由分立元件构成的负反馈放大电路实验报告

发布 2019-06-25 18:22:35 阅读 2220

1.了解n沟道结型场效应管的特性和工作原理;

2.熟悉两级放大电路的设计和调试方法;

3.理解负反馈对放大电路性能的影响。

设计和实现一个由n沟道结型场效应管和npn型晶体管组成的两级负反馈放大电路。结型场效应管的型号是2n5486,晶体管的型号是9011。

1.基本要求:利用两级放大电路构成电压并联负反馈放大电路。

1)放大电路的静态电流idq和icq均约为2ma;结型场效应管的管压降ugdq < 4v,晶体管的管压降uceq = 2~3v;

2)开环时,两级放大电路的输入电阻约为100kω,以反馈电阻作为负载时的电压放大倍数的数值 ≥ 100;

3)闭环电压放大倍数为。

2.提高要求:电流并联负反馈放大电路。

参考实验电路如图3所示,其中第一级为n沟道结型场效应管组成的共源放大电路;第二级为npn型晶体管组成的共射放大电路。

输入正弦信号us,幅度为100mv,频率为10khz,测量并记录闭环电压放大倍数、输入电阻rif和输出电阻rof。

1、参数设定。

第一级放大电路:

题目中给了三个条件,我们一一对其进行分析,由此获得,,的值。

首先我们近似将栅极电流忽略,于是我们有。

由此推出。又由以及=2ma, =3.8v, =13.8ma

可以得到=-2.35v

而,而且考虑要让栅极电流近似为零,所以取910kω

我们取=150kω, 150kω,再根据上面的①②式可以计算出=4176.7ω

但是我们考虑到面包板的实际情况,我们取=100kω, 150kω,一样地计算出=4.7kω。

第二级放大电路:

icq=2 ma时,利用以下三个公式。

vbb=rb=∥

ibq=可求得rb1= 39.5kω,又考虑到实际面包板的搭接,所以我们选择rb1= 39kω

2、静态工作点理论值。

设定参数=100kω, 150kω, 4.7kω, 910kω,rb2= 39kω

3、动态参数理论值。

a、开环动态参数。

计算过程:由场效应管的输出特性曲线和转移特性曲线我们有=-3.8v, =13.8ma,又则我们有:

故由以上参数及交流模型可得第一级电路的输入电阻为为。

第一级电路的输出电阻为。

第二级电路的输入电阻为。

第二级输出电阻。

总输入电阻为。

总输出电阻为综上可有下列**。

开环动态参数的理论值。

b、闭环动态参数。

计算过程:取r=10kω

因为第一级的栅极电流在闭环时候电流几乎为0,所以。

剩下的参数由于交流模型太过于复杂(无法视作深度负反馈)所以我们采用**值。

闭环环动态参数的实验结果。

c、提高要求放大电路动态参数。

我们将其视为深度负反馈则我们可以有:

所以闭环电压放大电路动态参数。

一) 静态工作点。

第一级:分析:从偏差大小来看,静态工作点与**值的偏差是较小的,都在1.

5%一下,这在误差允许范围内可以视为相同,而ugdq的偏差较大主要是由于1、万用表的本身电阻较小,在测量时会出现较大的误差2、这里由于前面的idq就出现了偏差,因而这里ugdq还要通过的放大,因而偏差较大。

第二级:分析:这里我们在理论计算以及**中所用到的β值都是用上一次实验的β值,而从理论计算中可以看出这里β值对于整个结果的影响是较大的,因而icq的偏差主要是来自于实际操作时晶体管的β值与我们理论计算和**的β值的差异,而uceq误差如此之大是因为icq的误差经过rc和re的放大了这一误差。

二)动态参数。

1、开环电路。

分析:1、这里从**中可以看出放大倍数以及输入电阻上实验与**结果是接近的,主要的误差来自于测量时由于我们是读取示波器的时候的读数误差。2、从表中我们可以看到输出电阻的误差是比较大的,但是输出电阻和理论值的误差却比较小,这里一部分误差来自于实验中的读书误差,另一部分则来自于我们在理论分析中建立的晶体管模型和实验中的比较相似但是和**中的模型是有一定相差的,而的成立与否是与模型有关的,因此这里造成了误差。

2、闭环电路。

分析:1、放大倍数和输出电阻的误差较小,这里主要误差还是来自于示波器的读数误差2、输入电阻的误差较大,一部分误差来自于测量方法的偏差,一部分来自于读数和元件误差,而另一部分来自于对于场效应管的实际模型和**模型的差异造成的。

三)提高要求。

分析:放大倍数实验和**值相差较小,但是和理论值相差较大,同时实验中的输入电阻和输出电阻和**和理论值相差较大,这说明不仅仅是读书误差,同时我们在实际实验中的模型和理论以及**模型有些出入,这样会造成较大的误差。同时实验中受到各种因素的影响较大。

1、实验中引入负反馈后会对电路的放大倍数和输入输出电阻造成较大的影响,下面这张**可以看出。

2、,这就造成动态参数的偏差普遍较大。

2、已知实验室配备的万用表内阻约为1mω,实验中调试图2所示共漏放大电路的静态工作点时,为什么通过测量a点电位来得到栅极电位,而不直接测栅极电位?

答:首先在用万用表测量电压的时候必须保证所测量的电路电阻要远小于万用表内阻,否则万用表的分流将会对测量值造成很大的影响,而这里若直接测量栅极电位,因为栅极电阻是mω级,因此会造成很大的误差,而a点电势与栅极电势近似相等,同时被测电阻近似为为100kω,所以此时测量值较为精确。

3.在图2所示共漏放大电路的设计中,分压电阻rg1和rg2应该如何合理取值?取几kω、几十kω、几百kω还是几mω?

答: rg1和rg2的作用是稳定q点,也即要保证栅极电位变动较小,因此rg3支路电流尽量小,所以rg1和rg2阻值要小于 rg3的数量级,但是同时为了输入电阻较大,rg1和rg2阻值不能太小,因此实验中取百kω数量级较为合适。

4.在图2所示的两级放大电路中,可以引入哪些组态的交流负反馈?说明理由。

答:可引入电压并联和电流并联共两种负反馈。

1、通过本次试验了解了场效应管的输入特性曲线和转移特性曲线以及工作原理。

2、通过本次试验熟悉了两级放大电路的设计和测量静态工作点以及动态参数的方法。

3、通过本次试验加深了自己对于负反馈对于电路中各项性能指标的影响。

4、在测量中更加熟悉了万用电表的使用方法以及注意事项,同时也学到了在每次测量前必须对于测量的原理了解清楚,防止出现很大的系统误差。

5、通过**分析和实验加深了自己对于实验误差的思考和分析,同时也加深了自己对于晶体管和场效应管模型的理解。

负反馈放大电路实验报告

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