基于Multisim的负反馈放大电路的仿真与实验分析

姜海燕

（福州大学电气工程与自动化学院，福州 350116）

基于Multisim的负反馈放大电路的仿真与实验分析

姜海燕

（福州大学电气工程与自动化学院，福州 350116）

负反馈放大电路是模拟电子技术重要的教学内容，利用Multisim软件的仿真分析功能和实验实践相结合，研究负反馈对放大电路动态参数的影响，如提高放大倍数的稳定性、展宽频带等。把负反馈放大电路课堂教学、仿真分析及实验实践有机结合起来，使学生更好地了解引入负反馈的方法和负反馈对放大电路各项性能指标的影响。

负反馈；Multisim软件；共射放大电路；仿真

0 引言

模拟电子技术是一门实践性很强的课程，因此在模拟电子技术课程的教学中培养学生对电子线路的设计、分析和创新非常重要。负反馈放大电路是模拟电子技术重要的教学内容，在实用放大电路中，必须引入反馈以改善放大电路的性能[1]。Multisim软件具有强大的电路分析功能，可用于模拟电子、数字电子等各类电路的仿真测试[2-5]。本文利用Multisim软件的仿真和分析功能，采用Multisim进行负反馈放大电路的仿真并与实验实践相对照，研究负反馈对放大电路动态参数的影响，如提高放大倍数的稳定性、减小非线性失真及展宽频带等。把负反馈放大电路课堂教学、实践教学与仿真分析有机结合起来，有助于学生从理论知识过度到实践环节，使学生更好地了解引入负反馈的方法和负反馈对放大电路各项性能指标的影响。

1 两级共射负反馈放大电路

负反馈放大电路如图1所示，晶体管Q1和Q2组成两级共射放大电路。图中C1、C3和C5为耦合电容，C6和C4为旁路电容。RL为负载电阻，R13为反馈电阻。首先调节可调电阻RP1和RP2，使UC1为8V、UC2为6.5V，此时晶体管Q1和Q2分别工作在放大状态。引入反馈电阻Rf后，在基本放大电路的基础上把输出部分电压引入到输入部分构成电压串联负反馈。根据深度负反馈的实质，引入负反馈后电路电压放大倍数的计算公式为：

Au≈（RL+Re1）/RL=（2200+100）/100=23

图1 两级共射负反馈放大电路图

2 负反馈对放大电路性能的影响

2.1 负反馈对放大电路放大倍数的影响

两级共射放大电路输入US=10mV,频率为1KHz的正弦信号，用Multisim示波器测量基本放大电路不接负载的输出UO和接负载UL见图2（a）。两级共射放大电路接入负反馈后，Multisim示波器测量反馈放大电路不接负载RL的输出UO和接负载RL的输出UL见图（b）。

图2 基本放大电路与负反馈放大电路的输出UO和UL

图2（a）中两个通道均为1V/Div,（b）中为100mV/ Div，由图可以看到基本放大电路输出电压带负载后放大倍数减小较大，输出电压随负载变化，引入电压负反馈后放大电路输出电压基本不随负载变化，输出电压稳定。记录Multisim仿真Ui、UL等数据见表1所示。

表1 Multisim仿真输出电压数据

为了验证数据在实验室采用交流毫伏表测量Ui、UL等各点电压数据见表2。

表2 实验测试输出电压数据

由表1和表2可以看出Multisim仿真数据与实验测得数据基本接近。在Multisim仿真中两级共射放大引入电压负反馈后，放大电路输出电压在稳定在120mV左右，电压放大倍数为21与根据反馈网络分析得到的放大倍数Au接近，引入电压负反馈后电压放大倍数降低，但提高了放大倍数的稳定性。

2.2 负反馈对放大电路通频带的影响

基本放大电路Multisim仿真幅频特性和相频特性见图3，中频带放大倍数为49dB。

负反馈放大电路Multisim仿真幅频特性和相频特性见图4，中频带放大倍数为26dB。

为了测量负反馈放大电路下限截止频率fL和上限截止频率fH，在幅频特性图上选取放大倍数比中频带下降3dB的频率分别为下限截止频率fL和上限截止频率fH。

Multisim仿真得到基本放大电路和负反馈放大电路通频带数据见表3，从表中可以看到接入负反馈后通频带由基本放大电路的1MHz变为13.9MHz，通频带变宽。引入负反馈后，利用负反馈增益降低的特点，能使放大电路在更宽的频率范围内保持增益不变，因此放大电路接入负反馈展宽了频带。

表3 Multisim通频带仿真数据

图3 基本放大电路幅频特性和相频特性

图4 负反馈放大电路幅频特性和相频特性

图5 负反馈放大电路fL的测量

图6 负反馈放大电路fH的测量

图7 基本放大电路输出波形出现失真

图8 负反馈放大电路输出波形减小失真

2.3 负反馈减小非线性失真

Multisim仿真输入正弦信号增大到US=35mV时用Multisim示波器观察输出波形出现失真，见图7，接入负反馈后波形失真减小，见图8。

由仿真图可以看出引入负反馈后减小了失真。

3 结语

采用Multisim软件的仿真和分析功能，进行负反馈放大电路的仿真并与实验相对照，研究负反馈对放大电路动态参数的影响，如提高放大倍数的稳定性、展宽频带及减小失真等。把具有强大仿真分析功能的Multisim应用到教学和工程实践当中，仿真分析及实验实践有机结合起来，有效地提高了学生对模拟电子电路的认知能力。

[1]华成英.清华大学电子学教研组.模拟电子技术基础［M］.北京：高等教育出版社，2015.

[2]韦青燕,张天宏.基于Multisim的恒压型热线风速测量系统电路仿真分析[J].传感技术学报,2015,28(4)：462-468.

[3]韦青燕.基于LabVIEW和Multisim的串联校正实验软件平台开发[J].实验室研究与探索,2015,34(2)：128-131.

[4]李子强,吕辉,杨涛.基于Multisim的光电二极管频率响应仿真分析[J].光通信研究,2014,(2)：32-34.

[5]代素梅,胡明明,张爱平.基于Multisim的三相电路特性仿真实验[J].测控技术,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，山东烟台人，副教授，研究方向为生物医学检测

2016-12-13

2017-01-15