負(fù)反饋放大電子電路設(shè)計(jì)與原理精析

　　隨著計(jì)算機(jī)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(yàn)室才能完成的實(shí)驗(yàn)及功能演示可以通過(guò)計(jì)算機(jī)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(shù)電路的仿真工作，構(gòu)成一個(gè)方便、界面友好的用戶環(huán)境；出現(xiàn)給電路分析提供了極大的方便。

　　典型電路

　　圖1為兩級(jí)共射放大電路，圖2為帶有電壓串聯(lián)負(fù)反饋的兩級(jí)共射放大電路，其反饋網(wǎng)絡(luò)由R11，C6，R4組成，它可構(gòu)成交流負(fù)反饋電路。

　　靜態(tài)工作點(diǎn)分析

　　由于采用的是交流負(fù)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(yīng)該不變。在Protel 99 se平臺(tái)上，選擇Simulate下拉菜單，點(diǎn)擊Run項(xiàng)，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(xiàn)兩個(gè)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)是相同的，這與理論分析結(jié)果一致，如圖所示。

　　瞬態(tài)特性分析

　　設(shè)置信號(hào)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(hào)幅值不變的情況下，加入負(fù)反饋后消除了非線性失真，并且從中可以算出閉環(huán)放大倍數(shù)為30，這與理論上分析的在深度負(fù)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(hào)傳遞過(guò)程V1→c1→b2→Vo的相位變化過(guò)程。

　　參數(shù)掃描分析

　　在Simulate下拉菜單中setup選擇ParameterSweep項(xiàng)，選中反饋電阻R11起始值選為1 kΩ，終值選為10 kΩ，步長(zhǎng)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(hào)波形，如圖6所示。其中，Vo_p01，vo_p03，vo_p06，vo_p08分別顯示當(dāng) R1l=1 kΩ，4 kΩ，7 kΩ，10 kΩ閉環(huán)狀態(tài)下輸出信號(hào)波形圖，其放大倍數(shù)分別為12．5，30，50，62．5。從中可以發(fā)現(xiàn)，隨著R11的增大，反饋系數(shù)越來(lái)越小，閉環(huán)系統(tǒng)漸漸退出深度負(fù)反饋狀態(tài)，AF不再近似等于1／F。

　　交流小信號(hào)分析

　　改變電路中V1和V2的設(shè)置，在Simulate下拉菜單setup中選擇AC Small Signal Analysis項(xiàng)，在*．sdf圖中就顯示出開(kāi)環(huán)和閉環(huán)電路的AC Analysis圖。對(duì)比圖7和圖8可以發(fā)現(xiàn)，閉環(huán)電路電壓放大倍數(shù)明顯減小，電路的通頻帶變寬，特別是高頻部分顯著拓寬。

　　通過(guò)以上的各項(xiàng)分析，借助于仿真軟件，則不需購(gòu)買(mǎi)電子元器件，也不需要示波器、毫伏表、信號(hào)源等實(shí)驗(yàn)儀器，就可以分析負(fù)反饋放大電路的多項(xiàng)性能指標(biāo)，同時(shí)顯示出了負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的改善，比如負(fù)反饋可以減小非線性失真，降低放大倍數(shù)，擴(kuò)展頻帶；還可以很方便地進(jìn)行參數(shù)掃描分析，從而獲得反饋電阻不同情況下的輸出信號(hào)波形和閉環(huán)電壓放大倍數(shù)。