负反馈放大器的制作与测试

时间：2022-08-24 百科知识版权反馈

【摘要】：我们将AF称为环路增益，用它体现信号从送入基本放大器直至“回送”到输入端这一过程中，环路对信号的作用。在放大电路中，出现正反馈将使放大器产生自激振荡，使放大器不能正常工作。判断是电压反馈还是电流反馈。引入负反馈使放大倍数的稳定性提高。

2．3．1 任务目标

(1)会判断负反馈放大器的反馈类型。

(2)会进行负反馈放大器的制作。

(3)会进行负反馈放大器的性能测试。

2．3．2 基础知识

反馈放大器的基本知识

2．3．2．1 反馈放大器的基本知识

所谓电路反馈，就是指将放大电路的输出量(电压或电流信号)的部分或全部，通过一定方式(元器件或网络)返送到输入回路的过程，完成输出量向输入端回送的电路称为反馈元器件或反馈网络，具有反馈元器件的放大电路称为反馈放大电路。

由基本放大器和反馈网络所组成的电路，称为反馈放大器。其组成框图，如图2-3-1所示。

图2-3-1 反馈电路组成框图

——反馈放大器的输出信号;

——反馈放大器的输入信号;

——输入信号和反馈信号相比较的产物; 又可称为误差信号或称为基本放大器的净输入信号。即:

A——基本放大器的增益(又称为开环增益); 定义为:

F——反馈网络的反馈系数; 定义为:

Af——反馈放大器的增益，又称为闭环增益; 定义为:

基本放大器与反馈网络共同构成一个环路，整个反馈放大器对信号的作用，用闭环放大倍数Af表示。

我们将AF称为环路增益，用它体现信号从送入基本放大器直至“回送”到输入端这一过程中，环路对信号的作用。下面针对环路增益AF的不同取值情况，分别作简要说明。

(1)若AF＜0，即与或反相，此时，电路所引入的是负反馈，它造成了增益的下降。

(2)若0＜AF＜1，即与或同相，此时，电路所引入的是正反馈，它使得电路增益得到提高。

(3)若AF=1，即，则即使此时撤去输入信号(Xi=0)，电路仍将维持信号的等幅输出，这样就构成了稳幅振荡。

(4)若AF＞1，此时与或同相，且，则将形成增幅振荡。

2．3．2．2 反馈放大器的电路类型

1．反馈的分类

直流反馈: 反馈只对直流分量起作用，反馈元器件只能传递直流信号。

交流反馈: 反馈只对交流分量起作用，反馈元器件只能传递交流信号。

引入直流负反馈的目的: 稳定静态工作点。

引入交流负反馈的目的: 改善放大电路的性能。

负反馈: 反馈削弱净输入信号，使放大倍数降低。

正反馈: 反馈增强净输入信号，使放大倍数提高。

在放大电路中，出现正反馈将使放大器产生自激振荡，使放大器不能正常工作。在振荡器中引入正反馈，用以产生波形。

2．负反馈的类型

(1)根据反馈所采样的信号不同，可以分为电压反馈和电流反馈。

如果反馈信号取自输出电压，叫电压反馈。如果反馈信号取自输出电流，叫电流反馈。

电压负反馈具有稳定输出电压、减小输出电阻的作用。

电流负反馈具有稳定输出电流、增大输出电阻的作用。

(2)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。

反馈信号与输入信号串联，即反馈信号与输入信号以电压形式作比较，称为串联反馈。

反馈信号与输入信号并联，即反馈信号与输入信号以电流形式作比较，称为并联反馈。

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。

负反馈的类型如图2-3-2所示。

图2-3-2 负反馈的类型

3．负反馈类型的判别步骤

负反馈类型的判别步骤如下:

(1)找出反馈网络(一般是电阻、电容)。

(2)判别是交流反馈还是直流反馈。

(3)判别是否负反馈。正、负反馈的判断一般用瞬时极性法，方法如下:

①设接“地”参考点的电位为零，在某点对“地”电压(即电位)的正半周，该点交流电位的瞬时极性为正; 在负半周则为负。

②设基极瞬时极性为正，根据集电极瞬时极性与基极相反、发射极(接有发射极电阻而无旁路电容时)瞬时极性与基极相同的原则，标出相关各点的瞬时极性。

③若反馈信号与输入信号加在同一电极上，两者极性相反为负反馈; 极性相同为正反馈。

④若反馈信号与输入信号加在两个电极上，两者极性相同为负反馈; 极性相反为正反馈。

这样输入信号与反馈信号的关系就有如图2-3-3所示的四种情况。

图2-3-3 反馈信号与输入信号作用的四种情况

(4)是负反馈。判断是何种类型的负反馈。

判断是电压反馈还是电流反馈。关键是看反馈元器件是从输出端引回还是从其他端引回。从输出端引回反馈信号的为电压反馈，否则为电流反馈。

判断是串联反馈还是并联反馈。根据反馈电路在输入端的连接方式判别是串联反馈还是并联反馈。

共发射极电路反馈类型的判断方法如图2-3-4所示。

图2-3-4 共发射极电路反馈类型的判断

共发射极电路反馈类型的判断口诀如下:

集出为压，射出为流;

基入为并，射入为串。

共集电极电路为典型的电压串联负反馈。

例2-3-1 试判别图2-3-5所示电路中的反馈元件及反馈类型。

图2-3-5 例2-3-1图

解: RE——引入本级电流串联负反馈;

Rf——引入级间电流并联负反馈。

规律: 反馈信号与输入信号在不同节点为串联反馈，在同一个节点为并联反馈。反馈取自输出端或输出分压端为电压反馈，反馈取自非输出端为电流反馈。

2．3．2．3 负反馈对放大电路性能的影响

1．降低放大倍数

在中，负反馈时，AF＞0，则有，负反馈使放大倍数下降。|1+AF|称为反馈深度，其值愈大，负反馈作用愈强，Af也就愈小。

射极输出器、不带旁路电容的共射放大电路的电压放大倍数较低就是因为电路中引入了负反馈。

2．提高放大倍数的稳定性

若|AF|≫1，称为深度负反馈，此时:

在深度负反馈的情况下，闭环放大倍数仅与反馈电路的参数有关。

3．改善波形失真

负反馈是利用失真的波形来改善波形的失真，因此只能减小失真，而不能完全消除失真，如图2-3-6所示。

图2-3-6 负反馈电路改善波形失真

4．展宽通频带

引入负反馈使电路的通频带宽度增加，如图2-3-7所示。

5．对输入电阻的影响

(1)串联负反馈。使电路的输入电阻提高，如图2-3-8(a)。

(2)并联负反馈。使电路的输入电阻降低，如图2-3-8(b)。

图2-3-7 负反馈电路展宽通频带

图2-3-8 负反馈对输入电阻的影响

6．对输出电阻的影响

(1)电压负反馈使电路的输出电阻降低

电压负反馈具有稳定输出电压的作用，即有恒压输出特性，故输出电阻降低。

(2)电流负反馈使电路的输出电阻提高

电流负反馈具有稳定输出电流的作用，即有恒流输出特性，故输出电阻提高。

rof=(1+|AF|)ro

2．3．3 技能实训

负反馈放大器的制作与测试

2．3．3．1 实训目标

(1)增强专业意识，培养良好的职业道德和职业习惯。

(2)熟悉负反馈放大器的电路组成及负反馈对电路性能的影响。

(3)会熟练使用常用电子仪器仪表。

(4)能正确装接电路。

(5)会进行电路的静态工作点与动态性能指标的测试。

2．3．3．2 实训器材

(1)万能板1块。

(2)双踪示波器1台，直流稳压电源1台。

(3)万用表1块，函数信号发生器1台。

(4)晶体管毫伏表1块。

(5)三极管3DG62个，1kΩ电阻器1个，2．4kΩ电阻器4个，电阻器100Ω、5．1kΩ、10kΩ、8．2kΩ、20kΩ、680kΩ各1个，10μF电解电容3个，100μF电解电容2个，20μF电解电容1个，导线若干。

2．3．3．3 实训内容与步骤

(1)识别与检测元器件。若有元器件损坏，请说明情况。

(2)根据图2-3-9，进行电路装接。

图2-3-9 负反馈放大电路

(3)静态工作点Q的测试

接通+12V直流电源，用万用表直流电压挡测量两级电路中的晶体管各极对地电压，填入表2-3-1。计算各级静态工作点Q1、Q2，填入表2-3-1。

表2-3-1 负反馈放大器各级静态工作点测试数据表

(4)断开反馈网络(Rf、Cf)，测试基本放大器的性能指标

①|Au|、Ri和Ro的测试

接入f=1k Hz、Us约为5m V的正弦信号源，用示波器监测uo波形。逐渐调大Us，在输出最大不失真信号下，用毫伏表测量Us、Ui、Uo，填入表2-3-2。再断开负载RL，测量空载输出电压，填入2-3-2。计算基本放大器的电压放大倍数|Au|(带负载)、输入电阻Ri和输出电阻Ro，填入表2-3-2。