基于Multisim10的负反馈放大电路的研究

基于Multisim10负反馈放大电路的仿真

1 、仿真电路

本文以交流电压串联负反馈放大电路为例，用Multisim 10进行负反馈放大电路的研究。

首先在Multisim 10中创建仿真电路。进入Multisim 10仿真环境，从元件库中调用晶体管(2N3904，默认值β=200、UBE=0.75 V、Rbb=200、UT=26mv)、电阻、电容、直流电源、开关等元件，从虚拟仪器工具栏中取出四踪示波器，创建仿真电路如图1所示。

图1

信号源没置频率1 kHz、幅值6 mV的正弦波；连接地线、节点等，至此电路图已创建。

2、静态工作点与电压放大倍数的理论值计算

（1）开关A闭合，F断开，电路为两级阻容耦合放大电路。

静态工作点的理论计算

开环电压放大倍数的理论计算 开环

（2）开关A闭合，F闭合，电路为两级阻容耦合电压串联发反馈放大电路。

闭环电压放大倍数的理论计算

3、静态工作点的仿真测试

首先，测两级的静态工作点，将信号源断开，用探针、电压表分别测出基极、集电极电流及管压降，其值为IB1=14.3μA，IC1=2.18 mA，UCE1=4.772 V，IB2=12.9μA，IC2=1.98mA，UCE2=6.049 V。开环和闭环时静态工作点相同。电路于图2所示。

图2

可见，理论值与实验值大致相同。

4、开环性能的仿真测试

（1）开环无负载

开关A断开，F断开，电路于图3（a）所示。启动仿真开关，在示波器Timebase区设置X轴的时基扫爱描时间，在Channel A、ChannelB和Channel C区分别设置A、B和

图3（a）

图3（b）

（2）开环有负载

开关A闭合，F断开，电路于图4（a）所示。启动仿真开关，在示波器Timebase区设置X轴的时基扫爱描时间，在Channel A、ChannelB和Channel C区分别设置A、B和C通道输入信号在Y轴的显示刻度。仿真结果见图4（b）。单击Multisim10界面

“Simulate|Analyses|AC analysis（交流分析仪）按钮，在弹出的对话框Output选项中选择分析电路的输出节点为V[10]，并设置频率范围，单击Simulate按钮，得到图4（c）的幅频特性曲线及参数。

图4（a）

图4（b）

图4（c）

由（1）、（2）仿真数据通过计算可得

5、闭环性能的仿真测试

（1）闭环无负载

断开A，闭合F，同开环性能的仿真测试方法，仿真电路，信号输入、输出电压的仿真测量如图5（a）、（b）所示

。

图5（a）

图5（b）

（2）闭环有负载图

断开A，闭合F，同开环性能的仿真测试方法，仿真电路，信号输入、输出电压的仿真测量，交流分析、幅频特性、通频带（BW）的仿真测量如图6（a）、（b）、（c）所示。

图6（a）

图6（b）

图6（c）

通过数据计算可得

6、减小非线性失真的仿真实验

（1）、放大电路的开环非线性失真

如图7（a）所示，断开A通道连线。闭合A，断开F，增大信号源的幅值到15mv，仿真结果如图7（b）所示.

图7（a）

图7（b）

（2）闭环放大电路减小非线性失真

如图8（a）所示，断开A通道连线。闭合A，闭合F，增大信号源的幅值到15mv，仿真结果如图8（b）所示.

图8（a）

图8（b）

8、分析，讨论

在放大电路中引入负反馈可以改善放大电路某些方面的性能。通过下列表格和以上仿真图可得：

电路工作状态

开环

闭环

仿真数据 Ri|K Ro|K Avo Avl BW|MHz △A∕A 16.49 1.97 411.82 207.52 0.89 0.49 23.42 0.24 31.38 28.31 50 0.11

1：引入电压串联负反馈后，电路的输入电阻增大了。与无级间反馈时的输入电阻Ri相比，增加的不多，这是由于闭环时，图6（a）所示电路总的输入电阻为Rif = R'if // Rb11 // Rb12,引入电压串联负反馈只是增大了反馈环路内的输入电阻R'if, 而Rb11 // Rb12不在反馈环路内，不受影响，因此总的输入电阻Rif增加的不多。

2：引入电压串联负反馈后，、输出电阻减小了。

3：引入负反馈后，下限频率降低了、上限频率升高了，因此总的通频带展宽了。

4：引入负反馈后，电压放大倍数的变化量减小了，放大倍数的稳定性提高了，带负载的能力加强了。

5：引入负反馈后，放大电路内部产生的非线性失真明显的减小了。

6：引入负反馈后，电路的放大倍数下降了。 总之，采用负反馈是以降低放大倍数为代价的，目的是为了改善放大电路的工作性能，稳定放大倍数、改变输入和输出电阻、减少非线性失真、扩展通频带等。