借助Multisim 10仿真的負(fù)反饋放大電路

　　本文借助Multisim 10的仿真平臺(tái)，用Multisim仿真分析阻容耦合負(fù)反饋放大電路，研究加入負(fù)反饋后對放大電路放大倍數(shù)和電路參數(shù)的影響，比較幅頻和相頻的變化，對研究設(shè)計(jì)帶負(fù)反饋的放大電路具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。

　　1 Multisim 仿真軟件與特點(diǎn)

　　1.1 Multisim 仿真軟件

　　Multisim 軟件是加拿大圖像交互技術(shù)公司IIT公司推出的專門用于電路仿真和設(shè)計(jì)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件。其前身是電子工作平臺(tái)EWB,從EWB 6.0 版本開始，公司對軟件做了大規(guī)模的改動(dòng)，升級(jí)后軟件功能更為強(qiáng)大，被美國NI 公司收購后，更名為NI Multisim ，而V10.0 是其(National Instruments,NI)最新推出的Multisim 新版本。相對于Protel等其他EDA 軟件，它具有更加形象直觀的人機(jī)交互界面，特別是其儀器儀表庫中的各儀器儀表與操作真實(shí)實(shí)驗(yàn)中的實(shí)際儀器儀表完全沒有兩樣，但它對模/數(shù)電路的混合仿真功能卻毫不遜色，幾乎能夠100%地仿真出真實(shí)電路的結(jié)果。

　　1.2 Multisim 仿真軟件特點(diǎn)

　　(1)直觀的窗口界面：菜單欄(Menu Bar)、工具欄(Toolbar)、設(shè)計(jì)欄(Design Toolbox)、元器件欄(Components Toolbar)、儀器欄(Instruments Toolbar)、電路編輯窗口(Workspace)等部分組成，如圖1所示。

　　(2)Multisim 有龐大的元器件和豐富的虛擬儀器庫。諸如基本元件(Basic)、信號(hào)源(Sources)、模擬集成電路(Analog)、數(shù)字集成電路(Misc Digital)、可以從Design 工具欄轉(zhuǎn)換到Instruments 工具欄，或用菜單命令(Simulation/instrument)選擇這些儀表。

　　(3)Multisim 強(qiáng)大的分析功能，可以完成電路的瞬態(tài)分析、穩(wěn)態(tài)分析、時(shí)域和頻域分析、元器件的線性和非線性分析、失真分析、直流掃描分析、參數(shù)掃描分析、以幫助設(shè)計(jì)人員分析電路的性能。

　　圖1 Multisim 10界面

　　2 Multisim 仿真的負(fù)反饋放大電路

　　2.1 理論分析

　　所謂反饋，就是將放大電路輸出信號(hào)(電壓或電流)的一部分或全部，通過反饋網(wǎng)絡(luò)反送到輸入端(或輸入回路)，使放大電路凈輸入信號(hào)是外加輸入信號(hào)和反饋信號(hào)疊加的結(jié)果，從而影響放大電路性能的過程。

　　放大電路的輸出與輸入之間沒有聯(lián)系即斷開的這種接法稱為開環(huán)接法。加入反饋的放大所示電路、輸出與輸入之間形成閉合環(huán)路這種接法稱為閉環(huán)接法。反饋放大電路由基本放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)兩部分組成，前者的主要功能是放大信號(hào)，后者的主要功能是傳輸反饋信號(hào)。

　　當(dāng)靜態(tài)時(shí)，放大電路的直流輸出電流ICQ,利用發(fā)射極電流IEQ(IEQ≈ICQ)在發(fā)射極電阻Re上產(chǎn)生反饋電壓Uf，Uf=IEQRe 送回到電路的輸入端基極，與輸入端的固定電位UB串聯(lián)疊加，從而改變了輸入電壓UBEQ的大小，使ICQ趨于穩(wěn)定，這種反饋方式屬于直流負(fù)反饋。動(dòng)態(tài)時(shí)，其中的交流電流ie 通過發(fā)射極旁路電容Ce 直接到放大電路的公共端-“地”端，因此發(fā)射極電阻Re對交流信號(hào)沒有反饋?zhàn)饔谩?/p>

　　2.2 實(shí)踐與仿真分析

　　在反饋放大電路中，若反饋結(jié)果是加強(qiáng)了閉環(huán)放大電路輸人信號(hào)Xi的作用，使基本放大電路的凈輸人信號(hào)Xd增加，稱為正反饋;若反饋結(jié)果抵消了閉環(huán)放大電路輸入信號(hào)Xi 作用，使基本放大電路的凈輸人信號(hào)Xd 減小，稱為負(fù)反饋。

　　這里著重討論負(fù)反饋對電路性能的影響的某種性能。如圖2是兩級(jí)放大電路引入負(fù)反饋后的仿真電路。

　　其中，由電容C5,R9 組成的就是反饋到輸出電容C3的負(fù)反饋電路。如圖3和圖4是分別將加入負(fù)反饋和去掉負(fù)反饋電路后得到的仿真圖像。

　　圖2 兩極放大電路引入負(fù)反饋后的仿真電路

　　圖3 加入負(fù)反饋仿真波形[!--empirenews.page--]

　　圖4 去掉負(fù)反饋的仿真波形

　　估算：兩級(jí)電壓放大倍數(shù)

(Uo，Ui 單位為mV)放大倍數(shù)比較小，但是輸入和輸出波形不存在相位差，重合度非常好。

　　估算：兩級(jí)電壓放大倍數(shù)

。

　　從圖3和圖4和表1可以看出由兩個(gè)分壓式偏置的共發(fā)射極放大電路組成的兩級(jí)放大電路的放大倍數(shù)很高，而接入負(fù)反饋后放大倍數(shù)很低;同時(shí)也可對比出：引入負(fù)反饋后雖然降低了放大倍數(shù)，卻穩(wěn)定了放大倍數(shù)。

　　表1 改變偏置電阻后的電壓放大倍數(shù)

　　觀測負(fù)反饋對幅頻特性的影響，反饋的幅頻相頻圖如圖5所示。設(shè)電阻R9 開路狀態(tài)，重新測試，測得無反饋時(shí)的幅頻相頻特性仿真結(jié)果如圖6所示。比較可以看出，有負(fù)反饋時(shí)放大倍數(shù)降低了，但頻帶得到了擴(kuò)展。

　　圖5 反饋的幅頻相頻圖

　　圖6 不加入反饋的幅頻相頻圖

　　在實(shí)際電路中一般都是引入負(fù)反饋，犧牲放大倍數(shù)換取性能的穩(wěn)定，負(fù)反饋是改善放大電路性能的重要技術(shù)措施，廣泛應(yīng)用于放大電路和反饋控制系統(tǒng)之中。

　　3 結(jié)語

　　負(fù)反饋的多級(jí)放大電路是模擬電路中比較經(jīng)典的電路，借助Multisim 10仿真平臺(tái)，分析電路靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)參數(shù)的變化以及加入負(fù)反饋后對電路放大倍數(shù)的影響，說明負(fù)反饋電路能穩(wěn)定電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，放大倍數(shù)降低了，但頻帶得到了擴(kuò)展，在實(shí)際設(shè)計(jì)電路時(shí)具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。