1、项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试3.1 项目描述3.2 知识链接3.3 项目实施3.4 项目总结项目三项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试多级负反馈放大电路的制作与调试项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试3.1.1 项目学习情境：项目学习情境：录音机前置放大电路的制作与调试录音机前置放大电路的制作与调试图3-1所示为录音机前置放大电路整体结构图。该电路由信号输入电路、两级负反馈电压放大电路、信号输出电路、电源去耦电路四部分组成。(1)信号输入电路。由线路输入插口 CK1、外接传声器插口CK2以及电阻器R1、R2和R3,电容器C1构成信号输入电路，将外接线路信号、外接传声器信号输入放大
2、电路的输入端。3.1 项项 目目 描描 述述项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试(2)两级负反馈电压放大电路。由三极管V1、V2及其外围元件构成两级负反馈电压放大电路，对输入信号进行放大。(3)信号输出电路。由电阻器R10、电位器Rp2、电容器C6构成信号输出电路，将放大电路输出的放大信号提供给后续的功率放大电路。(4)电源去耦电路。由电容器C7、电阻器R11与电容器C8、电阻器R12与电容器C9构成电源去耦电路，用来消除级与级、级与电源之间的共电耦合。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试图3-1 录音机前置放大电路整体结构图项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试3.1.2 电路元器件参数
3、及功能电路元器件参数及功能录音机前置放大电路元器件参数及功能如表3-1所示。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试表表3-1 录音机前置放大电路元器件参数及功能录音机前置放大电路元器件参数及功能项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试有关本项目的学习，主要包括以下知识点，如表3-2所示。3.2 知知 识识 链链 接接项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试表表3-2 项目三各任务链接知识点项目三各任务链接知识点项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试3.2.1 多级放大电路多级放大电路一、一、多级放大电路的定义多级放大电路的定义前面所讲单级放大电路(共发射极、共
4、集电极、共基极)，其电压放大倍数一般为几十至几百，然而在实际的工作中，为了放大十分微弱的信号，要求有更高的放大倍数(达几千倍以上)时，仅仅由一个基本放大电路来完成是不可能的。为此，常常需要把多个放大电路连接起来，组成多级放大电路。我们把每一个基本放大电路称为一“级”，把包含多个单级放大电路的电子线路就称为多级放大电路。多级放大电路一般由输入级、中间级和输出级三部分组成，如图3-2所示。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试图3-2 多级放大电路的组成框图项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试各部分的作用如下所述。输入级：将信号源的信号有效、可靠并尽可能大地引入到电路中进行放大。输入级与信号源的
5、性质有关。例如，当输入信号源为高内阻电压源时，则要求输入级也必须有高的输入电阻，以减少信号在内阻上的损失；当输入信号源为电流源时，为了充分利用信号电流，则要求输入级有较低的输入电阻。一般常用的输入级电路是射极输出器。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试中间级：主要任务是电压放大，即将信号电压不失真地放大到一定的幅值。多级放大电路的放大倍数，主要取决于中间级，它本身就可能由几级放大电路组成。输出级：主要用来推动负载(扬声器、电机等)。一般是大信号放大电路，即功率放大电路。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试二、二、多级放大电路的耦合方式多级放大电路的耦合方式多级放大电路内部各级之间的连接，称
6、为耦合。多级放大电路的耦合方式有四种：阻容耦合、直接耦合、变压器耦合、光电耦合。具体的多级放大电路的耦合方式如图3-3所示。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试图3-3 多级放大电路的耦合方式项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试图3-3 多级放大电路的耦合方式项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试三、三、多级放大电路的主要性能指标多级放大电路的主要性能指标多级放大电路的主要性能指标与单级放大电路相同，主要有以下几个。(1)电压放大倍数Au。多级放大电路的电压放大倍数是各级放大电路电压放大倍数的乘积。(2)输入电阻ri。多级放大电路的输入电阻等于第一级放大电路的输入电阻。(3)输出电阻ro。
7、多级放大电路的输出电阻等于最后一级放大电路的输出电阻。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试四、四、多级放大电路的分析多级放大电路的分析以两级阻容耦合放大电路为例进行分析，其分析思路和单级放大电路相同，包括静态分析和动态分析两方面，电路如图3-4所示，电路中C2的作用是隔断直流信号、通过交流信号，将第一级放大后的信号传送到第二级再放大。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试图3-4 两级阻容耦合放大电路项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试1.静态分析静态分析 静态分析的步骤是先画直流通路，再求静态工作点(即Q点)。由于各级之间有隔直电容的存在，因此各级静态工作点(即Q点)互不影响，只需分别计
8、算，计算方法同单级放大电路，这里不再赘述。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试2.动态分析动态分析 动态分析的步骤是先画交流通路，再求动态参数(Au、ri、ro)。(1)电压放大倍数Au。推广：n级放大电路的电压放大倍数Au=Au1Au2Au3Aun21i2o2io1iouuuAAuuuuuuA项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试【说明】计算前一级的电压放大倍数时需要考虑后一级的输入电阻，后级的输入电阻ri是前级的负载电阻RL，即RL1=RC1ri2故第一级电压放大倍数 同理，求第二级电压放大倍数时，需要将第三级的输入电阻作为第二级的负载电阻。be1L111rRAu项目三 多级负反馈放大电
9、路的制作与调试另外，多级放大电路的电压放大倍数可以用分贝表示。多级放大器的电压放大倍数等于各级电压放大倍数相乘，所以多级放大器的放大倍数递增速率远远高于级数的增加。如两级放大器，若每级放大倍数均为100，则Au=100100=10 000倍。在通信及音响系统中，人耳对声音的感觉远远小于放大倍数的增加，或者说，多级放大器的电压放大倍数增加速率及不符合人的感观体验。为了解决这一矛盾，人们把电压放大倍数用“分贝”(dB)表示，即oi(dB)20lg(dB)uUAU项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试(2)输入电阻ri。多级放大电路的输入电阻等于第一级的输入电阻，即ri=ri1。(3)输出电阻ro。
10、多级放大电路的输出电阻等于最后一级的输出电阻，即ro=ron。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试3.2.2 负反馈放大电路负反馈放大电路反馈的现象和应用在前面我们已经遇到过。由此可见，如欲稳定电路某个输出电量，则应采取措施将该电量反馈回电路输入端。这样一来，当由于某因素引起某输出电量发生变化时，这种变化将反映到放大电路的输入端，从而牵制该输出电量的变化，使之基本保持稳定。一、一、反馈的定义反馈的定义反馈又称“回授”，就是把放大器的输出量(电压或电流)的一部分或全部，通过一定的方式送回到放大器的输入端的过程，表示这一过程的方框图如3-5所示。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试图 3-5
11、反馈放大电路框图项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试下面介绍几个概念与定义。取样：把输出信号的一部分取出的过程，称为取样。比较：把输入量与反馈量叠加的过程，称为比较。闭环放大器：把引入了反馈的放大器叫做闭环放大器。开环放大器：把未引入反馈的放大器叫做开环放大器。定义：，开环放大倍数(即基本放大器的放大倍数)；，称为反馈系数；，称为闭环放大倍数。ioXXAofXXFiofXXAAFfA项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试二、二、反馈的类型及判别反馈的类型及判别1.正反馈与负反馈正反馈与负反馈根据反馈极性的不同，反馈可以分为正反馈和负反馈。正反馈：使放大电路净输入量增大的反馈。负反馈:使放大电
12、路净输入量减小的反馈。为了判断引入的是正反馈还是负反馈，可以采用瞬时极性法。先假定反馈放大电路的输入信号处于某一个瞬时极性(在电路图中用符号(+)和()来表示瞬时极性的正和负，即该点瞬时信号的变化为升高或降低)，然后依照信号传输方向逐级推出电路其他有关各点瞬时信号的变化情况，最后判断反馈信号的瞬时极性是增强还是削弱原来的输入信号。fXiX项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试2.直流反馈与交流反馈直流反馈与交流反馈直流反馈：反馈量中只包含直流成分的反馈(或仅在直流通路中存在的反馈)，引入直流反馈的目的是为了稳定静态工作点。交流反馈：反馈量中只包含交流成分的反馈(或仅在交流通路中存在的反馈)，引
13、入交流反馈的目的是为了改善放大电路的交流性能。在很多放大电路中，常常是交、直流反馈并存。3.串联反馈与并联反馈串联反馈与并联反馈按比较方式的不同，可分为串联反馈与并联反馈，电路结构如图3-6所示。fXiX项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试图3-6 串、并联反馈电路结构图项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试4.电压反馈与电流反馈电压反馈与电流反馈按取样方式的不同，可分为电压反馈和电流反馈，电路结构如图3-7所示。电压反馈：反馈信号与输出端电压成正比的反馈。电流反馈：反馈信号与输出端电流成正比的反馈。判断电压、电流反馈方法：(1)根据定义判断，即输出短路法和输出开路法；(2)根据电路结构判断
14、，即先画出电路的交流通路，再观察反馈网络与放大电路输出端的连接关系，除公共端外，若反馈网络与输出端相连，则为电压反馈，反之为电流反馈。oU项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试图3-7 电压、电流反馈电路结构图项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试例例3.1 判断图3-8电路的反馈类型和性质。解解：输出端假想短路，输出电流仍然流动，经R3和R5分流后，R3上的电流对放大器输入端产生作用，故是电流反馈；将输入端假想短路，R3左端接地，反馈作用消失，故是并联反馈。在判断并联反馈的极性时，把输入电流看做常数，。三极管基极电流就是基本放大器输入电流。判断过程如下：iIiifIIIiIifoE2E1ii
15、)(IIIIUIU项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试图3-8 例3.1图项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试三、三、负反馈放大电路的四种组态负反馈放大电路的四种组态由以上分析可知，根据取样方式和比较方式的不同，负反馈放大电路有四种组态：串联电压负反馈；串联电流负反馈；并联电压负反馈；并联电流负反馈。对于负反馈：因为所以fiiXXXfiiXXX项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试又因为所以,ofXFXAXXoiFAAFXAXXXXXXXA1ooofioiof项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试由上式可以看出：(1)放大电路采用负反馈连接方式时，即当时，。这表明，引入负反馈后，放大倍数下
16、降了。当时，为深度负反馈，此时，反馈放大电路的闭环增益几乎与基本放大电路的无关，仅与反馈网络的反馈系数有关。反馈网络一般由无源线性元件构成，性能稳定，故也比较稳定。由此可见，在设计放大电路时，为了提高稳定性，总是把做得很大，以便引入深度负反馈。11FAAAf11FAFA1ffAAA项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试(2)当时，即闭环增益增加，电路转为正反馈，这将使电路性能不稳定。(3)当，则，即反馈放大电路在没有输入信号()时，也产生输出信号()，这种现象叫做自激振荡，简称自激。自激使放大电路失去放大作用，但有时为了产生各种电压或电流波形，我们也有意识地使反馈放大电路处于自激振荡状态。11
17、FAAAf01FAfA0oX0iX项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试四、四、负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响放大电路中引入负反馈后，虽使放大倍数有所下降，但却能获得放大电路多方面性能的改善。诸如，放大倍数稳定性的提高、非线性失真的减小、频带的展宽、干扰抑制以及根据需要可灵活地改变放大电路的输入电阻和输出电阻等。下面将分别加以讨论，并研究它们与反馈深度之间的关系。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试1.负反馈提高增益的稳定性负反馈提高增益的稳定性通过前两章的学习可知，环境温度、电源电压、电路元器件参数和特性的变化，都会使放大电路的放大倍数发生改变，而负反馈则能大大提高放
18、大倍数的稳定性。当反馈放大电路的反馈深度很大，即时，。此式表明在深度负反馈时，负反馈放大电路的电压放大倍数与基本放大电路的电压放大倍数无关，而决定于反馈网络的反馈系数。如果反馈网络是由纯电阻元件组成的，是一常数，那么不仅十分稳定，而且与频率无关。1FAFA1fAFFfAF项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试2.负反馈展宽放大电路的频带负反馈展宽放大电路的频带根据负反馈对放大倍数稳定性的改善，很容易得出负反馈能使放大电路的频带展宽的结论。因为对于使放大倍数变化的不同频率的信号而言，它的作用和其他参数变化所造成的影响是一致的，图3-9给出了有反馈和无反馈时两种情况的频率响应曲线。图中fL和fH指
19、未加负反馈时的上、下限频率。fLf和fHf分别指加负反馈时的上、下限频率。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试图3-9 负反馈展宽放大电路的频带项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试3.负反馈减少非线性失真和抑制干扰负反馈减少非线性失真和抑制干扰由于三极管的非线性，当放大电路的静态工作点选择不当或输入信号幅值过大时，会造成输出信号的非线性失真，如图3-10(a)所示。引入负反馈后，可将输出端失真后的信号送回到输入端，使净输入信号发生某种程度的预先失真，经放大后，输出信号的失真可大大减小，如图3-10(b)所示。可以证明，加了负反馈后，放大电路的非线性失真可减小1+AF倍。项目三 多级负反馈放
20、大电路的制作与调试图3-10 负反馈减少非线性失真项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试4.负反馈改变输入电阻和输出电阻负反馈改变输入电阻和输出电阻1)负反馈对放大电路输入电阻的影响负反馈对放大电路输入电阻的影响，主要取决于输入电路的反馈类型(串联还是并联)。(1)串联负反馈使反馈放大电路输入电阻增加。反馈支路在输入端采用串联的方式，会使放大电路的输入电阻增大，引入串联负反馈后，放大电路的输入电阻增大1+AF倍。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试(2)并联负反馈使反馈放大电路输入电阻减小。反馈支路在输入端采用并联的方式，会使放大电路的输入电阻减小，引入并联负反馈后，放大电路的输入电阻减小1
21、+AF倍。无论放大电路输出端采用电压反馈还是电流反馈，只要输入端采用串联负反馈方式，其输入电阻都要增加，而与无负反馈时相比较，增加的倍数是反馈深度1+AF；只要输入端采用的是并联负反馈方式，其输入电阻都要减小，减小的倍数也是反馈深度1+AF。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试2)负反馈对输出电阻的影响(1)电压负反馈使输出电阻减小。电压负反馈有稳定输出电压的能力，而输出电压稳定就意味着输出电阻小，即电压负反馈使输出电阻减小。无论放大电路输入端采用串联反馈方式还是并联反馈方式，只要输出端采用电压负反馈的方式，其输出电阻都要减小，与无负反馈时相比，减小1+AF倍。因此引入电压负反馈可稳定输出电
22、压及提高带负载的能力。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试(2)电流负反馈使负反馈放大电路输出电阻增大。电流负反馈使当放大电路输出端所带负载RL变化时保持输出电流的稳定，其效果就是增大了放大电路输出电阻。由上面的分析可知，无论输入端采用串联反馈方式还是并联反馈方式，只要输出端采用电流负反馈方式，其输出电阻都要增大，与无反馈时相比较，增大1+AF倍。值得注意的是，上述所求的输出电阻rof只是反馈环路内的输出电阻。若要考虑环路外电阻(此电阻接在反馈放大电路输出端，但不是RL)，那么电路总的输出电阻则是rof与该电阻的并联值。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试3.2.3 差动放大电路差动放大电
23、路一、一、直接耦合放大电路及零点漂移直接耦合放大电路及零点漂移采用直接耦合方式的多级放大电路，由于直接耦合使得各级静态工作点(即Q点)互相影响，若前级Q点发生变化，则会影响到后面各级的Q点。由于各级的放大作用，第一级微弱变化的信号经多级放大，使输出端产生很大的信号。由于环境温度的变化而引起工作点的漂移，称为温漂，它是影响直接耦合放大电路性能的主要因素之一。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试二、二、差动放大电路差动放大电路1.差动放大电路的结构差动放大电路的结构典型的差动放大电路如图3-11所示。这种电路在结构上的特点是左右两部分电路完全对称。图中V1、V2是两个型号和特性相同的三极管；电路
24、有两个输入信号ui1和ui2，分别加到三极管V1和V2的基极；输出信号uo从两个三极管的集电极之间取出，这种输出方式称为双端输出。RE称为共发射极电阻，可使静态工作点稳定。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试图3-11 差动放大电路项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试2.差动放大电路的工作原理差动放大电路的工作原理1)差动放大电路抑制零点漂移的作用在静态时，ui1=ui20，即在图3-11中将两个输入端接地，由于电路左右两边的参数对称，V1的输出电压uo1等于V2的输出电压uo2，所以双端输出电压uouo1uo20。当温度发生变化时，由于电路对称，所引起的两管集电极电流的变化必然相同。例如
25、，温度升高，两管的集电极电流都增大，且有IC1IC2。因此，两管的集电极电压变化量相同Uo1Uo2，所以输出电压变化量：UoUo1Uo20。由此可见，温度变化时，尽管两边的集电极电压相应变化，但电路的双端输出电压uo保持为零。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试2)对输入信号的分析如图3-11所示，ui1和ui2有下述三种情况：两个输入信号大小相等且极性相同。此时ui1=ui2=uic，这样的输入称为共模输入，uic表示共模输入信号。两个输入信号大小相等而极性相反。此时，这样的输入称为差模输入，uid表示差模输入信号。，也就是加在两个输入端之间的电压即为差模输入信号。idi2idi12121
26、u、uuuidididi2i1)21(21uu、uuu项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试 两个输入信号不同。这种输入称为一般输入，此时输入信号可分解为共模分量和差模分量。ui1和ui2的平均值是共模分量uic;ui1和ui2的差值是差模分量uid，即当用uic和uid表示两个输入电压时，有例如,ui1=10 mV，ui2=6 mV,则uic=8 mV，uid=4 mV。10 mV可表示为，6 mV可表示为 i2i1idi2i1ic)(21uuuuuuidici2idici12121uuuuuu)mV4(21mV8)mV4(21mV8项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试3)差动放大电路的功
27、能差动放大电路的功能是抑制共模信号输出，只放大差模信号。在共模输入信号的作用下，对于完全对称的差动放大电路来说，由于两管的集电极电位变化量相同，因而输出电压等于零，所以差动放大电路对共模信号没有放大能力，亦即共模放大倍数为零。实际上，前面讲到的差动放大电路对温度漂移的抑制就是该电路抑制共模信号的一个特例。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试例如,Uo11 V、Uo21 V，那么 uo=Uo1Uo2=1 V1 V 2 V上述分析说明了完全对称的差动放大电路具有只放大差模信号的功能，因此，如果有下述两种情况的输入信号：一种是ui1=+2 mV、ui2=2 mV;另一种是ui1=10 mV、ui2
28、=6 mV。由于这两种情况的差模输入信号是相同的(都是4 mV)，所以对于完全对称的差动电路来说，这两种情况下的输出电压是相同的。输出电压可表示为uo=Auduid=Aud(ui1ui2)项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试放大电路两个输入信号中的共模分量对输出电压没有影响。但在一般情况下，差动电路较难做到完全对称，实际的输出电压不仅取决于两个输入信号中的差模分量uid，而且还与共模分量uic有关。在差模分量和共模分量同时存在的情况下，可利用叠加原理来求出总的输出电压uoAuduid+Aucuic=uod+uoc项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试在差动放大电路中，差模分量是有用信号，要求
29、对它有较大的放大倍数；而共模分量是需要抑制的，因此它的放大倍数要越小越好。为了全面衡量差动电路放大差模分量和抑制共模分量的能力，通常用共模抑制比CMRR来表征：从上式可知，若Auc0，则CMRR，这是理想情况。CMRR这个值越大，表示电路对共模信号的抑制能力越强，此值是衡量差动放大电路性能的一项重要指标。实际中还常用对数的形式表示共模抑制比，符号为KCMRR，即dcCMRRuuAAdCMRRdcc=20lg20lg20lguuuuAKAAA项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试三、三、差动放大电路的改进电路差动放大电路的改进电路1.调零电路调零电路 为了克服因电路元件参数不可能完全对称而造成的
30、静态时输出电压不为零的现象，在实用的电路中都设计有调零电路，人为地调节放大电路使输入为零时输出也为零。图3-12所示是射极调零电路。调节电位器RP可改变V1、V2的集电极电流，使输出电压为零。调零电阻的取值大约为几十欧到几百欧之间。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试图3-12 差动放大电路的改进电路射极调零电路项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试2.恒流源差动放大电路恒流源差动放大电路 在射极调零差动放大电路中，RE越大，抑制温漂的能力越强。但在电源电压一定时，RE越大，则ICQ越小、放大倍数越小。此外在集成电路中，不易制作高阻值电阻，因此，既要抑制零漂的能力强，又要使放大倍数不要减小很
31、多，这就成为电路最终的改进方向。因为由三极管组成的恒流源电路的动态电阻很大、直流电阻较小，所以，常采用恒流源电路来代替射极电阻RE，电路如图3-13所示。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试图3-13 差动放大电路的改进电路恒流源差动放大电路项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试四、四、差动放大电路的输入差动放大电路的输入-输出方式输出方式1.双端输入双端输入-单端输出单端输出电路如图3-14所示，负载电阻RL将接在V1管集电极和地之间，即单端输出。单端输出的优点在于它有一端接地，便于和其他放大电路相连接。但是输出电压仅是一管集电极对地电压，另一管的输出电压没有用上，所以其差模电压放大倍数比
32、双端输出时减少一半。因为输入回路为双端输入，所以其差模信号输入电阻与双端输入-双端输出接法时相同。输出电阻近似为单管集电极与地之间的电阻。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试图3-14 双端输入-单端输出项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试2.单端输入单端输入-双端输出双端输出 单端输入-双端输出方式如图3-15所示，它可以看成是双端输入-双端输出情况的特例。电路中同时包含有差模信号和共模信号，其中，差模信号UidUi1，共模信号UicUi1/2。因此，电路的特性与双端输入-双端输出时相同。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试3.单端输入单端输入-单端输出单端输出 单端输入-单端输出电路
33、如图3-16所示。单端输入差动放大电路的差模信号为ui1，共模信号为ui1/2。电路的差模放大倍数、差模输入电阻和差模输出电阻与双端输入-单端输出电路相同。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试图3-15 单端输入-双端输出项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试图3-16 单端输入-单端输出项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试3.3.1 负反馈放大电路测试训练负反馈放大电路测试训练一、一、训练目的训练目的(1)加深理解负反馈放大电路的工作原理及负反馈对放大电路性能的影响；(2)掌握负反馈放大电路性能的测试方法。3.3 项项 目目 实实 施施项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试二、二、训练说
34、明训练说明负反馈在电子电路中有着非常广泛的应用，虽然它使放大电路的放大倍数降低，但能在多方面改善放大电路的动态指标，如稳定放大倍数，改变输入、输出电阻，减小非线性失真和展宽通频带等，因此几乎所有实用放大电路都带有负反馈。负反馈放大电路有四种组态，即电压串联、电压并联、电流串联、电流并联。本实验以图3-17所示的带有电压串联负反馈的两级阻容耦合放大电路为例，测试分析负反馈对放大电路各项性能指标的影响。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试三、三、训练内容训练内容1.测量静态工作点测量静态工作点按图3-17连接电路，取UCC=+12 V,Ui=0,Ic1=2.0 mA,Ic2=2.5 mA,用直流
35、电压表分别测量第一级、第二级放大电路的静态工作点，记入表3-3中。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试表表3-3 静态工作点静态工作点项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试图3-17 带有电压串联负反馈的两级阻容耦合放大电路项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试2.测量基本放大电路的各项性能指标测量基本放大电路的各项性能指标 将图3-17电路中的开关S扳至“断”的位置，此时负反馈支路断开,电路为两级阻容耦合基本放大器。(1)测量中频电压放大倍数Au、输入电阻ri和输出电阻ro。在放大电路输入端加入f=1 kHz、Us约为5 mV的正弦信号,用示波器显示输出电压uo的波形，在uo不失真的情况下
36、(若有失真可适当减小Us，无失真则可适当增大Us)，用交流毫伏表测量Us、Ui、UL，记入表3-4中。保持Us不变，断开负载电阻RL,测量空载时的输出电压Uo，记入表3-4中。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试表表3-4 各项性能指标各项性能指标项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试(2)测量通频带。接入负载RL,使RL2.4 k,保持Us不变。用交流毫伏表监测Us的幅度，用示波器监测UL的幅度，然后分别增加和减小输入信号的频率(频率改变时应维持Us数值大小不变,若有变化则需调节信号输入使Us维持原有数值)，直至输出电压Uo降至中频时的0.7倍，此时对应的两个频率即分别为上限截止频率fH和
37、下限截止频率fL。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试表表3-5 通通 频频 带带项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试3.测试负反馈放大电路的各项性能指标测试负反馈放大电路的各项性能指标将图3-17电路中开关S扳至“通”的位置，此时负反馈支路接入,电路成为具有串联电压负反馈的两级阻容耦合放大电路。适当增加输入信号Us(约10 mV)，在输出信号波形不失真的条件下，参照前面基本放大器的测试方法，测量负反馈放大器的Auf、rif、rof及fLf、fHf,分别记入表3-4和表3-5中。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试3.3.2 差动放大电路测试训练差动放大电路测试训练一、一、训练目的训练目
38、的(1)熟悉差动放大电路的工作原理；(2)掌握差动放大电路的基本测试方法。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试二、二、训练说明训练说明图3-18所示电路是差动放大电路的基本结构，它由两个元件参数相同的基本共射极放大电路组成。当开关S扳向左边时构成典型的差动放大电路，调零电位器RP用来调节V1、V2管的静态工作点，使得输入信号Ui=0时,双端输出电压Uo=0。RE为两管公用的发射极电阻，它对差模信号无负反馈作用，因而不影响差模电压放大倍数，但对共模信号有很强的负反馈作用，能有效的抑制零漂，稳定静态工作点。当开关S拨向右边时构成具有恒流源的差动放大电路，它由晶体管恒流源电路代替发射极电阻,可进一
39、步提高差动放大电路抑制共模信号的能力。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试图3-18 差动放大电路的基本结构项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试三、三、训练内容训练内容1.典型差动放大电路性能测试典型差动放大电路性能测试将图3-18中开关S扳向左边，构成典型差动放大电路。1)调整静态工作点接通12 V的直流电源，不接入信号源(Ui=0)。用直流电压表测量三极管V1、V2集电极间输出电压Uo，同时调节调零电位器RP,使 Uo=0。用直流电压表测量三极管V1、V2各电极的电位并记入表3-6中。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试表表3-6 静态工作点静态工作点项目三 多级负反馈放大电路的制作
40、与调试2)测量差模电压放大倍数Ad将信号发生器的输出端接在放大器A、B两输入端之间，构成双端输入方式，调节信号发生器使信号的频率f=1 kHz、电压Ui=1000 mV。用示波器监测输出端(V1管的集电极与地或V2管的集电极与地之间)，在输出波形不失真的情况下，用交流毫伏表分别测量Ui、UC1、UC2记入表3-7中。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试表表3-7 电压放大倍数电压放大倍数项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试2.具有恒流源差动放大电路性能测试具有恒流源差动放大电路性能测试将图3-18中开关S扳向右边，构成具有恒流源的差动放大电路。按照上述测量方法，测量其差摸电压放大倍数及共模
41、电压倍数，并记入表3-7中。根据测量值计算共模抑制比。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试3.3.3 项目操作指导项目操作指导 一、一、电路装配准备电路装配准备(1)制作工具与仪器设备；(2)电路整体安装方案设计；(3)电路装配印制板设计。二、二、元器件及元器件的检测与选择元器件及元器件的检测与选择传声器又称为话筒、麦克风或微音器，是一种可以将声音信号转变为电信号的声电转换器件。它的工作原理是依靠声波振动其中的音膜，使其在声压的作用下运动，从而产生电信号输出，即声能机械能电能的转换过程。常见传声器的外形如图3-19所示。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试图3-19 常见传声器的外形项目三
42、 多级负反馈放大电路的制作与调试1.传声器的类型传声器的类型按电源换取方式分为无源型和有源型。无源型传声器不消耗任何电能，直接将声信号转换为电信号，如动圈式和压电式传声器等;有源型传声器工作时必须提供工作电源，如电容式传声器等。按工作原理分为动圈式、电容式、驻极体式、铝带式和硅微式等几种类型。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试2.传声器的主要性能指标传声器的主要性能指标 灵敏度。灵敏度是指传声器在声电转换过程中将声压转换为电压的能力。灵敏度的选择因录制声源的强弱与拾音距离的远近而定。频率响应。频率响应是表征传声器对不同频率声波的灵敏度。指向性。指向性是指其灵敏度随声波入射方向而变化的特性。
43、输出阻抗。输出阻抗有高阻和低阻之分，高阻抗传声器在几万欧左右，低阻抗传声器在几十欧到几百欧左右。在和调音台或功放配接使用时，调音台或功放的输入阻抗要大于传声器输出阻抗的3倍5倍，这时传输效果最佳。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试 动态范围。动态范围指传声器所能接收声音的大小范围。信噪比。信噪比表征传声器信号电压和噪声电压比值的参量。信噪比越大，说明传声器的灵敏度越高或噪声电压越小，即其性能越好，否则相反。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试3.传声器的选择和使用传声器的选择和使用传声器应根据其用途和音响设备的性能指标合理选择，如传声器的指向性、灵敏度、频率响应，特别要注意阻抗匹配。在需
44、要高质量的扩音和录音时，应选择电容式传声器、铝带式传声器、电池式晶体传声器、高质量的动圈式传声器等；做一般语音扩音时，可选用普通动圈式传声器、驻极体电容式传声器或膜片式晶体传声器；当环境嘈杂，或需要突出某一声音时，可选用方向性较强的(如心形指向)传声器；教师在讲台上讲课，或讲话人经常走动时，可采用领夹式无线传声器；其他场合可使用手持式无线传声器。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试4.传声器的检测传声器的检测在正规的传声器检测中，需要专用的传声器测试仪对其各个性能参数进行测定。一般的检测过程，我们也可以使用万用表对传声器的好坏进行判断。具体方法如下：动圈式传声器的检测。用万用表R100 挡，
45、测量传声器的阻抗是否符合要求。正常情况下，用万用表R10 挡测量音圈时，应有较大的“喀喀”声。电容式传声器的检测。在电路中，用万用表0.05 mA电流挡，将两表笔分别接传声器输出插头的两端。对准传声器受话口轻轻讲话，若万用表的表针摆动，则说明该传声器正常。表针摆动幅度越大，说明传声器的灵敏度越高。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试 驻极体传声器的检测。驻极体传声器分为三端式和两端式两种。三端式驻极体传声器的外形结构及电路如图3-20所示。其中A端为接地端(面积较大，通常与外壳相连)，D端内接场效应管的漏极d，S端内接场效应管的源极s。使用三端式驻极体传声器之前，首先应判别出漏极和源极。项目
46、三 多级负反馈放大电路的制作与调试图3-20 三端式驻极体传声器的外形结构及电路项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试三、三、电路调试电路调试1.电路调试步骤电路调试步骤先调整、测试电路两级静态工作点，再测试电路交流放大倍数，最后测试负反馈对放大电路性能的影响。2.电路调试方法电路调试方法 仔细检查、核对电路的元器件参数、电解电容的极性、三极管的管脚排序，确认无误后加入直流电压+12 V。对电路两级静态工作点进行调整、测试。用低频信号发生器在电路输入端输入1 kHz的正弦波信号，调节电位器RP1和输入信号的大小，使电路输出波形最大且不失真。测试三极管V1、V2三个电极的电位,将测量的数据记录在
47、表3-8中，分析三极管所处的工作状态，并指出RP1的作用。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试表表3-8 两级静态工作点的调整、两级静态工作点的调整、测试测试项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试 测量正常电路(有两级负反馈)时交流放大倍数。保持中RP1的位置和正常电路，用低频信号发生器在电路输入端输入1 kHz的正弦波信号，调节输入信号的大小，使电路输出信号波形不失真。测量电路此时输入、输出信号的大小，记录数据并计算电路的放大倍数,填入表3-9中。测量R9断开(无两级负反馈)时交流放大倍数。保持中RP1的位置、断开R9，用低频信号发生器在电路输入端输入1 kHz的正弦波信号，调节输入信号的
48、大小，使电路输出信号波形不失真。测量电路此时输入、输出信号的大小，记录数据并计算电路的放大倍数,填入表3-9中。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试表表3-9 有、有、无两级负反馈时放大倍数的测量无两级负反馈时放大倍数的测量项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试 比较有、无负反馈对放大电路性能的影响。比较正常电路(有两级负反馈)与断开R9(无两级负反馈)两种状态的电路放大倍数，总结负反馈对放大倍数的影响并填入表3-9中。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试四、四、故障分析与排除故障分析与排除1.静态工作点不正常静态工作点不正常静态工作点不正常一般与电路供电电源、基极和发射极偏置电阻、集电极
49、负载电阻以及三极管本身有关，应重点检查电源是否引入、各电阻焊接是否良好、阻值是否正确、三极管管脚顺序是否焊接错误、三极管性能是否良好等方面。检测静态工作点是否正常的方法：在仔细检查、核对电路的元器件参数、电解电容的极性、三极管的管脚顺序并确认无误后，可采用直流电压法进行检测，即用万用表直流电压挡检测电路中各点电位，根据所测数据大小，分析判断故障所在部位。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试2.信号弱或无信号输出信号弱或无信号输出在各三极管静态工作点正常的前提下，信号弱或无信号输出的故障一般与信号输入、输出耦合电路以及三极管本身有关，应重点检查耦合电容容量是否符合要求、三极管性能是否良好等方面
50、。检测方法：在确认各三极管静态工作点正常后，可采用信号波形观测法进行检测，即在电路输入端输入一定频率和大小的正弦交流(1 kHz左右)信号，按信号流向从前往后用示波器观测各点波形，根据所测波形，分析判断故障所在部位。项目三 多级负反馈放大电路的制作与调试(1)多级放大电路包含多个单级放大电路的电子线路，一般由输入级、中间级、输出级构成。(2)多级放大电路中常用的耦合形式主要有四种：阻容耦合、变压器耦合、直接耦合、光电耦合。(3)负反馈就是将放大电路中输出信号的部分或全部，通过一定的支路或网络反送到输入端，削弱输入信号的过程。负反馈不但能提高放大电路的稳定性，还对放大电路的其他主要参数产生重大的
