基于Multisim的負(fù)反饋放大電路分析

在許多放大電路中，幾乎都需要加入反饋，用以改良放大電路的特性。一般都是以負(fù)反饋居多， 犧牲放大倍數(shù)換來性能的穩(wěn)定，負(fù)反饋是提高放大電路性能的重要手段，廣泛用于放大電路和反饋控制系統(tǒng)當(dāng)中。

1模仿真軟件 Multisim 介紹

Multisim 是 美 國(guó) NI 有限公司推出 的 以Windows 為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于一般的電路分析。它包括了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。操作者可以使用 Multisim 繪制電路原理圖，并對(duì)電路進(jìn)行仿真。Multisim 提煉了 SPICE 仿真的復(fù)雜內(nèi)容，這樣操作者無需懂得深入的 SPICE 技術(shù)就可以很快地進(jìn)行仿真和分析新的設(shè)計(jì)，這也使其更適合高職教育。通過 Multisim 和虛擬儀器技術(shù)，操作者可以完成從理論到仿真驗(yàn)證再到創(chuàng)新設(shè)計(jì)這樣一個(gè)完整的流程。

2負(fù)反饋放大電路的分析

2.1理論分析

負(fù)反饋放大電路是由基本放大電路 A 和反饋回路 F 組成，前者的主要作用的放大信號(hào)，后者的主要作用是傳輸反饋信號(hào)。整個(gè)電路使得輸入信號(hào)ui 與反饋信號(hào) uf 疊加之后，凈輸入信號(hào) uid 減少，這樣的電路路稱為負(fù)反饋電路，如圖 1 所示。

圖 1 負(fù)反饋框圖

當(dāng)存在反饋回路 F 時(shí)，整個(gè)電路的放大倍數(shù)：

當(dāng)沒有反饋回路 F 時(shí)，整個(gè)電路相當(dāng)于開環(huán)，放大倍數(shù)：

A 和 F 的數(shù)值均是大于 0 的，所以就可以得出 A 負(fù)反饋＞A 無反饋，即引入負(fù)反饋后放大倍數(shù)減少了，但增益的穩(wěn)定性提高了 1+AF 倍。

2.2仿真分析

2.2.1Multisim 電路圖

選取兩級(jí)負(fù)反饋放大電路為例進(jìn)行測(cè)試分析， 電路如圖 2 所示，要求合理選取靜態(tài)工作點(diǎn) Q，對(duì)比存在負(fù)反饋和不存在負(fù)反饋兩種情況下的放大倍數(shù)、頻率特性、非線性失真、通頻帶寬度的相應(yīng)變化。 當(dāng)開關(guān) S1 閉合時(shí)，存在反饋支路，形成負(fù)反饋放大電路；當(dāng)開關(guān) S1 斷開時(shí)，不存在反饋支路，不構(gòu)成負(fù)反饋放大電路。

圖 2 負(fù)反饋放大電路圖

2.2.2測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)相應(yīng)的數(shù)據(jù)

靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)是在不考慮交流電源作用下測(cè)得的三極管三個(gè)電極的電壓電流數(shù)據(jù)，因此需要先將上述電路圖中的交流電源 V1 用導(dǎo)線短接，然后再測(cè)量三極管 Q1、Q2 相應(yīng)的靜態(tài)數(shù)據(jù)，具體數(shù)值如表 1 所示。通過表 1 對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，不論開關(guān)閉合與否，即不管電路此時(shí)是否存在反饋，

兩個(gè)三極管對(duì)應(yīng)的靜態(tài)工作點(diǎn)均不發(fā)生改變。

表 1 靜態(tài)工作點(diǎn)相應(yīng)數(shù)據(jù)

容易得出三極管 Q1 和 Q2 的放大倍數(shù)分別為：

2.2.3 輸入、輸出波形圖

示波器 XSC1 的 A 通道測(cè)量輸出電壓 V6 的波形，B 通道測(cè)量輸入電壓 V1 的波形。當(dāng)開關(guān) S1 閉合（反饋），當(dāng)開關(guān) S2斷開（不存在反饋），其輸入輸出波形對(duì)比分別如圖 3、圖 4 所示

圖 3 負(fù)反饋波形 圖 4 無反饋波形

通過對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，存在負(fù)反饋時(shí)候的輸入輸出波形明顯重合度更好，幾乎沒有相位差，而無反饋的時(shí)候，輸入輸出波形存在明顯相位差，具有較大的失真。

通過波形圖可以找出交流電壓放大倍數(shù)分別為：A 負(fù)反饋=10，A 無反饋=91.3

總結(jié)可以得出：負(fù)反饋放大電路可以較好的減小非線性失真，但是負(fù)反饋的交流放大倍數(shù)此時(shí)減小了。

2.2.4觀察幅頻特性曲線

選取電壓 V6 和電壓 V1 來觀察相應(yīng)的幅頻特性曲線，結(jié)果分別為圖 5、圖 6 所示。

圖 5 可以看出在頻率為 104Hz~2.5MHz 具有較好的放大屬性，而圖 6 在頻率為 785Hz~366kHz 具有較好的放大屬性。

可以得出：負(fù)反饋放大電路比無反饋放大電路的適用頻率范圍更廣，即通頻帶拓寬了。

圖 5 負(fù)反饋幅頻特性分析 圖 6 無反饋幅頻特性分析