实验六 多级放大器的频率补偿和反馈Word文档格式.docx
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若输入信号的直流电压为2V,通过仿真得到图1中得节点1,2和3的直流工作电压。
V
(1)
V
(2)
V(3)
14.42956V
14.42958V
8.38849V
若输出级PNP管只用差分对管U3的一只管子,则放大器的输出直流电压为多少?
给出U3种采用两只管子的原因。
14.41222V
7.0707V
可见采用单管后,输出直流电压V(3)减小;
而采用两只管子能提高直流工作点,并使工作点更稳定。
2.多级放大器的基本电参数仿真。
实验任务:
差模增益及放大器带宽
将输入信号V2和V3的直流电压设置为2V,AC输入幅度设为0.5V,相差180,采用AC分析得到电路的低频差模增益Avd1,并提交输出电压V(3)的幅频特性和相频特性的仿真结果。
在幅频特性中标出上限频率,相频特性中标出0dB的相位。
Avd1==93.3897dB=46718.08
可知fH=1.3574kHz,φ(0dB)=
共模增益
将输入信号V2和V3的直流电压设为2V,AC输入幅度设为0.5V,相位相同。
AC分析得到低频共模增益Avc,结合中得仿真结果得到电路的共模抑制比KCMR,并提交幅频特性仿真图。
仿真得,Avc=-6.61dB=0.4671
KCMR==100017.3
差模输入阻抗
V2、V3设为2V,AC输入幅度0.5V,相差180,AC分析,用表达式Rid=得到Rid。
提交Rid随频率变化曲线图。
标出100Hz的阻抗值。
Rid=94.5860dB=53.62kΩ
输出阻抗
如下图V2、V3直流电压设为2V,AC幅度为0,V4的AC幅度设为1,AC分析。
得到输出阻抗Ro随频率变化曲线,并标出100Hz处的阻抗值。
100Hz处Ro=32.68kΩ。
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R。
至少为多少才可忽略负载影响?
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?
若后级放大器输入阻抗较低,可以在前级放大器的输出端并联电阻以减小其输出阻抗。
3.多级放大器的频率补偿
简单电容补偿
按图1所示电路,将输入信号V2和V3的直流电压设为2V,AC输入幅度设为0.5V,找出电路主极点位置,采用简单电容补偿方法进行频率补偿,仿真得到最少补偿电容值,使得单位增益处相位不低于,提交补偿后V(3)的幅频特性相频特性曲线,标出fH和增益为0dB时的相位。
产生第一个极点角频率的节点一般是电路中阻抗最高的节点,本图中为输出端。
因此补偿电容接在输出电压与地之间。
单位增益即增益=1=0dB。
仿真得,最小Cφ为3.5μF。
输出电压幅频相频特性如下。
上限频率为1.9297Hz。
0dB相位为。
简单密勒补偿
按图3设计电路,得到最小补偿电容值,使得V(3)在单位增益处相位不低于,提交补偿后V(3)的幅频特性相频特性曲线,标出fH和增益为0dB时的相位。
若要求输出电压为V(9),补偿后相位要求相同,AC仿真得到所需要的最小补偿电容。
●输出电压为V(3)的幅频特性相频特性曲线:
上限频率为223.3064Hz。
得到的C1=115pF。
●输出电压为V(9)的幅频特性相频特性曲线:
可知上限频率为138.9495Hz。
得到的C1=202pF。
4.反馈放大器
将输入信号V2直流工作电压设为0V,AC输入幅度设为1V,AC仿真,得到V(3)的幅频特性曲线和相频特性曲线,并在图上fH。
可知fH=2.1499MHz。
按图2中的分析方法,得到输出阻抗随频率变化曲线,标注100Hz处的值,与未世家负反馈的输出阻抗对照,解释变化。
V2的AC幅度设为0,V4的AC幅度设为1.仿真得到输出电阻随频率变化曲线。
其中
100Hz时,Rof=12.143=4.05Ω。
对比与没加补偿的电路(去掉R3):
可见100Hz时Ro=47.607=240.0Ω。
加了电压负反馈的电路与没有加的电路对比,输出阻抗大大减小。
本图为电压负反馈,,因此反馈越深,输出阻抗越小。
R2=10Ω,R3=100Ω,R4=0.1Ω,重复;
同时按图4中V2设置条件瞬态仿真,得到
V(3)的波形,观察波形是否失真,并解释。
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。
V(3)瞬时波形:
显然有失真。
这可能是因为R2、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。
若图4反馈放大器电路改为单个15V电源供电,存在什么问题?
如何修改?
存在的问题:
基极和发射级之间电压不够导致U2无法工作在放大区。
解决方法:
在R2与地间串联大电阻R5,增大R2+R5的分压,进而增大基极电压,增大VBE。
此外,这样还会使更多额外功率耗费在R5上。
因此采用正负电源是更好的方法。
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