由分立元件構成的負反饋放大電路實驗報告

由分立元件構成的負反饋放大電路實驗報告一、 實驗目的了解N溝道結(jié)型場效應管的特性和工作原理；熟悉兩級放人電路的設計和調(diào)試方法；理解負反饋對放人電路性能的影響。二、 實驗任務設計和實現(xiàn)一個由N溝道結(jié)型場效應管和NPN型晶體管組成的兩級負反饋放人電路。結(jié)型場效應管的型號是2N5486,晶體管的型號是9011o三、 實驗內(nèi)容1基本要求：利用兩級放人電路構成電壓并聯(lián)負反饋放大電路。1） 放人電路的靜態(tài)電流Zdq和Zcq均約為2mA；結(jié)型場效應管的管壓降Ugdq<-4V,晶體管的管壓降Uceq=2?3V：2） 開壞時，兩級放人電路的輸入電阻約為100RQ,以反饋電阻作為負載時的電壓放人倍數(shù)的數(shù)值$100：3） 閉環(huán)電壓放人倍數(shù)為=UO/US?-10o2.提高要求：電流并聯(lián)負反饋放大電路參考實驗電路如圖3所示，其中第一級為N溝道結(jié)型場效應管組成的共源放人電路；第二級為NPN型晶體管組成的共射放大電路。輸入正弦信號/，幅度為1OOmV,頻率為10kHz,測量并記錄閉壞電壓放人倍數(shù)=UO/U5輸入電阻Rf和輸出電阻R°f。

VDDVDD四、理論計算1、參數(shù)設定第一級放大電路:題目中給了三個條件，我們一一對其進行分析，由此獲得R], R,的值。首先我們近似將柵極電流忽略，于是我們有Ud"2VUGUG=R^fc*12UGD=-rX*12<-4llllltffilll <2^g3ooooooooooooooooooooooooo?又由Idq=I』(1—右乩尸以及IgPmA，UGS(off)=-3-8V,1吹"3.8mAUGS(off)可以得到Ugs=2?35V=Rgi+Rg2H2-2Rgi+Rg2H2-2水R。o而R=Rg3+Rgi//Rg2^而且考慮要讓柵極電流近似為零，所以取R廠9iokQ我們?nèi)gi"50kQ，R^JSOkQ,再根據(jù)上面的①②式可以計算出R廣4176.7Q但是我們考慮到面包板的實際情況，我們?nèi)g^lOOkQ,R^JSOkQ,—樣地計算出R廣4.7kQo第二級放大電路：Icq=2mA時利用以下三個公式j_Vbb-VbeqBQ~Rb+(1+P)Re可求得Rbi=39.5kQ,又考慮到實際面包板的搭接，所以我們選擇Rbi=39kQ2、靜態(tài)工作點理論值設定參數(shù)R^JOOkQ,^2=lSOkCl,R=4?7kQ,R^^lOkQ,Rb2=39kQ項目Idq(mA)%sq(V)5（V）Us(V)Ugdq(V)第一級放人電路理論值2mA—2.2V7.2V9.4V—4.8V項目Icq<mA)Uqeq(V)第二級放犬電路理論值2.032.2563＞動態(tài)參數(shù)理論值

A.開環(huán)動態(tài)參數(shù)計算過程：由場效應管的輸出特性曲線和轉(zhuǎn)移特性曲線我們有UGS(off)=-3.8V,1珈“3.81皿，又rbb?=5Q則我們有：TOC\o"1-5"\h\z2 ] 2I乳=——=—^8x2=2.77111S~UGS(off)z、UT 26rbe=rbb.+(l+p)—=5+183x—=2.38kO

【eq 2故山以上參數(shù)及交流模型可得第一級電路的輸入電阻為為Rn=RfII(Rg3+(RgiIIRg2))=90.65kft第一級電路的輸出電阻為Roi=Rs=4.7kO第二級電路的輸入電阻為Ri2=RblIIRb2IIrbe=1.95kft第二級輸出電阻R02=Rc=3.6kOU°i亦x(R°iII跟) 2.77x(4.7||1.95)U1=_uT=grnX(RoiIIRi2)+1=2.77x(4.77||1.95)+1AulXP(AulXP(R02IIRf)-0.79X183X(3.6||100)

Z38總輸入電阻為Ri=Ri!=90.65kfl總輸出電阻為Ro=Rc=3?6kO綜上可有下列表格開環(huán)動態(tài)參數(shù)的理論值項目Au丄Au&(kQ)Ro(kQ)結(jié)果0.79-211.190.653.6B、閉環(huán)動態(tài)參數(shù)計算過程:取R=10kQ因為第一級的柵極電流在閉環(huán)時候電流幾乎為0,所以Rf100Ausf=-^=-^=-

剩下的參數(shù)山于交流模型太過于復雜（無法視作深度負反饋）所以我們采用仿真值閉環(huán)環(huán)動態(tài)參數(shù)的實驗結(jié)果項目Ausf心(Q)ROf（Q）結(jié)果-10574.6237.9C.提高要求放大電路動態(tài)參數(shù)我們將其視為深度負反饋則我們可以有:R2R2+R2R2+Rf=0.091IoxRc_RcIoxRc_RcI：xR]FxR]13.2Riu兔=910kQRif=Rj1+AFRif=Rj1+AF_RjxAfa3100RqQRc=3.6k(l所以閉環(huán)電圧放大電路動態(tài)參數(shù)仿真項目AusfRof結(jié)果13.2310Q3?6kQ五、數(shù)據(jù)整理比較及分析（-）靜態(tài)工作點第一級：項目/dqUgsqUaUsUgdq理論值2mA—2.2V7.2V9.4V—4.8V仿真結(jié)果2.02mA-2.31V7.2V9.51V-4.8V實驗結(jié)果2.025mA-2.34V7.22V9.52V-4.48V實驗仿真偏差0.25%1.28%0.28%0.11%7.14%分析：從偏差大小來看，靜態(tài)工作點與仿真值的偏差是較小的，都在1.5%—下，這在誤差允許范圍內(nèi)可以視為相同，而&DQ的偏差較大主要是由于1、萬用表的本身電阻較小，在測量時會出現(xiàn)較大的誤差2、這里由于前面的/DQ就出現(xiàn)了偏差，因而這里&DQ還要通過R,的放大，因而偏差較大。

第二級:項目IcqUceq理論值2.03mA2.256V仿真結(jié)果2.03mA2.26V實驗結(jié)果1.98mA2.63V實驗仿真偏差2.5%14.1%分析：這里我們在理論計算以及仿真中所用到的P值都是用上一次實驗的卩值，而從理論計算中可以看出這里P值對于整個結(jié)果的影響是較大的，因而Icq的偏差主要是來自于實際操作時品體管的P值與我們理論訃算和仿真的卩值的差異，而Uceq誤差如此之大是因為ICQ的誤差經(jīng)過艮和&的放大了這一誤差。（二）動態(tài)參數(shù)1、開環(huán)電路項目AulAuRiRo理論值0.79-211.190.65kQ3.6kQ仿真結(jié)果0.79-173.4491.54kQB.lOkQ實驗結(jié)果0.81-16389.7kQ36750實驗仿真偏差2.4%6.4%2.1%15.6%分析：1、這里從表格中可以看出放大倍數(shù)以及輸入電阻上實驗與仿真結(jié)果是接近的,上要的誤差來自于測量時111于我們是讀取示波器的時候的讀數(shù)誤差。2.從表中我們可以看到輸出電阻的誤差是比較大的，但是輸出電阻和理論值的誤差卻比較小，這里一部分誤差來自于實驗中的讀書誤差，另一部分則來自于我們在理論分析中建立的品體管模型和實驗中的比較相似但是和仿真中的模型是有一定相差的，而R°2=Rc=3.6kQ的成立與否是與模型有關的，因此這里造成了誤差。2、閉環(huán)電路項目AuRot理論值-10574.60237.90仿真結(jié)果-938574.60237.90實驗結(jié)果■9」667Q241.70實驗仿真偏差3.1%13.8%1.6%分析：1、放大倍數(shù)和輸出電阻的誤差較小，這里主要誤差還是來自于示波器的讀數(shù)誤差2、輸入電阻的誤差較大，一部分誤差來自于測量方法的偏差，一部分來自于讀數(shù)和元件誤差，而另一部分來自于對于場效應管的實際模型和仿真模型的差異造成的。三）提高要求AusfRrfRof理論估算13.23103600仿真結(jié)果10.166314.03Q3.16kQ實驗數(shù)據(jù)10.20420Q4.10kQ實驗仿真偏差03%25.2%22.9%分析：放大倍數(shù)實驗和仿真值相差較小，但是和理論值相差較大，同時實驗中的輸入電阻和輸出電阻和仿真和理論值相差較大，這說明不僅僅是讀書誤差，同時我們在實際實驗中的模型和理論以及仿真模型有些出入，這樣會造成較大的誤差。同時實驗中受到各種因素的影響較大。實驗總結(jié)1、實驗中引入負反饋后會對電路的放大倍數(shù)和輸入輸出電阻造成較大的影響，下面這張表格可以看出項目AusfRrfRof開環(huán)電路-16389.7kQ36750閉環(huán)電路-9.16670241.702、從靜態(tài)工作點的偏差和動態(tài)參數(shù)的偏差中我們可以看出我們理論計算或者仿真中所用的交流模型和實際模型有差別，這就造成動態(tài)參數(shù)的偏差普遍較大。七-思考題圖2兩級放大電路卩2、已知實驗室配備的萬用表內(nèi)阻約為1MQ,實驗中調(diào)試圖2所示共漏放大電路的靜態(tài)工作點時，為什么通過測量A點電位來得到柵極電位，而不直接測柵極電位？答：首先在用萬用表測量電壓的時候必須保證所測量的電路電阻要遠小于萬用表內(nèi)阻，否則萬用表的分流將會對測量值造成很大的影響，而這里若直接測量柵極電位，因為柵極電阻是MQ級，因此會造成很大的誤差，而A點電勢與柵極電勢近似相等，同時被測電阻近似為為lOOkO,所以此時測量值較為精確。在圖2所示共漏放大電路的設計中，分壓電阻&丄和應該如何合理取值？取幾kn、幾十ko、幾百kQ還是幾MQ?答：&丄和&2的作用是穩(wěn)定Q點，也即要保證柵極電位變動較小，因此支路電流盡量小，所以和&2阻值要小于&3的數(shù)量級，但是同時為了輸入電阻較大，&丄和&2阻值不能太小，因此實驗中取百kO數(shù)量級較為合適。在圖2所示的兩級放大電路中，可以引入哪些組態(tài)的交流負反饋？說明理由。答：可引入電壓并聯(lián)和電流并聯(lián)共兩種負反饋。八、實驗收獲1、 通過本次試驗了解了場效應管的