負反饋放大電子電路設計與原理精析

　　隨著(zhù)計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，教學(xué)手段將變得日益豐富和多樣化，原來(lái)必須在實(shí)驗室才能完成的實(shí)驗及功能演示可以通過(guò)計算機在教室里面仿真出來(lái)，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，使它能勝任大多數電路的仿真工作，構成一個(gè)方便、界面友好的用戶(hù)環(huán)境；出現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，它可構成交流負反饋電路。

　　靜態(tài)工作點(diǎn)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)應該不變。在Protel 99 se平臺上，選擇Simulate下拉菜單，點(diǎn)擊Run項，在*．sdf圖下方點(diǎn)擊OpraTIng Point就可顯示圖1和圖2電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，發(fā)現兩個(gè)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)是相同的，這與理論分析結果一致，如圖所示。

　　瞬態(tài)特性分析

　　設置信號源幅值為2 mV，頻率為1 kHz，在*．sdf圖下方點(diǎn)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(kāi)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(xiàn)性失真，并且從中可以算出閉環(huán)放大倍數為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(guò)程V1→c1→b2→Vo的相位變化過(guò)程。

　　參數掃描分析

　　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(cháng)選為3 kΩ進(jìn)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，其放大倍數分別為12．5，30，50，62．5。從中可以發(fā)現，隨著(zhù)R11的增大，反饋系數越來(lái)越小，閉環(huán)系統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(kāi)環(huán)和閉環(huán)電路的AC Analysis圖。對比圖7和圖8可以發(fā)現，閉環(huán)電路電壓放大倍數明顯減小，電路的通頻帶變寬，特別是高頻部分顯著(zhù)拓寬。

　　通過(guò)以上的各項分析，借助于仿真軟件，則不需購買(mǎi)電子元器件，也不需要示波器、毫伏表、信號源等實(shí)驗儀器，就可以分析負反饋放大電路的多項性能指標，同時(shí)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(xiàn)性失真，降低放大倍數，擴展頻帶；還可以很方便地進(jìn)行參數掃描分析，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。