基于Multisim的負反饋放大電路的仿真與實驗分析

姜海燕

（福州大學電氣工程與自動化學院，福州 350116）

基于Multisim的負反饋放大電路的仿真與實驗分析

姜海燕

（福州大學電氣工程與自動化學院，福州 350116）

負反饋放大電路是模擬電子技術重要的教學內容，利用Multisim軟件的仿真分析功能和實驗實踐相結合，研究負反饋對放大電路動態參數的影響，如提高放大倍數的穩定性、展寬頻帶等。把負反饋放大電路課堂教學、仿真分析及實驗實踐有機結合起來，使學生更好地了解引入負反饋的方法和負反饋對放大電路各項性能指標的影響。

負反饋；Multisim軟件；共射放大電路；仿真

0 引言

模擬電子技術是一門實踐性很強的課程，因此在模擬電子技術課程的教學中培養學生對電子線路的設計、分析和創新非常重要。負反饋放大電路是模擬電子技術重要的教學內容，在實用放大電路中，必須引入反饋以改善放大電路的性能[1]。Multisim軟件具有強大的電路分析功能，可用于模擬電子、數字電子等各類電路的仿真測試[2-5]。本文利用Multisim軟件的仿真和分析功能，采用Multisim進行負反饋放大電路的仿真并與實驗實踐相對照，研究負反饋對放大電路動態參數的影響，如提高放大倍數的穩定性、減小非線性失真及展寬頻帶等。把負反饋放大電路課堂教學、實踐教學與仿真分析有機結合起來，有助于學生從理論知識過度到實踐環節，使學生更好地了解引入負反饋的方法和負反饋對放大電路各項性能指標的影響。

1 兩級共射負反饋放大電路

負反饋放大電路如圖1所示，晶體管Q1和Q2組成兩級共射放大電路。圖中C1、C3和C5為耦合電容，C6和C4為旁路電容。RL為負載電阻，R13為反饋電阻。首先調節可調電阻RP1和RP2，使UC1為8V、UC2為6.5V，此時晶體管Q1和Q2分別工作在放大狀態。引入反饋電阻Rf后，在基本放大電路的基礎上把輸出部分電壓引入到輸入部分構成電壓串聯負反饋。根據深度負反饋的實質，引入負反饋后電路電壓放大倍數的計算公式為：

Au≈（RL+Re1）/RL=（2200+100）/100=23

圖1 兩級共射負反饋放大電路圖

2 負反饋對放大電路性能的影響

2.1 負反饋對放大電路放大倍數的影響

兩級共射放大電路輸入US=10mV,頻率為1KHz的正弦信號，用Multisim示波器測量基本放大電路不接負載的輸出UO和接負載UL見圖2（a）。兩級共射放大電路接入負反饋后，Multisim示波器測量反饋放大電路不接負載RL的輸出UO和接負載RL的輸出UL見圖（b）。

圖2 基本放大電路與負反饋放大電路的輸出UO和UL

圖2（a）中兩個通道均為1V/Div,（b）中為100mV/ Div，由圖可以看到基本放大電路輸出電壓帶負載后放大倍數減小較大，輸出電壓隨負載變化，引入電壓負反饋后放大電路輸出電壓基本不隨負載變化，輸出電壓穩定。記錄Multisim仿真Ui、UL等數據見表1所示。

表1 Multisim仿真輸出電壓數據

為了驗證數據在實驗室采用交流毫伏表測量Ui、UL等各點電壓數據見表2。

表2 實驗測試輸出電壓數據

由表1和表2可以看出Multisim仿真數據與實驗測得數據基本接近。在Multisim仿真中兩級共射放大引入電壓負反饋后，放大電路輸出電壓在穩定在120mV左右，電壓放大倍數為21與根據反饋網絡分析得到的放大倍數Au接近，引入電壓負反饋后電壓放大倍數降低，但提高了放大倍數的穩定性。

2.2 負反饋對放大電路通頻帶的影響

基本放大電路Multisim仿真幅頻特性和相頻特性見圖3，中頻帶放大倍數為49dB。

負反饋放大電路Multisim仿真幅頻特性和相頻特性見圖4，中頻帶放大倍數為26dB。

為了測量負反饋放大電路下限截止頻率fL和上限截止頻率fH，在幅頻特性圖上選取放大倍數比中頻帶下降3dB的頻率分別為下限截止頻率fL和上限截止頻率fH。

Multisim仿真得到基本放大電路和負反饋放大電路通頻帶數據見表3，從表中可以看到接入負反饋后通頻帶由基本放大電路的1MHz變為13.9MHz，通頻帶變寬。引入負反饋后，利用負反饋增益降低的特點，能使放大電路在更寬的頻率范圍內保持增益不變，因此放大電路接入負反饋展寬了頻帶。

表3 Multisim通頻帶仿真數據

圖3 基本放大電路幅頻特性和相頻特性

圖4 負反饋放大電路幅頻特性和相頻特性

圖5 負反饋放大電路fL的測量

圖6 負反饋放大電路fH的測量

圖7 基本放大電路輸出波形出現失真

圖8 負反饋放大電路輸出波形減小失真

2.3 負反饋減小非線性失真

Multisim仿真輸入正弦信號增大到US=35mV時用Multisim示波器觀察輸出波形出現失真，見圖7，接入負反饋后波形失真減小，見圖8。

由仿真圖可以看出引入負反饋后減小了失真。

3 結語

采用Multisim軟件的仿真和分析功能，進行負反饋放大電路的仿真并與實驗相對照，研究負反饋對放大電路動態參數的影響，如提高放大倍數的穩定性、展寬頻帶及減小失真等。把具有強大仿真分析功能的Multisim應用到教學和工程實踐當中，仿真分析及實驗實踐有機結合起來，有效地提高了學生對模擬電子電路的認知能力。

[1]華成英.清華大學電子學教研組.模擬電子技術基礎［M］.北京：高等教育出版社，2015.

[2]韋青燕,張天宏.基于Multisim的恒壓型熱線風速測量系統電路仿真分析[J].傳感技術學報,2015,28(4)：462-468.

[3]韋青燕.基于LabVIEW和Multisim的串聯校正實驗軟件平臺開發[J].實驗室研究與探索,2015,34(2)：128-131.

[4]李子強,呂輝,楊濤.基于Multisim的光電二極管頻率響應仿真分析[J].光通信研究,2014,(2)：32-34.

[5]代素梅,胡明明,張愛平.基于Multisim的三相電路特性仿真實驗[J].測控技術,2014,33(10)：129-132.

Abtract：

Negative feedback amplified circuit is an important teaching content for analog electronic technology,makes use of the combination of simulation analysis and experimental practice and studies the impact of negative feedback on the dynamic parameters of amplified circuit, e.g.improves the stability of amplification factor and spreads the band,etc.Combines the classroom teaching of negative feedback amplified circuit,simulation analysis and experimental practice to make the students have a better understanding of the introduction of negative feedback method and the impact of negative feedback on each performance index of amplified circuit.

Simulation and Analysis of Negative Feedback Amplified Circuit Based on Multisim

JIANG Hai-yan

（School of Electrical Engineering and Automation，Fuzhou University,Fuzhou 350116）

Negative Feedback;Multisim Software;Common Emitter Amplified Circuit;Simulation

1007-1423（2017）04-0069-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2017.04.015

姜海燕（1976-），女，山東煙臺人，副教授，研究方向為生物醫學檢測

2016-12-13

2017-01-15