基于Multisim的负反馈放大电路研究

梁丽

摘 要 介绍Multisim仿真软件的功能及特点，并以负反馈放大电路为例，阐述采用Multisim对电路进行实验仿真的过程。

关键词 Multisim；反馈放大电路；电路分析；仿真

中图分类号：TP391.9 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2017）18-0037-03

1 前言

Multisim是一个全开放性的仿真实验平台，可以实现各种电路的虚拟实验，对电路进行全面的仿真分析和设计。Multisim的特点包括：操作界面人性化，元器件库规模庞大（如模拟和数字器件、微机接口元件、射频元件等），虚拟仪表种类齐全（如函数信号发生器、数示波器、波特图仪等），仿真分析功能强大（如直流静态工作点分析、交流分析、失真度分析等），电路修改调试方便。下面以负反馈放大电路为例，阐述采用Multisim对电路进行实验仿真的过程。

2 电压串联负反馈电路

在实用放大电路中，为了改善放大电路的动态性能，几乎都要引入交流负反馈，交流负反馈有电压串联、电流串联、电压并联、电流并联四种组态。在图1所示的两级阻容耦合放大电路中，电阻Rf跨接在输出端与三极管T1发射极之间，从而把输出电压uo的一部分引回到输入端，在电阻Re1上形成反馈电压uf。从输出端看，反馈量取自输出电压；从输入端看，反馈量与输入量以电压方式相加减。经瞬时极性法判断，电路中引入的是电压串联负反馈[1]。

3 负反馈放大电路的分析

分析静态工作点 静态工作点是否合适，对放大电路的性能和输出波形有很大的影响。由于耦合电容的隔直作用，各级之间的工作点相互独立、互不影响。前级的输出幅度小，波形不易失真，工作点设置应低一些，为此取UCQ1=

8 V；后级的输入幅度已较大，为使输出幅度大、失真小，静态工作点应选在交流负载线的中点。根据图1所示的电路参数（取UCES=1 V），联立求解下列三式，即可求出工作点位于交流负载线中点时的UCQ2=6.64 V。

UCEQ2=UCC-ICQ2（Rc2+Re2） ①

UCEQ2=ICQ2[Rc2//（Re1+Rf）//RL]+UCES ②

UCQ2=UCC-ICQ2Rc2 ③

设置静态工作点 电路中显示各节点如图2所示，执行Simulate/Analysis/DC Operating Point菜单命令，添加要分析的节点，单击Simulate按钮，调整电位器RP1，使UCQ1=

8 V；调整电位器RP2，使UCQ2=6.64 V。静态工作点测试结果如图2所示。由各节点的电压值可判断，各级三极管均工作在放大区。

测量电压放大倍数 信号源设定为幅值10 mV、频率1 kHz

的正弦波。打开仿真开关，双击示波器图标，设置示波器各按钮，可用示波器来显示多通道电信号随时间变化的波形，测量电信号的幅度、频率和相位等。有反馈时的输入、输出波形如图3所示，可以看出输入波形与输出波形同相位。移动垂直光标至波形峰值位置，可测出输入电压幅值为Uim=9.998 mV，输出电压幅值为Uom=99.717 mV，计算放大电路的电压放大倍数为Auf=Uom/Uim=9.97。

测量频率特性 双击波特图仪图标，设置波特图仪各按钮，观察放大电路的频率特性。有反馈时的幅频特性如图4所示，用垂直光标测量中频段电压放大倍数为Aum=

19.976 dB；移动垂直光标，可测量电压放大倍数下降3 dB时对应的截止频率，其中下限截止频率为fL≈3.59 Hz，上限截止频率为fH≈3.68 MHz，上限截止频率与下限截止频率的差值即为电路的通频带：BW=fH-fL。

4 基本放大电路的分析

在图1所示负反馈放大电路中，去掉反馈作用，考虑反馈网络的负载效应，即可得到图5所示基本放大电路。做法如下：

1）输出端为电压负反馈，将负反馈放大电路的输出端交流短路，则Rfi=Rf并联在Re1上；

2）输入端为串联负反馈，将负反馈放大电路的三极管T1发射极开路，则Rfo=Re1+Rf并联在RL上。

无反馈时的静态工作点设置方法和数值与负反馈放大电路完全相同。

无反馈时的输入、输出波形如图6所示，移动垂直光标至波形峰值位置，可测出输入电压幅值为Uim=9.998 mV，

输出电压幅值为Uom=1.026 V，计算放大电路的电压放大倍数为Au=Uom/Uim=102.6。

無反馈时的幅频特性如图7所示。用垂直光标测量中频段电压放大倍数为Aum=40.578 dB，移动垂直光标，可测出下限截止频率为fL≈38.30 Hz，上限截止频率为fH≈

303.40 kHz。

5 负反馈对放大电路性能的影响

由开环放大倍数Au和闭环放大倍数Auf，可求出反馈深度为1+AuFuu=Au/Auf≈10.3。通过仿真实验可知，放大电路中引入负反馈后，虽然它使放大倍数降低，但改善了电路多方面的性能，如可以稳定放大倍数，改变输入电阻（如串联反馈增大输入电阻）和输出电阻（如电压反馈减小输出电阻），展宽通频带（即下限截止频率减小，上限截止频率增大），减小非线性失真等。引入不同组态负反馈对放大电路性能的影响不尽相同，在实用电路中应根据需求引入合适组态的负反馈。

参考文献

[1]赵淑范，王宪伟.电子技术实验与课程设计[M].北京：清华大学出版社，2006.endprint