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1、精品文档东南大学模拟电子电路实验 实验报告学号姓名2018年 5月 19 日实验名称 多级放大器的频率补偿和反馈成绩【背景知识小考察】多级放大器由三级反相放大器组成，三级放大器的增益分别为Ai, A?和A3,输出阻抗分别为Ro1，Ro2和Ro3,输入阻抗无穷大，若在第二级放大器的输入端和输出端跨接一只电 容C，不考虑三级反相放大器自身的极零点，将多级放大器近似为单极点系统，试写出该 多级放大器的传递函数。UP”【一起做仿真】1. 多级放大器的基本结构及直流工作点设计基本的多级放大器如图3-7-7所示。精品文档实验任务： 若输入信号的直流电压为2V，通过仿真得到图3-7-7中节点1,节点2和节点
2、3的直流工作点电压；7J直流工作点分析VariableOperating point valueto14.4295614.42556EIS. 38349'V3 (V)节点 1V2 (V)节点2V4 (V)节点414.4295614.429588.388492若输出级的NPN管Q2采两只管子并联，则放大器的输出直流电压为多少？结合仿真结果总结多级放大器各级的静态电流配置原则。将和对比后可以发现，V3的数值产生明显的变化。U3之所以采用两只管子, 是因为这样可以增大输出电压，是工作点更稳定，提高直流工作点2. 多级放大器的基本电参数仿真实验任务：采用图3-7-7所示电路进行多级放大器基本参
3、数仿真。差模增益及放大器带宽低频差模增益Avdi=99.4039dB;iool a TT7,2交流分折|O|6 3150IflOI0奪311 1養1T->*.3693 11巧才壬-T6.3 32 3ra 1L 如>n.ACiB:知李（Hz'柏m由仿真图:上限频率 fH=40.9426Hz;OdB处的相位=173。 共模增益低频共模增益Avc=-6.6255dB;共模抑制比Kcmr=200202.7322。幅频特性仿真结果图： 差模输入阻抗7,240k-型怒-20-快1W孵(Hr?V(7) /I卜 1X 1*72«yi1I21'l£O.r£
4、;D 口口 1£如52吐lx-15J.5JB5 I-1*5521f "翦 ns |Rid=53.5058KQRo=31.9316k Q交洁分析j- 259SK31 911 ixi lflfcM* CHe>IM . O4Kyl3301-92 Dr-A. 厶LA1MdM10G呵-i-sa：7£t1/CtR100Hz 处 Ro=33.8132k Q图3-7-8多级放大器输出阻抗仿真电路思考：若放大器输出电压信号激励后级放大器，根据仿真得到的结果，后级放大器的输入阻抗至少为多少才能忽略负载的影响？若后级放大器输入阻抗较低，采取什么措施可以提高放大器的驱动能力？答：1
5、.后级放大器的输入阻抗至少为326.8k Q (10倍)时，才能忽略负载的影响。在放大器输出端负载并联一个小电阻，以减小输出阻抗3. 多级放大器的频率补偿实验任务：简单电容补偿按照图3-7-7所示电路，将输入信号 V2和V3的直流电压设置为 2V , AC输入幅度都 设置为0.5V，相位相差180°根据电路分析并结合 AC仿真结果找出电路主极点位置，并 采用简单电容补偿方法进行频率补偿，通过仿真得到最小补偿电容值，使得单位增益处相位不低于-135 °,提交补偿后 V(3)的幅频特性曲线和相频特性曲线，并标注出上限频率如和增益为0dB时的相位。密勒电容补偿7.4th MaLi
6、1x2LZ£>3X?3lrk-3-4.5443kpxKH,Uigur-915.9765h y lx7.91 Mu1DE，Jr- &1111b二126r39Ckp-A»AEiUapHk-l.D1-a.3t 5V4/210k顾率Hz)dy/clKV(4)/23.U07M-199.3990 占|AFYYrUi1卜一K100最小补偿电容fH=2.0251HzOdB 时相位-134.5026°按照图3-7-9所示电路，对电路进行密勒电容补偿，其中Q1和Q5构成补偿支路的电压跟随器。将输入信号 V2和V3的直流电压设置为 2V，AC输入幅度都设置为0.5V，相位
7、相差180°,进行AC仿真分析，通过仿真得到最小补偿电容值，使得输出电压V(3)在单位增益处相位不低于-135 °,提交补偿后 V(3)的幅频特性曲线和相频特性曲线，并标注出上限频率fH和增益为0dB时的相位。图3-7-9多级放大器的密勒电容补偿cyFdK17dKVH/2ltPX7«£Hb39«L14.2tl<H14.2B1U3?a.aai4niSO则 -2S3-21» 14.2t!l<M -114.9444Ifl ZBlM -lii.naijinkIM10CMWG预卑(Hl>孵( HZ )IM'®
8、MIDG上限频率：223.2494Hz , Odb 处的相位：-134.2444输出电压为V(3)时，最小补偿电容值为115pF4. 反馈放大器图3-7-9所示多级放大器引入电压串联负反馈，同时改为正负电源供电，如图3-7-10所示(密勒补偿电容 C1的值请采用实验任务 3中得到的结果)。图3-7-10电压串联负反馈放大器实验任务：将输入信号 V2的直流电压设置为 0V, AC输入幅度都设置为1V，进行AC仿真分析,得到输出电压V(3)的幅频特性曲线和相频特性曲线，并在图中标注上限频率齐。设计1交流分析20.124：3> 181 -丄.-2 9.G17-IP.-29.5l.71si.DD
9、DOD0咖妤：g札-tl-心訂)fH=2.1667MHz 按照实验任务2中的分析方法，通过 AC仿真得到电路的输出阻抗随频率的变化曲线,并标注100Hz处的值，并与没有施加负反馈的输出阻抗进行对照，结合理论分析解释阻抗的变化。V 13)/1180孵(HPHy/dx1 /ax42.8998k9 ,舒吗62-3? 3433JC1SS.S710U-4.1«ffOn 蠹7丁冃磊ptEl 10QrW 60：I -20l*100Hz时的输出阻抗值为 9.6462 Q ;没有施加负反馈的输出阻抗值为：32.6843k Q ;分析：负反馈会使放大器指标趋于理想化，对于电压串联负反馈，输出阻抗会减小。
10、 反馈电阻R2和R3的值分别改为10 Q和100 Q, R4的值改为10 Q 100 ,Q重复 的仿真，得到V(3)的幅频特性曲线和相频特性曲线；同时按照图3-7-10中V2的设置条件进行瞬态仿真，得到输出电压 V(3)的波形，观察波形是否失真，并给出合理的解释。7.8交流井析OKM)soisoso -1|总-4 (g'p 一 2 留 LJd10G10k1W師率(Hz)可见V(3)的幅频相频特性曲线和R2、R3、R4修改前是一样的。这是因为它们的比例都相 同，分压也相同。POWER INTEWGITV波形失真，可能是因为输入电压过大。这可能是因为Ag 11 e nt于:菠器-X5C11)J45Vb L1W/冲曲回ME，一严 ：pL -Stop f 13 WMile nt 雪恥"口(r吓SIGN AL CSclU.eiSed£RlR2、R3减小，导致差分对管基极电流过大，使三极管击穿，出现了截止失真。【设计挑战】若系统中只能提供单路 +5V电源，输入信号的直流电压为 2V，图3-7-10所示电路需要 做怎样的改进才能设计出增益为 100的反馈放大器？请给出改进后的电路图和器件参数（密勒补偿电容C1的值请采用仿真实验任务 3中得到的结果），给出输出端（节点3）的静态工 作电压和AC仿真结果。