq=Vbq/Re所以Rb1,Rb2的調節(jié)關系著電流Ieq所以當Rb1Rb2的比為10：1時剛好放大25倍。當三級連起時就是275倍。3.放大電路連接不能出波型？當我們檢查電路以后發(fā)現(xiàn)電路沒問題,又看了示波器等都沒問題后就發(fā)現(xiàn)是電路板的連接沒弄好,在電路的二級與三級之間沒電流通過,所以加了一根導線就好了。4.電路出波后,輸出波出現(xiàn)了削底？當時我們的電路用的幅度是14mV所以當我們要調節(jié)輸入的頻率使之不失真,當我們減小頻率后見波的失真減小最后調到7mV時就不再失真。5.當負載由一千歐減小到一百歐時,很難保證輸出電流變化幅度在10%以。后經(jīng)過多次調試,包括更換不同阻值的電阻終于得到了較為合理的數(shù)據(jù)6.最后我們發(fā)現(xiàn)有干擾信號,我們從第一極開始檢測其靜態(tài)工作點,發(fā)現(xiàn)干擾信號來自第三極,最后通過我們共同努力排出了干擾信號,得到了理想中的波形圖。各元件的作用9013三極管：放大倍數(shù)200左右。它是整個放大電路的核心器件,通過它的小電流控制大電流的作用實現(xiàn)放大信號的目的。耦合電容C1-C4：10μF,斷開直流信號之間的傳輸,而保留了交流信號之間的傳輸,其作用是"隔直流,送交流",把需要放大的交流信號電壓vi通過耦合電容加到三極管的基極上。一般選用電解電容,電容量通常在幾μF到幾十μF。電容Ce1、Ce2：10μF旁路電容,旁路是把輸入信號中的干擾作為濾除對象,而去耦是把輸出信號的干擾作為濾除對象,防止干擾信號返回電源。所謂"旁路",就是給高頻噪聲一條低阻的釋放途徑。直流電源：Vcc=+15V<1>.正極接三極管的基極,負極接發(fā)射極,從而保證發(fā)射結處于正向導通狀態(tài),為基極提供一個正向基極電流Ib。<2>.正極通過Rc接三極管的集電極,負極接發(fā)射極,并保證發(fā)射結處于反向偏置,以確保三極管工作在放大狀態(tài)。集電極負載電阻：Rc1=15kΩ,Rc2=10kΩ,〔1.將集電極電流變化轉化為集-射極之間電壓變化,以實現(xiàn)電壓放大;〔2.Rc起到直流負載的作用,獲得合適的工作電壓Vce;基極偏置電阻Rb：10-200kΩ不等。保證三級管基極回路有一個合適大小的偏置電流。反饋電阻Rf:30KΩ。放大電路引入電流負反饋后,能夠使輸出電流穩(wěn)定。實驗體會這次的模擬電子電路課程設計,使我們的知識不僅僅局限于課本上和理論上,還讓我們更清晰明白的認識到理論和實踐的差別與緊密聯(lián)系。課程設計充分調動了我們的學習積極性,發(fā)揮了我們的主觀能動性,更加激發(fā)了我們學習的熱情。我們利用教科書和各種資料來設計我們的電路,使我們的電路成果在最好的完成要求的基礎上,盡可能達到最簡潔,最穩(wěn)定的效果。雖然這個實驗做得不太理想,但是本課程還給我們帶來了很多好處,它使我更直觀的了解到射隨器的優(yōu)點和共射級放大電路的電路性能和影響其放大倍數(shù)的因素。另外,電路設計本身就是一項具有創(chuàng)新精神的一種活動,在為期四周的課程設計中,我們把理論應用于