引 言

　　負反饋在電子線路中有著非常廣泛的應(yīng)用,，采用負反饋是以降低放大倍數(shù)為代價的,，目的是為了改善放大電路的工作性能，如穩(wěn)定放大倍數(shù),、改變輸入和輸出電阻,、減少非線性失真、擴展通頻帶等,，所以在實用放大器中幾乎都引入負反饋,。在以往的教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，即使教師對負反饋的概念,、反饋的類型等都做了全面的分析,，但學(xué)生掌握得不夠好。分析其原因,，主要有以下幾個方面,。首先，因反饋類型較多,，如串聯(lián),、并聯(lián)反饋；電流,、電壓反饋,；直流,、交流反饋及正,、負反饋等不同類型的反饋,，導(dǎo)致學(xué)生概念的混淆和理解的困難，即使通過上實驗課,，也因教學(xué)時間限制不可能將全部反饋類型都進行,；其次，實驗所需時間較長,，加上儀器本身的缺陷,，所采集到的數(shù)據(jù)量較少且誤差較大，如用示波器對反饋電路中放大的信號波形簡單采集,，然后計算放大倍數(shù),、輸入和輸出電阻，其結(jié)果與理論值有較大偏差,，效果不太理想,。這幾年我院將《電子技術(shù)基礎(chǔ)》作為精品課程，按照“五個一流”的標準建設(shè),，探索教學(xué)改革之路,，如應(yīng)用EDA(電子設(shè)計自動化)軟件Pro-tel、EWB等,，特別是使用Multisim 2001及升級版Mul-tisim 7軟件,，作為教學(xué)和實驗的一種輔助手段，由最初的創(chuàng)建電路圖到現(xiàn)在的仿真實驗及電路設(shè)計,，取得了顯著的教學(xué)效果,。

　　1 仿真電路

　　Multisim 7軟件用虛擬的元件搭建各種電路、用虛擬的儀表進行各種參數(shù)和性能的測試,，在理論課的教學(xué)中,，為了增

加學(xué)生的感性認識，運用Multisim 7進行原理電路設(shè)計,、電路功能測試,，將信號發(fā)生器、波特圖儀,、示波器等儀器在屏幕上直觀地顯示出來,，對電路進行直流工作點分析、交流分析,、瞬態(tài)分析,、靈敏度分析、溫度掃描分析等,，并即時顯示電路的仿真結(jié)果,。再通過實驗課的親自操作,、觀察現(xiàn)象、得出結(jié)論,，使電路理論與實驗現(xiàn)象緊密結(jié)合,，學(xué)生對電子技術(shù)基礎(chǔ)課程產(chǎn)生了極大的興趣，增強了學(xué)習(xí)的主動性與積極性,，分析問題與解決問題的能力有了較大提高,，考試成績比前幾年也有了顯著提高。本文以交流電壓串聯(lián)負反饋放大電路為例,，用Multisim 7進行負反饋放大電路的研究,。

　　首先在Multisim 7中創(chuàng)建仿真電路。進入Multi-sim 7仿真環(huán)境,，從元件庫中調(diào)用晶體管(2N2222A,，默認值β=200、UBE=0.75 V),、電阻,、電容、直流電源,、開關(guān)等元件,，從虛擬儀器工具欄中取出函數(shù)信號發(fā)生器、雙蹤示波器,，創(chuàng)建仿真電路如圖1所示,。

　　信號源沒置頻率1 kHz、幅值1 mV的正弦波,；連接地線,、節(jié)點等，在Options菜單中,，打開參數(shù)Prefer-ences對話框,，單擊Show node names對所創(chuàng)建的電路的節(jié)點自動編號，其輸出端節(jié)點為14,，在圖1中為了簡化,，使電路圖清晰，刪除了其余節(jié)點編號,，至此電路圖已創(chuàng)建,。開關(guān)A向左扳，開關(guān)B打開時,，為兩級阻容耦合放大電路,，開關(guān)B閉合時，為兩級阻容耦合電壓串聯(lián)負反饋放大電路,。

　　首先,，測兩級的靜態(tài)工作點,，將信號源短接，用直流電流表,、電壓表分別測出基極,、集電極電流及管壓降，其值為IB1=5.63μA,，IC1=1.2 mA,，UCE1=7.13 V，IB2=7.58μA,，IC2=1.6 mA，UCE2=5.18 V,。開環(huán)和閉環(huán)時靜態(tài)工作點相同,。

　　理論計算如下：

　　可見，理論值與實驗值基本相同,。

　　2 電壓放大倍數(shù)

　　將開關(guān)A,、C向左扳，D向右扳,，即RS串入電路,，相當(dāng)于信號源內(nèi)阻。開關(guān)B打開(基本放大器),，啟動仿真開關(guān),，在示波器Timebase區(qū)設(shè)置X軸的時基掃描時間，在Channel A和Channel B區(qū)分別設(shè)置A,、B通道輸入信號在Y軸的顯示刻度,。仿真結(jié)果見圖2。

　　移動游標讀出輸出電壓,、輸入電壓的幅值,，則開環(huán)時的電壓放大倍數(shù)為Au=uo／uj=148.916 6；再將開關(guān)B閉合(負反饋放大器),，方法同上,。其仿真結(jié)果見圖3。

　　因此,，閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為：

　　理論計算如下,。

　　1) 開環(huán)

　　式中：rbel=4.77 kΩ；rbe2=3.59 kΩ,；RL1=RC1∥Rb21∥Rb22∥[rbe2+(1+β)Re3]=2.92kΩ,；RL=RC2∥RL=3.33 kΩ。

　　因此,，Au=Au1Au2=155.67,。

　　2) 閉環(huán)

　　可以看出,，引入負反饋后電壓放大倍數(shù)降低了。

　　3 電壓放大倍數(shù)的穩(wěn)定性

　　將直流電壓源改為12 V,，方法同上,，分別測出開環(huán)和閉環(huán)時的電壓放大倍數(shù)，Au(12V)=138.469 3,，Auf(12V)=10.106 4,，則開環(huán)電壓放大倍數(shù)的穩(wěn)定度為：

　　閉環(huán)電壓放大倍數(shù)的穩(wěn)定度為：

　　可見，引入負反饋電壓放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高了,。

　　4 信號源內(nèi)阻對反饋效果的影響

　　用參數(shù)掃描法分析,。單擊Simulate菜單中Analy-sis選項下的Parameter Sweep Analysis命令，在彈出的對話框中,，點擊Analysis Parameter標簽,，設(shè)置將要掃描分析的信號源內(nèi)阻的起始值start 100，終止值stop5000,，掃描點數(shù)#of 2,，點擊Output variables標簽，沒置分析的節(jié)點,，選取輸出節(jié)點14作為仿真分析變量,，點擊More按扭，在Analysis to下拉菜單中選擇Transientanalysis(瞬態(tài)分析),，默認Group all traces on one plot,，即將所有的分析曲線放在同一個圖中顯示。最后單擊Simulate按扭進行仿真,，其仿真結(jié)果見圖4,。

　　若RS=0，則Aus=Au,，Aufs=Auf,；若RS=∞，反饋電壓加不到基本放大電路的輸入端,，不能參與對輸出電壓uo的控制作用,，uo不受串聯(lián)反饋的影響?？梢?，信號源內(nèi)阻對反饋影響較大，為使串聯(lián)反饋能取得最好效果,，信號源內(nèi)阻RS應(yīng)盡可能小,。

　　5 輸入電阻

　　將交流電壓表和電流表接在輸入端，測得開環(huán)時,，Ui=6.98 mV,，Ii=0.901μA,，則Ri=Ui／Ii=7.75 kΩ；閉環(huán)時,，Iif=0.061μA,，Rif=Uif／Iif=115.13 kΩ。理論值為：Ri=Rb11∥Rb12∥[rbe1+(1+β)Ref]=7.72 kΩ,，Rif=Ri(1+AuFu)=114.68 kΩ,。可見,，串聯(lián)負反饋使輸入電阻增大,。

　　6 輸出電阻

　　在輸出端接交流電壓表，測出開環(huán)和閉環(huán)的輸出電壓,，Uo=1.031 V,，Uo′=0.07 V，再將開關(guān)C打開,，即負載RL開路，分別測出開環(huán)和閉環(huán)時的開路電壓,，Uoc=1.534 V,，Uoc=0.072 V，則Ro=(Uoc／Uo-1)RL=4.88 kΩ,，Rof=(U′oc／U′o-1)RL=0.29 kΩ,。理論值為：Ro∥RC2=5 kΩ，Rof=Ro／(1+AusFu)=0.337 kΩ,，輸出電阻減小了,。

　　7 通頻帶

　　用交流分析法，分別測量開環(huán)和閉環(huán)的上下限截止頻率,。單擊Simulate菜單中Analyses選項下的ACAnalysis(交流分析)命令,，在彈出的對話框中，點擊Frequency Parameters標簽,，設(shè)置AC分析時的參數(shù)頻率：交流分析的起始頻率1 Hz,、終止頻率10 GHz、掃描方式Decade,、取樣數(shù)量10,、縱坐標的刻度Linear。最后單擊Simulate按扭進行仿真,，其仿真結(jié)果見圖5,、圖6。

　　圖5中fL=28.3924 Hz,，fH=462.407 2 kHz,，通頻帶fbw=fH-fL=462.378 9 kHz,，穩(wěn)頻時的增益約為148.088。由圖6,，fLf=9.665 4 Hz,，fHf=7.880 5 kHz，通頻帶fbwf=fHf-fLf=7.880 4 MHz,，穩(wěn)頻時的增益約為10.094,。由此直觀地反映了引入負反饋后增益降低了，但是擴寬了通頻帶,。

　　8 觀察負反饋對非線性失真的改善

　　打開開關(guān)B(開環(huán)),，增大輸入信號的幅值(頻率不變)，使輸出電壓波形出現(xiàn)輕度非線性失真,，仿真結(jié)果見圖7,。再閉合開關(guān)B(閉環(huán))，觀察輸出電壓波形,，見圖8,。可見負反饋改善了非線性失真,。

　　9 反饋深度對反饋效果的影響

　　用參數(shù)掃描法分析,，方法同第4節(jié)。仿真結(jié)果見圖9,。

　　設(shè)置將要掃描分析的反饋電阻Rf的起始值,、終止值、掃描點數(shù),，即設(shè)置start 5100,，stop 51000，#of 2,，點擊More

按扭,，在Analysis to下拉菜單中選擇AC analysis(交流分析)，默認Croup all traces on 0ne plot,，最后單擊Simulate按扭進行仿真,。由圖9可見Rf越大，反饋深度(1+AuFu)越小,，增益越大,，通頻帶越窄，即反饋深度對反饋效果的影響較大,。

　　10 結(jié)束語

　　通過Multisim 7的仿真分析,，直觀形象地反映了放大電路引入負反饋后，雖然降低了放大倍數(shù)，但放大電路的其他性能得到了改善,。教學(xué)實踐證明,，在電子技術(shù)的理論課教學(xué)中應(yīng)用計算機軟件進行仿真分析，加深了對電路原理,、信號流通過程,、元器件參數(shù)及電路性能的了解，使抽象的理論形象化,，使復(fù)雜的電路分析變得生動形象,、真實可信，讓學(xué)生在課堂上就能感受到實驗才能具有的測試效果,，克服了傳統(tǒng)理論教學(xué)的不足,，對提高教學(xué)質(zhì)量、激發(fā)學(xué)習(xí)熱情,、增強學(xué)習(xí)的主動性積極性,、培養(yǎng)電路設(shè)計能力和創(chuàng)新能力具有重要作用。在預(yù)習(xí)實驗或電路設(shè)計時用EWB模擬,，不僅實驗?zāi)茌^快地進行,，而且不消耗元器件。有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維,、工程觀點和分析解決問題的能力,，方便快捷的仿真實驗優(yōu)化了教學(xué)效果，值得研究和推廣,。