基于Multisim10的負(fù)反饋放大電路的研究

3 電壓放大倍數(shù)的穩(wěn)定性

將直流電壓源改為12 V，方法同上，分別測(cè)出開環(huán)和閉環(huán)時(shí)的電壓放大倍數(shù)，Au(12V)=138.469 3，Auf(12V)=10.106 4，則開環(huán)電壓放大倍數(shù)的穩(wěn)定度為：

閉環(huán)電壓放大倍數(shù)的穩(wěn)定度為：

可見(jiàn)，引入負(fù)反饋電壓放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高了。

4 信號(hào)源內(nèi)阻對(duì)反饋效果的影響

用參數(shù)掃描法分析。單擊Simulate菜單中Analy-sis選項(xiàng)下的Parameter Sweep Analysis命令，在彈出的對(duì)話框中，點(diǎn)擊Analysis Parameter標(biāo)簽，設(shè)置將要掃描分析的信號(hào)源內(nèi)阻的起始值start 100，終止值stop5000，掃描點(diǎn)數(shù)#of 2，點(diǎn)擊Output variables標(biāo)簽，沒(méi)置分析的節(jié)點(diǎn)，選取輸出節(jié)點(diǎn)14作為仿真分析變量，點(diǎn)擊More按扭，在Analysis to下拉菜單中選擇Transientanalysis(瞬態(tài)分析)，默認(rèn)Group all traces on one plot，即將所有的分析曲線放在同一個(gè)圖中顯示。最后單擊Simulate按扭進(jìn)行仿真，其仿真結(jié)果見(jiàn)圖4。

若RS=0，則Aus=Au，Aufs=Auf；若RS=∞，反饋電壓加不到基本放大電路的輸入端，不能參與對(duì)輸出電壓uo的控制作用，uo不受串聯(lián)反饋的影響。可見(jiàn)，信號(hào)源內(nèi)阻對(duì)反饋影響較大，為使串聯(lián)反饋能取得最好效果，信號(hào)源內(nèi)阻RS應(yīng)盡可能小。

5 輸入電阻

將交流電壓表和電流表接在輸入端，測(cè)得開環(huán)時(shí)，Ui=6.98 mV，Ii=0.901μA，則Ri=Ui／Ii=7.75 kΩ；閉環(huán)時(shí)，Iif=0.061μA，Rif=Uif／Iif=115.13 kΩ。理論值為：Ri=Rb11∥Rb12∥[rbe1+(1+β)Ref]=7.72 kΩ，Rif=Ri(1+AuFu)=114.68 kΩ。可見(jiàn)，串聯(lián)負(fù)反饋使輸入電阻增大。

6 輸出電阻

在輸出端接交流電壓表，測(cè)出開環(huán)和閉環(huán)的輸出電壓，Uo=1.031 V，Uo′=0.07 V，再將開關(guān)C打開，即負(fù)載RL開路，分別測(cè)出開環(huán)和閉環(huán)時(shí)的開路電壓，Uoc=1.534 V，Uoc=0.072 V，則Ro=(Uoc／Uo-1)RL=4.88 kΩ，Rof=(U′oc／U′o-1)RL=0.29 kΩ。理論值為：Ro∥RC2=5 kΩ，Rof=Ro／(1+AusFu)=0.337 kΩ，輸出電阻減小了。

7 通頻帶

用交流分析法，分別測(cè)量開環(huán)和閉環(huán)的上下限截止頻率。單擊Simulate菜單中Analyses選項(xiàng)下的ACAnalysis(交流分析)命令，在彈出的對(duì)話框中，點(diǎn)擊Frequency Parameters標(biāo)簽，設(shè)置AC分析時(shí)的參數(shù)頻率：交流分析的起始頻率1 Hz、終止頻率10 GHz、掃描方式Decade、取樣數(shù)量10、縱坐標(biāo)的刻度Linear。最后單擊Simulate按扭進(jìn)行仿真，其仿真結(jié)果見(jiàn)圖5、圖6。

圖5中fL=28.3924 Hz，fH=462.407 2 kHz，通頻帶fbw=fH-fL=462.378 9 kHz，穩(wěn)頻時(shí)的增益約為148.088。由圖6，fLf=9.665 4 Hz，fHf=7.880 5 kHz，通頻帶fbwf=fHf-fLf=7.880 4 MHz，穩(wěn)頻時(shí)的增益約為10.094。由此直觀地反映了引入負(fù)反饋后增益降低了，但是擴(kuò)寬了通頻帶。

8 觀察負(fù)反饋對(duì)非線性失真的改善

打開開關(guān)B(開環(huán))，增大輸入信號(hào)的幅值(頻率不變)，使輸出電壓波形出現(xiàn)輕度非線性失真，仿真結(jié)果見(jiàn)圖7。再閉合開關(guān)B(閉環(huán))，觀察輸出電壓波形，見(jiàn)圖8?？梢?jiàn)負(fù)反饋改善了非線性失真。

9 反饋深度對(duì)反饋效果的影響

用參數(shù)掃描法分析，方法同第4節(jié)。仿真結(jié)果見(jiàn)圖9。

設(shè)置將要掃描分析的反饋電阻Rf的起始值、終止值、掃描點(diǎn)數(shù)，即設(shè)置start 5100，stop 51000，#of 2，點(diǎn)擊More按扭，在Analysis to下拉菜單中選擇AC analysis(交流分析)，默認(rèn)Croup all traces on 0ne plot，最后單擊Simulate按扭進(jìn)行仿真。由圖9可見(jiàn)Rf越大，反饋深度(1+AuFu)越小，增益越大，通頻帶越窄，即反饋深度對(duì)反饋效果的影響較大。

10 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)Multisim 7的仿真分析，直觀形象地反映了放大電路引入負(fù)反饋后，雖然降低了放大倍數(shù)，但放大電路的其他性能得到了改善。教學(xué)實(shí)踐證明，在電子技術(shù)的理論課教學(xué)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行仿真分析，加深了對(duì)電路原理、信號(hào)流通過(guò)程、元器件參數(shù)及電路性能的了解，使抽象的理論形象化，使復(fù)雜的電路分析變得生動(dòng)形象、真實(shí)可信，讓學(xué)生在課堂上就能感受到實(shí)驗(yàn)才能具有的測(cè)試效果，克服了傳統(tǒng)理論教學(xué)的不足，對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量、激發(fā)學(xué)習(xí)熱情、增強(qiáng)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性積極性、培養(yǎng)電路設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力具有重要作用。在預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)或電路設(shè)計(jì)時(shí)用EWB模擬，不僅實(shí)驗(yàn)?zāi)茌^快地進(jìn)行，而且不消耗元器件。有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維、工程觀點(diǎn)和分析解決問(wèn)題的能力，方便快捷的仿真實(shí)驗(yàn)優(yōu)化了教學(xué)效果，值得研究和推廣。