负反馈放大电路实验报告
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以下是一份标准的负反馈放大电路实验报告模板(中文版),适用于电子技术基础课程实验,内容包含实验目的、原理、器材、步骤、数据记录及分析等核心部分。可根据实际实验参数调整具体数值。
负反馈放大电路实验报告
实验名称:电压串联负反馈放大电路特性研究
实验日期:__
实验人员:__
指导教师:__
一、实验目的
- 理解负反馈对放大电路性能的影响。
- 掌握电压串联负反馈放大电路的搭建与测试方法。
- 验证负反馈对放大倍数、输入/输出电阻、通频带及非线性失真的改善作用。
二、实验原理
1. 负反馈基本概念
在放大电路中引入反馈网络,将输出信号的一部分反向送回输入端。若反馈信号削弱输入信号,则为负反馈。
2. 电压串联负反馈电路
- 电路结构:反馈信号取自输出电压(( U_f \propto U_o )),以串联方式叠加到输入回路。
- 基本框图:
输入信号 → 基本放大器 → 输出信号 ↑ ↓ └──反馈网络←┘ - 闭环增益公式:
[ A_f = \frac{A}{1 + A \cdot F} ]
其中:
( A ):开环电压增益,
( F ):反馈系数(通常由电阻分压网络决定)。
3. 负反馈对性能的影响
| 性能指标 | 开环状态 | 闭环负反馈状态 |
|---|---|---|
| 电压增益 | 高 | 降低,稳定性提高 |
| 输入电阻 | ( R_i ) | 增大(串联反馈) |
| 输出电阻 | ( R_o ) | 减小(电压反馈) |
| 通频带 | 窄 | 拓宽 |
| 非线性失真 | 大 | 减小 |
三、实验器材
| 名称 | 型号/参数 | 数量 |
|---|---|---|
| 直流稳压电源 | 0~30V 可调 | 1台 |
| 信号发生器 | 1Hz~1MHz | 1台 |
| 双踪示波器 | 20MHz | 1台 |
| 数字万用表 | — | 1块 |
| 三极管 | 9013 (NPN) | 1只 |
| 电阻 | 1kΩ, 2kΩ, 5.1kΩ 等 | 若干 |
| 电容 | 10μF, 47μF | 若干 |
| 电位器 | 10kΩ | 1只 |
| 面包板及连接线 | — | 1套 |
四、实验电路图
(实际实验需绘制具体电路,示例如下)
- 核心电路:
- 基本放大级:分压偏置式共射放大电路
- 反馈网络:电阻 ( R_f ) 连接输出端与基极
五、实验步骤
1. 搭建开环放大电路
- 按电路图焊接/搭建无反馈通路的基本放大电路(断开 ( R_f ))。
- 调节 ( V{CC} = +12V ),静态工作点 ( I{CQ} \approx 1.5mA )(测 ( V_E ) 计算)。
2. 开环性能测试
- 电压增益 ( A ):
输入 ( f = 1kHz )、( U_i = 5mV ) 正弦信号,示波器测量 ( U_o )(无失真),计算 ( A = U_o / U_i )。 - 输入电阻 ( R_i ):
输入端串联 ( R_s = 1kΩ ),测 ( U_s ) 和 ( U_i ),则 ( R_i = \frac{U_i}{U_s - U_i} R_s )。 - 输出电阻 ( R_o ):
空载测 ( U_{o(空)} ),接 ( RL = 2kΩ ) 测 ( U{o(带)} ),则 ( Ro = \left( \frac{U{o(空)}}{U_{o(带)}} - 1 \right) R_L )。 - 通频带测量:
保持 ( U_i ) 不变,改变信号频率,记录增益下降至 ( 0.707A ) 时的 ( f_L )(下限)和 ( f_H )(上限)。
3. 引入负反馈
- 接入反馈电阻 ( R_f = 10kΩ )(形成闭环)。
- 调整静态工作点:反馈可能影响 Q 点,微调使 ( I_{CQ} ) 稳定。
4. 闭环性能测试
重复步骤2,测量闭环增益 ( Af )、输入电阻 ( R{if} )、输出电阻 ( R_{of} )、通频带 ( BW_f )。
5. 观察非线性失真
- 开环:增大 ( U_i ) 至输出波形削顶,记录临界 ( U_i ) 值。
- 闭环:在相同 ( U_i ) 下观察波形是否改善。
六、实验数据记录
开环与闭环性能对比表
| 参数 | 开环(无反馈) | 闭环(负反馈) | 理论变化趋势 |
|---|---|---|---|
| 电压增益 | ( A = 120 ) | ( A_f = 30 ) | 下降 |
| 输入电阻 | ( R_i = 1.2kΩ ) | ( R_{if} = 4.5kΩ ) | 增大 |
| 输出电阻 | ( R_o = 3kΩ ) | ( R_{of} = 0.8kΩ ) | 减小 |
| 通频带 ( BW ) | ( 50Hz \sim 80kHz ) | ( 10Hz \sim 350kHz ) | 拓宽 |
| 临界失真输入电压 | ( U_i = 15mV ) | ( U_i = 50mV ) | 增大 |
七、实验结果分析
- 增益稳定性:
闭环增益 ( A_f \approx 30 ) 显著低于开环增益(120),符合公式 ( A_f \approx 1/F )(反馈系数 ( F = R_e / R_f \approx 0.033 ))。 - 输入/输出电阻:
- 串联反馈使 ( R{if} ) 增大至约4倍(理论值 ( R{if} = R_i (1 + AF) ))。
- 电压反馈使 ( R{of} ) 降低至约1/4(理论值 ( R{of} = R_o / (1 + AF) ))。
- 频带拓宽:
闭环通频带 ( BW_f \approx 340kHz ) 远宽于开环(130kHz),验证负反馈牺牲增益换取带宽。 - 失真抑制:
相同输入幅值下,闭环输出波形无削顶,证明负反馈改善非线性失真。
八、实验结论
- 负反馈显著降低电压增益,但提高稳定性、拓宽频带、减小失真。
- 电压串联负反馈增大输入电阻、减小输出电阻,适用于信号源内阻高或负载变化的场合。
- 实验结果与理论分析一致,验证负反馈“以性能换性能”的设计思想。
九、思考题
- 若反馈电阻 ( R_f ) 短路,电路会怎样?
→ 反馈消失,电路恢复开环状态,增益升高但性能恶化。 - 如何设计反馈量以平衡增益与带宽?
→ 增大 ( R_f ) 可降低反馈系数 ( F ),在增益与带宽间折衷。
十、注意事项
- 接线前断开电源,防止短路损坏器件。
- 测量频率特性时,需保持输入电压恒定。
- 若出现自激振荡(输出异常波形),在反馈网络中加入小电容补偿。
下载模板:点击下载实验报告Word版
注:实际实验中需替换电路图、具体数据及参数,并补充误差分析(如元件精度、仪器误差等)。
附:参考电路图(简图)
VCC (+12V)
│
Rc
│
├─→ Vo (输出)
│
BJT C │
基极←─Rb1─┤
输入Ui │ E
┌─Re─┴─GND
│
Rf (反馈电阻)
│
Vo (接至输出端)
如需根据具体实验平台(如Multisim仿真、实际面包板搭建) 定制详细报告,请提供更多参数要求!
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