鄭智耀

摘要：負(fù)反饋放大電路是電子電路中的重要內(nèi)容。本文闡述了反饋的基本概念及反饋的分類，并采用Muhisim仿真軟件，對電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行了仿真分析，深入研究了負(fù)反饋對放大電路動態(tài)參數(shù)的影響，如提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性、展寬頻帶等。

關(guān)鍵詞：反饋;仿真研究;電子電路;Muhisim軟件;電壓

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）13-0231-02

在電子電路中，反饋現(xiàn)象是普遍存在的，并且直接影響著電子電路的工作狀態(tài)和性能。負(fù)反饋在放大電路中應(yīng)用廣泛，在實(shí)用放大電路中引入負(fù)反饋后，電路的放大倍數(shù)降低了，但穩(wěn)定性得以提高，并且減小放大電路的非線形失真，拓寬電路的通頻帶，對輸入輸出電阻也有一定的影響。Muhisim軟件是一款電路仿真軟件，具有強(qiáng)大的電路分析功能，模擬電子、數(shù)字電子尤其是射頻電路等各類電路均可以用其進(jìn)行仿真測試。本文采用Multisim軟件對電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路進(jìn)行仿真和分析，直觀展示了負(fù)反饋在放大電路中的作用。

1反饋的定義

1.1反饋的基本概念

反饋是將放大器輸出信號（電壓或電流）的一部分或全部，回授到放大器輸人端與輸入信號進(jìn)行比較（相加或相減），并用比較所得的有效輸入信號去控制輸出，這就是放大器的反饋過程.凡是回授到放大器輸入端的反饋信號起加強(qiáng)輸入原輸入信號的，使輸人信號增加的稱正反饋。反之則是負(fù)反饋。連接輸入和輸出回路的網(wǎng)絡(luò)稱為反饋網(wǎng)絡(luò)。

2反饋的不同組態(tài)及典型應(yīng)用

在放大電路中一般都存在直流和交流分量。反饋類型是特指電路中交流負(fù)反饋的類型。根據(jù)反饋信號在輸出端的取樣方式不同，負(fù)反饋可分為電壓反饋和電流反饋;根據(jù)反饋信號在輸入端的連接方式不同，負(fù)反饋又分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。綜合來說，負(fù)反饋放大電路有四種基本組態(tài)：電壓串聯(lián)負(fù)反饋、電壓并聯(lián)負(fù)反饋、電流串聯(lián)負(fù)反饋、電流并聯(lián)負(fù)反饋。

放大電路必須設(shè)置合理的靜態(tài)工作點(diǎn)方能實(shí)現(xiàn)放大不失真。影響晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)的因素有很多，包括溫度，電源電壓的波動，元器件本身的特性參數(shù)離散性等，其中溫度更是放大電路考慮的重中之重，散熱的好壞直接影響了放大電路的性能。當(dāng)環(huán)境溫度變化引起管子參數(shù)變化時，會造成靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定，從而引起放大信號失真。如圖l所示為放大電路引入電流串聯(lián)負(fù)反饋后穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的例子。其中基極下偏置電阻Rb2可以使電源電壓經(jīng)Rb1與Rb2串聯(lián)分壓后為基極提供穩(wěn)定電壓UBQ，發(fā)射極電阻Re的作用是穩(wěn)定靜態(tài)工作電流Ieq，當(dāng)環(huán)境溫度上升，引起三極管集電極電流Icq增加，則Ieq流經(jīng)Re產(chǎn)生的電壓Ueq發(fā)射極隨之增加，由于基極電壓是電源電壓經(jīng)Rb1，Rb2分壓后的穩(wěn)定值，所以基極與發(fā)射極電位差減小，基極電流隨之減小，集電極電流也減小。所以該反饋電路具有穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的作用。

3負(fù)反饋放大電路的仿真分析

3.1負(fù)反饋對電壓增益的影響

如圖2所示單管共射電流串聯(lián)負(fù)反饋放大電路，設(shè)置輸入幅值Us=1mV、頻率為1KHz的正弦信號，分別在輸入、輸出端并入萬用表。當(dāng)兒開關(guān)往上打時，此時沒有負(fù)反饋。輸出電壓測量結(jié)果為29.33mV。因此，沒有反饋的電壓放大倍數(shù)：Au=UO/Ui=-41.5。當(dāng)J1開關(guān)往下打時，此時引入反饋電阻Re，輸出電壓測量結(jié)果為1.4mV。因此，引入反饋電路的放大倍數(shù)：Au=UO/Ui=-2。仿真結(jié)果表明，在放大電路中引人負(fù)反饋會使系統(tǒng)的電壓放大倍數(shù)明顯減小。

3.2負(fù)反饋對電壓放大倍數(shù)穩(wěn)定性的影響

加入負(fù)反饋后，閉環(huán)增益的相對變化量為開環(huán)增益相對量的1/（1+AF），即開環(huán)增益穩(wěn)定度相較閉環(huán)增益降低了，反饋越深，電路穩(wěn)定性越好。如圖3所示阻容耦合電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路，它是由兩個共射放大電路阻容耦合而成的兩級放大電路和級間反饋電路組成。設(shè)置信號源為幅值1my，頻率為1KHZ的交流信號。調(diào)節(jié)偏置電阻Rpl、Rp2，用示波器在輸出端觀察輸出波形，使電路工作在放大狀態(tài)。為了避免輸出波形失真，前級靜態(tài)點(diǎn)應(yīng)低于后級靜態(tài)工作點(diǎn)。設(shè)置信號源為幅值1mv，頻率為1KHZ的交流信號，分別在輸入輸出端并聯(lián)萬用表，用交流檔測量兩種負(fù)載情況下的開環(huán)和閉環(huán)的輸出電壓，如表l所示。

觀查表1數(shù)據(jù)可知，在放大電路引入了負(fù)反饋后，降低了放大倍數(shù)，不加負(fù)反饋時，輸出負(fù)載電阻減小時，輸出電壓也減小，放大器穩(wěn)定性差，引入負(fù)反饋后，負(fù)載電阻的改變不影響輸出電壓，即提高了放大電路的穩(wěn)定性。

3.3負(fù)反饋對線性失真的影響

仿真設(shè)置使輸人正弦信號幅值電壓增大到25mv時，用示波器觀察輸出波形，結(jié)果顯示輸出波形出現(xiàn)失真。見圖4。閉合s1，由電阻Rp3和電容c4引入負(fù)反饋，仿真結(jié)果顯示輸出信號波形失真減小，輸入輸出信號波形一致，見圖5。

3.4負(fù)反饋對輸入電阻和輸出電阻的影響

輸人電阻是從放大電路輸入端看進(jìn)去的等效電阻，是用來衡量放大器對信號源影響的一個陛能指標(biāo)。根據(jù)照歐姆定律，輸入電阻越大，表明放大器從信號源取的電流越小，放大器輸入端得到的信號電壓也越大，即信號源電壓衰減得越少。輸出電阻是從放大器輸出端看進(jìn)去的視在電阻。如果把放大器看成一個信號源，它就是信號源內(nèi)阻。輸出電阻用來衡量放大器帶負(fù)載能力的強(qiáng)弱。串聯(lián)負(fù)反饋增大輸入電阻，電壓負(fù)反饋減小輸出電阻。電壓串聯(lián)負(fù)反饋使輸出電阻減小，輸入電阻增大。以下是測量放大電路的輸人和輸出電阻。

仿真說明，在放大電路中引人電壓串聯(lián)負(fù)反饋，可以增大放大電路的輸入阻抗，減小放大電路的輸出阻抗。與理論分析的結(jié)果幾乎相同。

4結(jié)束語

本文論述了反饋的基本概念，采用Multisim軟件對基本共射放大電路和兩級阻容耦合負(fù)反饋放大電路進(jìn)行了仿真，研究了負(fù)反饋對放大電路動態(tài)參數(shù)的影響，如穩(wěn)定了靜態(tài)工作點(diǎn)，提高了放大倍數(shù)的穩(wěn)定性，改變了輸入輸出電阻（串聯(lián)反饋增加輸人電阻）及減小了非線性失真等。通過仿真軟件的應(yīng)用不僅使技術(shù)人員更加直觀和深入的掌握電子電路理論知識，而且還可以仿真故障點(diǎn)，便于電路分析和維護(hù)維修。