负反馈放大电子电路设计与原理精析

　　随着计算机技术的不断发展，教学手段将变得日益丰富和多样化，原来必须在实验室才能完成的实验及功能演示可以通过计算机在教室里面仿真出来，并可以映射在教室屏幕上。丰富的仿真器件和齐全的仿真功能，使它能胜任大多数电路的仿真工作，构成一个方便、界面友好的用户环境；出现给电路分析提供了极大的方便。

　　典型电路

　　图1为两级共射放大电路，图2为带有电压串联负反馈的两级共射放大电路，其反馈网络由R11，C6，R4组成，它可构成交流负反馈电路。

　　

　　静态工作点分析

　　由于采用的是交流负反馈，理论上分析加入反馈网络后电路的直流工作状态应该不变。在Protel 99 se平台上，选择Simulate下拉菜单，点击Run项，在*．sdf图下方点击Oprating Point就可显示图1和图2电路的静态工作点，发现两个电路的静态工作点是相同的，这与理论分析结果一致，如图所示。

　　

　　瞬态特性分析

　　设置信号源幅值为2 mV，频率为1 kHz，在*．sdf图下方点击Transient Analysis就可显示图1和图2电路的输入／输出波形图。从图4可看出，开环放大电路的输出波形存在明显的截止失真；从图5可看出，在输入信号幅值不变的情况下，加入负反馈后消除了非线性失真，并且从中可以算出闭环放大倍数为30，这与理论上分析的在深度负反馈的情况下闭环电路放大倍吻合。图4和图5清晰地显示了信号传递过程V1→c1→b2→Vo的相位变化过程。

　　

　　参数扫描分析

　　在Simulate下拉菜单中setup选择ParameterSweep项，选中反馈电阻R11起始值选为1 kΩ，终值选为10 kΩ，步长选为3 kΩ进行分析，于是得到R11变化后的闭环输出信号波形，如图6所示。其中，Vo_p01，vo_p03，vo_p06，vo_p08分别显示当 R1l=1 kΩ，4 kΩ，7 kΩ，10 kΩ闭环状态下输出信号波形图，其放大倍数分别为12．5，30，50，62．5。从中可以发现，随着R11的增大，反馈系数越来越小，闭环系统渐渐退出深度负反馈状态，AF不再近似等于1／F。

　　

　　交流小信号分析

　　改变电路中V1和V2的设置，在Simulate下拉菜单setup中选择AC Small Signal Analysis项，在*．sdf图中就显示出开环和闭环电路的AC Analysis图。对比图7和图8可以发现，闭环电路电压放大倍数明显减小，电路的通频带变宽，特别是高频部分显著拓宽。

　　

　　通过以上的各项分析，借助于仿真软件，则不需购买电子元器件，也不需要示波器、毫伏表、信号源等实验仪器，就可以分析负反馈放大电路的多项性能指标，同时显示出了负反馈对放大电路性能的改善，比如负反馈可以减小非线性失真，降低放大倍数，扩展频带；还可以很方便地进行参数扫描分析，从而获得反馈电阻不同情况下的输出信号波形和闭环电压放大倍数。