基于Protel 99 se的负反馈放大电路分析

时间:2022-08-18 09:47:40

基于Protel 99 se的负反馈放大电路分析

摘 要:对开环和闭环放大电路进行分析,利用Protel 99 se仿真软件对电路的静态工作点、瞬态特性、交流小信号进行了分析。通过分析,说明了负反馈电路可以提高电路稳定性,减少非线性失真,拓展通频带。Protel 99 se提供了高级模拟数字器件混合仿真功能,可以仿真由各种器件(例如TTL,CMOS,BJT等)构成的电路。关键词:Protel 99 se;仿真软件;负反馈; 闭环放大电路

中图分类号:TN710-33文献标识码:A

文章编号:1004-373X(2010)16-0008-02

Analysis of Negative Feedback Amplifier Circuit Based on Protel99se

XING Guo-quan

(Xianning College, Xianning 437100, China)

Abstract: The open-loop and closed-loop amplifier circuits are analyzed. The Protel 99se simulation software is used to analyze the static working section, transient charachteristic and AC small-signal. The analysis shows that the negative feedback amplifier circuit can improve the circuit stability, reduce the nonlinear distortion and broaden the transmission bands of the circuit; and that theProtel 99se can provide a mixed emulational function for the advanced analog-digital devices and simulate the circuit comprised of many elements such as TTL, CMOS, BJT, etc.

Keywords: Protel 99se; simulation software; negative feedback; closed-loop amplifier circuit

收稿日期:2010-03-24

基金项目:咸宁学院教研课题(J09125)

随着计算机技术的不断发展,教学手段将变得日益丰富和多样化,原来必须在实验室才能完成的实验及功能演示可以通过计算机在教室里面仿真出来,并可以映射在教室屏幕上。Protel 99 se具有丰富的仿真器件和齐全的仿真功能,使它能胜任大多数电路的仿真工作,构成一个方便、界面友好的用户环境;Protel 99 se的出现给电路分析提供了极大的方便[1-2]。

1 典型电路

图1为两级共射放大电路,图2为带有电压串联负反馈的两级共射放大电路,其反馈网络由R11,C6,R4组成,它可构成交流负反馈电路[3]。

2 静态工作点分析

由于采用的是交流负反馈,理论上分析加入反馈网络后电路的直流工作状态应该不变。在Protel 99 se平台上,选择Simulate下拉菜单,点击Run项,在*.sdf图下方点击Oprating Point就可显示图1和图2电路的静态工作点,发现两个电路的静态工作点是相同的,这与理论分析结果一致[4],如图3所示。

图1 开环放大电路

3 瞬态特性分析

设置信号源幅值为2 mV,频率为1 kHz,在*.sdf图下方点击Transient Analysis就可显示图1和图2电路的输入/输出波形图。从图4可看出,开环放大电路的输出波形存在明显的截止失真;从图5可看出,在输入信号幅值不变的情况下,加入负反馈后消除了非线性失真,并且从中可以算出闭环放大倍数为30,这与理论上分析的在深度负反馈的情况下闭环电路放大倍数ИAF≈1F=1+R11R4=31相吻合。图4和图5清晰地显示了信号传递过程VIc1b2VOУ南辔槐浠过程[5]。

图2 电压串联负反馈放大电路

图3 开环和闭环电路的静态工作点

图4 开环放大电路输入输出波形图

图5 电压串联负反馈放大电路输入输出波形图

4 参数扫描分析

在Simulate下拉菜单中setup选择Parameter Sweep项[6],选中反馈电阻R11,起始值选为1 kΩ,终值选为10 kΩ,步长选为3 kΩ进行分析,于是得到R11变化后的闭环输出信号波形,如图6所示。其中,vo_p01,vo_p03,vo_p06,vo_p08分别显示当R11=1 kΩ,4 kΩ,7 kΩ,10 kΩ闭环状态下输出信号波形图,其放大倍数分别为12.5,30,50,62.5。从中可以发现,随着R11的增大,反馈系数F=R4R4+R11越来越小,闭环系统渐渐退出深度负反馈状态,AF不再近似等于1/F。

图6 电压串联负反馈参数扫描图

5 交流小信号分析

改变电路中V1和V2的设置,在Simulate下拉菜单setup中选择AC Small Signal Analysis项,在*.sdf图中就显示出开环和闭环电路的AC Analysis图。对比图7和图8可以发现,闭环电路电压放大倍数明显减小,电路的通频带变宽,特别是高频部分显著拓宽[7]。

图7 开环放大电路输出信号频率曲线

图8 电压串联负反馈放大电路输出信号频率曲线

6 结 语

通过以上的各项分析,借助于Protel 99 se的仿真软件,则不需购买电子元器件,也不需要示波器、毫伏表、信号源等实验仪器,就可以分析负反馈放大电路的多项性能指标,同时显示出了负反馈对放大电路性能的改善,比如负反馈可以减小非线性失真,降低放大倍数,扩展频带;还可以很方便地进行参数扫描分析,从而获得反馈电阻不同情况下的输出信号波形和闭环电压放大倍数。

Protel 99 se功能强大,还可进行直流扫描分析、温度扫描分析、噪声分析、传递函数分析,蒙特卡罗分析[8]。在实验过程中所能观看的现象和测量的数据都能用Protel 99 se仿真实现。

参考文献

[1]邢国泉.基于Prote1 99 se触发器电路的仿真教学[J].咸宁学院学报,2009,29(3):71-74.

[2]邢国泉.基于Prote1 99 se逻辑门电路的仿真教学[J].赤峰学院学报:自然科学版,2009,25(8):26-27.

[3]康华光,陈大钦,张林.电子技术基础(模拟部分)[M].5版.北京:高等教育出版社,2005.

[4]夏路易.电路原理图与电路板设计教程Prote1 99 se[M].北京:北京希望电子出版社,2002.

[5]梁恩主,梁恩维.Protel 99 se电路设计与仿真应用[M].北京:清华大学出版社,2000.

[6]清源计算机工作室.Protel 99 se电路设计与仿真[M].北京:机械工业出版社,2002.

[7]赵晶.电路设计与制版:Protel 99高级应用[M].北京:人民邮电出版社,2000.

[8]丁健,蔡锦元.Protel 99 se制版Multisim 8仿真电路[J]. 电子设计工程,2009(8):102-103,106.

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