实验十五、交流负反馈对放大倍数稳定性的影响_负反馈对放大器增益稳定性的影响实验-优快云博客

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本文探讨了负反馈如何影响电压串联负反馈放大电路的电压放大倍数稳定性。通过仿真电路，比较了不同反馈电阻Rf2值下，开环和闭环电压放大倍数的变化，结果显示负反馈能显著提高放大倍数的稳定性。具体表现为闭环放大倍数的变化远小于开环放大倍数的变化，验证了负反馈在电路稳定性中的作用。

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一、题目

负反馈对电压串联负反馈放大电路电压放大倍数稳定性的影响。

二、仿真电路

仿真电路如图1所示。采用虚拟集成运放，运放 $U 1$ 、 $U 2$ 分别引入了局部电压并联负反馈，其闭环电压放大倍数分别为 $Auf1≈−Rf1/R1A_{uf1}\approx-R_{f1}/R_1$ ， $Auf2≈−Rf2/R2A_{uf2}\approx-R_{f2}/R_2$ ，可以认为该负反馈放大电路中基本放大电路的放大倍数 $A≈Auf1Auf2(1)A\approx A_{uf1}A_{uf2}\kern 40pt(1)$ 整个电路引入了级间电压串联负反馈，闭环电压放大倍数 $Auf≈Auf1Auf21+Auf1Auf2F，F=RR+Rf(2)A_{uf}\approx\frac{A_{uf1}A_{uf2}}{1+A_{uf1}A_{uf2}F}，F=\frac{R}{R+R_f}\kern 20pt(2)$ 在这里插入图片描述 $电压串联负反馈图1\,\,电压串联负反馈$

三、仿真内容

分别测量 $kΩR_{f2}=100\,\textrm{kΩ}$ 和 $kΩ10\,\textrm{kΩ}$ 时的 $A_{uf}$ 。从示波器可读出输出电压的幅值，得到电压放大倍数的变化。

四、仿真结果

仿真结果如下表所示

信号源峰值 $U_{ip}$ / mV	反馈电阻 $R_{f2}$ /kΩ	运放 $U 2$ 输出电压峰值 $U_{op}$ /mV	闭环电压放大倍数 $A_{uf}$	电压放大倍数 $A_{uf1}$	电压放大倍数 $A_{uf2}$	开环电压放大倍数
10	100	981.279	98.1	-100	-100	$10^4$
10	10	900.964	90.1	-100	-10	$10^3$

五、结论

（1）由上表可知，当 $R_{f2}$ 从 $kΩ100\,\textrm{kΩ}$ 变为 $kΩ10\,\textrm{kΩ}$ 时，电路的开环电压放大倍数变化量 $ΔA/A=(103−104)/104=−0.9\Delta A/A=(10^3-10^4)/10^4=-0.9$ ，闭环电压放大倍数变化量 $ΔAuf/Auf=(90.1−98.1)/98.1≈−0.082\Delta A_{uf}/A_{uf}=(90.1-98.1)/98.1\approx-0.082$ ， $∣ΔAuf/Auf∣<<∣ΔA/A∣|\Delta A_{uf}/A_{uf}|<<|\Delta A/A|$ 。由此说明负反馈提高了放大倍数的稳定性。
（2）由式（1），可知 $R_{f2}$ 从 $kΩ100\,\textrm{kΩ}$ 变为 $kΩ10\,\textrm{kΩ}$ 时，开环电压放大倍数 $A$ 从 $10^4$ 变为 $10^3$ ，由式（2）可知，闭环放大倍数 $A_{uf}$ 分别为 $99$ 和 $90.9$ ，与仿真结果近似。
（3）当开环电压放大倍数 $A$ 由 $10^4$ 变为 $10^3$ 时，闭环电压放大倍数变化量的计算结果为 $ΔAufAuf=(1031+103⋅F−1041+104⋅F)/(1041+104⋅F)≈−0.082\displaystyle\frac{\Delta A_{uf}}{A_{uf}}=(\frac{10^3}{1+10^3\cdot F}-\frac{10^4}{1+10^4\cdot F})/(\frac{10^4}{1+10^4\cdot F})\approx-0.082$ ，与仿真结果相同。