基于Multisim的負反饋放大電路分析

在許多放大電路中，幾乎都需要加入反饋，用以改良放大電路的特性。一般都是以負反饋居多， 犧牲放大倍數換來性能的穩定，負反饋是提高放大電路性能的重要手段，廣泛用于放大電路和反饋控制系統當中。

1模仿真軟件 Multisim 介紹

Multisim 是 美 國 NI 有限公司推出 的 以Windows 為基礎的仿真工具，適用于一般的電路分析。它包括了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。操作者可以使用 Multisim 繪制電路原理圖，并對電路進行仿真。Multisim 提煉了 SPICE 仿真的復雜內容，這樣操作者無需懂得深入的 SPICE 技術就可以很快地進行仿真和分析新的設計，這也使其更適合高職教育。通過 Multisim 和虛擬儀器技術，操作者可以完成從理論到仿真驗證再到創新設計這樣一個完整的流程。

2負反饋放大電路的分析

2.1理論分析

負反饋放大電路是由基本放大電路 A 和反饋回路 F 組成，前者的主要作用的放大信號，后者的主要作用是傳輸反饋信號。整個電路使得輸入信號ui 與反饋信號 uf 疊加之后，凈輸入信號 uid 減少，這樣的電路路稱為負反饋電路，如圖 1 所示。

圖 1 負反饋框圖

當存在反饋回路 F 時，整個電路的放大倍數：

當沒有反饋回路 F 時，整個電路相當于開環，放大倍數：

A 和 F 的數值均是大于 0 的，所以就可以得出 A 負反饋＞A 無反饋，即引入負反饋后放大倍數減少了，但增益的穩定性提高了 1+AF 倍。

2.2仿真分析

2.2.1Multisim 電路圖

選取兩級負反饋放大電路為例進行測試分析， 電路如圖 2 所示，要求合理選取靜態工作點 Q，對比存在負反饋和不存在負反饋兩種情況下的放大倍數、頻率特性、非線性失真、通頻帶寬度的相應變化。 當開關 S1 閉合時，存在反饋支路，形成負反饋放大電路；當開關 S1 斷開時，不存在反饋支路，不構成負反饋放大電路。

圖 2 負反饋放大電路圖

2.2.2測量靜態工作點相應的數據

靜態工作點對應的數據是在不考慮交流電源作用下測得的三極管三個電極的電壓電流數據，因此需要先將上述電路圖中的交流電源 V1 用導線短接，然后再測量三極管 Q1、Q2 相應的靜態數據，具體數值如表 1 所示。通過表 1 對應的數據發現，不論開關閉合與否，即不管電路此時是否存在反饋，

兩個三極管對應的靜態工作點均不發生改變。

表 1 靜態工作點相應數據

容易得出三極管 Q1 和 Q2 的放大倍數分別為：

2.2.3 輸入、輸出波形圖

示波器 XSC1 的 A 通道測量輸出電壓 V6 的波形，B 通道測量輸入電壓 V1 的波形。當開關 S1 閉合（反饋），當開關 S2斷開（不存在反饋），其輸入輸出波形對比分別如圖 3、圖 4 所示

圖 3 負反饋波形 圖 4 無反饋波形

通過對比可以發現，存在負反饋時候的輸入輸出波形明顯重合度更好，幾乎沒有相位差，而無反饋的時候，輸入輸出波形存在明顯相位差，具有較大的失真。

通過波形圖可以找出交流電壓放大倍數分別為：A 負反饋=10，A 無反饋=91.3

總結可以得出：負反饋放大電路可以較好的減小非線性失真，但是負反饋的交流放大倍數此時減小了。

2.2.4觀察幅頻特性曲線

選取電壓 V6 和電壓 V1 來觀察相應的幅頻特性曲線，結果分別為圖 5、圖 6 所示。

圖 5 可以看出在頻率為 104Hz~2.5MHz 具有較好的放大屬性，而圖 6 在頻率為 785Hz~366kHz 具有較好的放大屬性。

可以得出：負反饋放大電路比無反饋放大電路的適用頻率范圍更廣，即通頻帶拓寬了。

圖 5 負反饋幅頻特性分析 圖 6 無反饋幅頻特性分析