【東南大學 模電實驗】實驗六 多級放大器的頻率補償和反饋

1、實驗六 多級放大器的頻率補償和反饋實驗目的：1. 掌握多級放大器的設計，通過仿真了解集成運算放大器內部核心電路結構。2. 掌握多級放大器基本電參數(shù)的定義，掌握基本的仿真方法。3. 熟悉多級放大器的頻率補償基本方法。4. 掌握反饋對放大器的影響。實驗內容1. 多級放大器的基本結構及直流工作點設計?；镜亩嗉壏糯笃魅鐖D.若輸入信號的直流電壓為2V，通過仿真得到圖1中得節(jié)點1，2和3的直流工作電壓。V(1)V(2)V(3)14.42956V14.42958V8.38849V若輸出級PNP管只用差分對管U3的一只管子，則放大器的輸出直流電壓為多少？給出U3種采用兩只管子的原因。V(1)V(2)V(3)

2、14.41222V14.42958V7.0707V可見采用單管后，輸出直流電壓V（3）減??；而采用兩只管子能提高直流工作點，并使工作點更穩(wěn)定。2. 多級放大器的基本電參數(shù)仿真。實驗任務：差模增益及放大器帶寬將輸入信號V2和V3的直流電壓設置為2V，AC輸入幅度設為0.5V，相差180，采用AC分析得到電路的低頻差模增益Avd1，并提交輸出電壓V（3）的幅頻特性和相頻特性的仿真結果。在幅頻特性中標出上限頻率，相頻特性中標出0dB的相位。Avd1=93.3897dB=46718.08可知fH=1.3574kHz，(0dB)=共模增益將輸入信號V2和V3的直流電壓設為2V，AC輸入幅度設為0.5V，

3、相位相同。AC分析得到低頻共模增益Avc，結合中得仿真結果得到電路的共模抑制比KCMR，并提交幅頻特性仿真圖。仿真得，Avc=-6.61dB=0.4671 KCMR=100017.3差模輸入阻抗V2、V3設為2V，AC輸入幅度0.5V，相差180，AC分析，用表達式Rid=得到Rid 。提交Rid隨頻率變化曲線圖。標出100Hz的阻抗值。Rid=94.5860dB=53.62k輸出阻抗如下圖V2、V3直流電壓設為2V，AC幅度為0，V4的AC幅度設為1，AC分析。得到輸出阻抗Ro隨頻率變化曲線，并標出100Hz處的阻抗值。100Hz處Ro=32.68k。思考：若放大器輸出電壓信號激勵后級放大器

4、，根據(jù)仿真得到的結果，后級放大器R。至少為多少才可忽略負載影響？若后級放大器輸入阻抗較低，采取什么措施可以提高放大器的驅動能力？若后級放大器輸入阻抗較低，可以在前級放大器的輸出端并聯(lián)電阻以減小其輸出阻抗。3. 多級放大器的頻率補償實驗任務：簡單電容補償按圖1所示電路，將輸入信號V2和V3的直流電壓設為2V，AC輸入幅度設為0.5V，找出電路主極點位置，采用簡單電容補償方法進行頻率補償，仿真得到最少補償電容值，使得單位增益處相位不低于，提交補償后V（3）的幅頻特性相頻特性曲線，標出fH和增益為0dB時的相位。產(chǎn)生第一個極點角頻率的節(jié)點一般是電路中阻抗最高的節(jié)點，本圖中為輸出端。因此補償電容接在輸

5、出電壓與地之間。單位增益即增益=1=0dB。仿真得，最小C為3.5F。輸出電壓幅頻相頻特性如下。上限頻率為1.9297Hz。0dB相位為。簡單密勒補償按圖3設計電路，得到最小補償電容值，使得V（3）在單位增益處相位不低于，提交補償后V（3）的幅頻特性相頻特性曲線，標出fH和增益為0dB時的相位。若要求輸出電壓為V（9），補償后相位要求相同，AC仿真得到所需要的最小補償電容。輸出電壓為V(3)的幅頻特性相頻特性曲線：上限頻率為223.3064Hz。0dB相位為。得到的C1=115pF。輸出電壓為V(9)的幅頻特性相頻特性曲線：可知上限頻率為138.9495Hz。0dB相位為。得到的C1=202p

6、F。4. 反饋放大器實驗任務：將輸入信號V2直流工作電壓設為0V,AC輸入幅度設為1V，AC仿真，得到V（3）的幅頻特性曲線和相頻特性曲線，并在圖上fH?？芍猣H=2.1499MHz。按圖2中的分析方法，得到輸出阻抗隨頻率變化曲線，標注100Hz處的值，與未世家負反饋的輸出阻抗對照，解釋變化。V2的AC幅度設為0，V4的AC幅度設為1.仿真得到輸出電阻隨頻率變化曲線。其中100Hz時，Rof=12.143=4.05。對比與沒加補償?shù)碾娐罚ㄈサ鬜3）：可見100Hz時Ro=47.607=240.0。加了電壓負反饋的電路與沒有加的電路對比，輸出阻抗大大減小。本圖為電壓負反饋，因此反饋越深，輸出阻抗越小。R2=10，R3=100，R4=0.1，重復；同時按圖4中V2設置條件瞬態(tài)仿真，得到 V（3）的波形，觀察波形是否失真，并解釋?？梢奦(3)的幅頻相頻特性曲線和R2、R3、R4修改前是一樣的。這是因為它們的比例都相同，分壓也相同。V(3)瞬時波形：顯然有失真。這可能是因為R2、R3減小，導致差分對管基極電流過大，使三極管擊穿，出現(xiàn)了截止失真。思考：若圖4反饋放大器電路改為單個15V電源供電，存在什么問題？如何修改？存在的問題：