《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于Protel 99 se的負(fù)反饋放大電路分析
邢國泉
摘要: 對開環(huán)和閑環(huán)放大電路進(jìn)行分析,利用Protel99se仿真軟件對電路的靜態(tài)工作點(diǎn)、瞬態(tài)特性、交流小信號進(jìn)行了分析。通過分析,說明了負(fù)反饋電路可以提高電路穩(wěn)定性,減少非線性失真,拓展通頻帶。Protel99se提供了高級模擬數(shù)字器件混合仿真功能,可以仿真由各種器件(例如TTL,CMOS,BJT等)構(gòu)成的電路。
Abstract:
Key words :

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,教學(xué)手段將變得日益豐富和多樣化,原來必須在實(shí)驗(yàn)室才能完成的實(shí)驗(yàn)及功能演示可以通過計(jì)算機(jī)在教室里面仿真出來,并可以映射在教室屏幕上。Protel 99 se具有豐富的仿真器件和齊全的仿真功能,使它能勝任大多數(shù)電路的仿真工作,構(gòu)成一個(gè)方便、界面友好的用戶環(huán)境;Protel 99 se的出現(xiàn)給電路分析提供了極大的方便。

1 典型電路
   
圖1為兩級共射放大電路,圖2為帶有電壓串聯(lián)負(fù)反饋的兩級共射放大電路,其反饋網(wǎng)絡(luò)由R11,C6,R4組成,它可構(gòu)成交流負(fù)反饋電路。



2 靜態(tài)工作點(diǎn)分析
    由于采用的是交流負(fù)反饋,理論上分析加入反饋網(wǎng)絡(luò)后電路的直流工作狀態(tài)應(yīng)該不變。在Protel 99 se平臺上,選擇Simulate下拉菜單,點(diǎn)擊Run項(xiàng),在*.sdf圖下方點(diǎn)擊Oprating Point就可顯示圖1和圖2電路的靜態(tài)工作點(diǎn),發(fā)現(xiàn)兩個(gè)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)是相同的,這與理論分析結(jié)果一致,如圖3所示。



3 瞬態(tài)特性分析
    設(shè)置信號源幅值為2 mV,頻率為1 kHz,在*.sdf圖下方點(diǎn)擊Transient Analysis就可顯示圖1和圖2電路的輸入/輸出波形圖。從圖4可看出,開環(huán)放大電路的輸出波形存在明顯的截止失真;從圖5可看出,在輸入信號幅值不變的情況下,加入負(fù)反饋后消除了非線性失真,并且從中可以算出閉環(huán)放大倍數(shù)為30,這與理論上分析的在深度負(fù)反饋的情況下閉環(huán)電路放大倍數(shù)相吻合。圖4和圖5清晰地顯示了信號傳遞過程V1→c1→b2→Vo的相位變化過程。

4 參數(shù)掃描分析
   
在Simulate下拉菜單中setup選擇ParameterSweep項(xiàng),選中反饋電阻R11起始值選為1 kΩ,終值選為10 kΩ,步長選為3 kΩ進(jìn)行分析,于是得到R11變化后的閉環(huán)輸出信號波形,如圖6所示。其中,Vo_p01,vo_p03,vo_p06,vo_p08分別顯示當(dāng)R1l=1 kΩ,4 kΩ,7 kΩ,10 kΩ閉環(huán)狀態(tài)下輸出信號波形圖,其放大倍數(shù)分別為12.5,30,50,62.5。從中可以發(fā)現(xiàn),隨著R11的增大,反饋系數(shù)越來越小,閉環(huán)系統(tǒng)漸漸退出深度負(fù)反饋狀態(tài),AF不再近似等于1/F。



5 交流小信號分析
   
改變電路中V1和V2的設(shè)置,在Simulate下拉菜單setup中選擇AC Small Signal Analysis項(xiàng),在*.sdf圖中就顯示出開環(huán)和閉環(huán)電路的AC Analysis圖。對比圖7和圖8可以發(fā)現(xiàn),閉環(huán)電路電壓放大倍數(shù)明顯減小,電路的通頻帶變寬,特別是高頻部分顯著拓寬。



6 結(jié)語
   
通過以上的各項(xiàng)分析,借助于Protel 99 se的仿真軟件,則不需購買電子元器件,也不需要示波器、毫伏表、信號源等實(shí)驗(yàn)儀器,就可以分析負(fù)反饋放大電路的多項(xiàng)性能指標(biāo),同時(shí)顯示出了負(fù)反饋對放大電路性能的改善,比如負(fù)反饋可以減小非線性失真,降低放大倍數(shù),擴(kuò)展頻帶;還可以很方便地進(jìn)行參數(shù)掃描分析,從而獲得反饋電阻不同情況下的輸出信號波形和閉環(huán)電壓放大倍數(shù)。
    Protel 99 se功能強(qiáng)大,還可進(jìn)行直流掃描分析、溫度掃描分析、噪聲分析、傳遞函數(shù)分析,蒙特卡羅分析。在實(shí)驗(yàn)過程中所能觀看的現(xiàn)象和測量的數(shù)據(jù)都能用Protel 99 se仿真實(shí)現(xiàn)。

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