多級電壓放大器的設(shè)計

1、題目：多級電壓放大器的設(shè)計學(xué)院：通信與信息工程學(xué)院班級：通信工程0803學(xué)號：0807020315姓名： 日期：目錄一、實驗的設(shè)計目的及要求1、 課程設(shè)計的目的2、 課程設(shè)計的任務(wù)要求二、實驗原理 1、 原理簡述2、 原理圖3、 元件的參數(shù)選擇三、仿真分析1、 直流工作點分析2、 放大倍數(shù)分析3、 交流分析4、 測輸入輸出電阻5、 極零點分析6、 失真分析四、實驗總結(jié)課題 兩級阻容耦合放大器的設(shè)計與仿真一、設(shè)計目的及要求(1)設(shè)計目的1、進一步熟悉EDA仿真軟件的使用方法；2、掌握測試多級放大器的電路參數(shù)及性能指標(biāo)的方法；3、能夠較全面地鞏固和應(yīng)用“模擬電子技術(shù)”課程中所學(xué)的基本理論和基 本方

2、法，并初步掌握電路設(shè)計的全過程（設(shè)計-仿真-PCB板制作-調(diào)試安裝）。 4、培養(yǎng)獨立思考、獨立準(zhǔn)備資料、獨立設(shè)計規(guī)定功能的模擬電子系統(tǒng)的能 力。 5、培養(yǎng)獨立設(shè)計能力，熟悉EDA工具的使用(2)設(shè)計任務(wù)與要求 已知條件(1)Vcc=12V(2) 輸入信號為Vi=10mV，f=1kHz的正弦波電壓(3)晶體管用2N2222A技術(shù)指標(biāo) (1)放大器不失真電壓Vo1V，即放大倍數(shù)|Au|1000(2)BW=250Hz-250kHz(3)放大工作點穩(wěn)定二、原理簡述 為了盡可能保證不失真放大，采用兩級放大電路。阻容耦合放大器是多級放大器中最常見的一種，其電路原理圖如圖 1 所示。 兩級之間通過耦合電容及

3、下級輸入電阻連接，故稱為阻容耦合，由于電容有隔直作用，使用前、后級的直流工作點互相不影響，各級放大電路的靜態(tài)工作點可以單獨計算。每一級放大電路的電壓放大倍數(shù)為輸出電壓Uo與輸入電壓Ui之比，其中，第一級的輸出電壓Uo1 即為第二級輸入電壓Uo2，所以兩級放大電路的電壓放大倍數(shù)為=*= 利用MultiSim軟件繪制如圖所示的多級放大器實驗電路。 圖1 兩級阻容耦合放大器的原理圖圖中，各元件的名稱及標(biāo)稱值如表1-1所示。 序號元件名稱及標(biāo)號標(biāo)稱值1信號源Ui10mV/1kHz2基極直流偏置電壓VBB0.2V3集電極直流偏置電壓VCC12V4電容C1、C2、C3、C4、C510F5R10-50k6R

4、224 k7R35.1k8R41009R51.8k10R60-100k11R720k12R80-3k13R91k14三極管Q1、Q22N2222A備注：電容值的選擇將影響放大器的頻率響應(yīng)，通常所使用的電容值，即C =100 F和C=10 F，提供了合適的交流特性。在這個電路中，C1、C2、C3實現(xiàn)了設(shè)計中各級之間的直流隔離功能。電容C4、C5在高頻時形成短路，有效地旁路了R5、R9。R3和R4、R8和 R9構(gòu)成了一個分壓器，可以在基極提供必要的電壓來前向偏置晶體管的基極發(fā)射極結(jié)。Rc、RE RB為交流擺動、電壓增益及晶體管在有源區(qū)的穩(wěn)定性這三者形成理想組合而形成適當(dāng)?shù)钠脳l件。 放大器的基本任

5、務(wù)是不失真地放大信號。要使放大器能正常工作，必須設(shè)合適的靜態(tài)工作點Q。在輸入信號幅度足夠大的情況下， Q點應(yīng)該選在輸出特性曲線上交流負(fù)載線的中點，這樣就可獲得最大的不失真輸出電壓。若Q點選得過高，就會引起飽和失真；若Q點選得過低，就會產(chǎn)生截止失真 。三、仿真分析1.直流工作點分析直流工作點分析用于確定電路的直流工作點,對于直流分析,假設(shè)交流源為零且電路處于穩(wěn)態(tài),也就是假設(shè)電容開路、電感短路。在multisim仿真軟件中選擇“simulate”“Analysi”“DC Operating Point”，設(shè)置分析類型為直流分析，可得放大器的靜態(tài)工作點如圖2所示。 由以上分析可得靜態(tài)工作點為：靜態(tài)工

6、作點IB1Ic1UBE1IB2IC2UBE2數(shù)據(jù)18.63mA1.68mA0.156V11.3uA2.37mA2.5V2.放大倍數(shù)分析將電路第一級輸出接仿真示波器，雙擊示波器得下圖：由圖得第一級電壓幅值放大倍數(shù)為， Au1=11.27將電路第一級輸出接仿真示波器，雙擊示波器得下圖：得第二級電壓幅值放大倍數(shù)為 Au2=110.29所以放大電路的總體放大倍數(shù)為一級和二級放大倍數(shù)的乘積：Af= Au1* Au2 =1242.923.交流分析：1.打開分析菜單中的AC frequency項對實驗電路進行交流分析，從幅頻特性上測出通頻帶BW。2.幅頻特性1.2.3.3.相頻特性結(jié)合交流分析可得：F L/

7、 Hzf H / Hz通頻帶數(shù)據(jù)162.119Hz1.31MHz1100kHz4.測輸入輸出電阻放大器的輸入電阻就是從輸入端向放大器看進去的等效交流電阻。其大小等于輸入電阻和輸入電流的比值。 放大器在沒有輸入信號作用時從輸出端向放大器看進去的等效交流電阻。它的大小表明放大器帶負(fù)載的能力。仿真結(jié)果如圖所示：由圖得輸入電阻為：Ri=1.325mV/2.484A=533.415.極零點分析 互阻抗輸入阻抗輸出阻抗增益分析 放大器的電壓增益值可以輕松地通過Multisim中的仿真得以測量，如下圖所示：6.失真分析在滿足了頻帶寬度和輸出幅值的前提下，測試輸出信號的失真系數(shù)如圖由圖可知輸出信號的失真系數(shù)為

8、4.6%輸出電壓的幅值如圖圖 由圖可得輸出信號的幅值為-1.81.8V，沒有失真。在調(diào)試中曾發(fā)現(xiàn)，雖已將輸出端的靜態(tài)電壓調(diào)至零，但輸出電壓幅值在沒有達(dá)到要求時就已失真，經(jīng)計算和調(diào)試，得知影響輸出最大電壓幅值的有三個因素：一，所加電源的大小；二，選擇管子的功率大??；三，和偏置電阻和整流二極管有關(guān)。四、總結(jié)和結(jié)論在本設(shè)計過程中，Multisim幫助我進行了直觀的仿真以及快速的測量。對于檢查那些需要進行反復(fù)設(shè)計的計算值來說，Multisim是一個極其寶貴的工具，而且它能夠在使用真正的元件進行電路原型設(shè)計之前給予我極大的信心。這一學(xué)期來，已經(jīng)做過幾次技能實訓(xùn)了。經(jīng)常去做實驗，我都是比較后面才完成的，因為每次去不管我懂不懂，同學(xué)們經(jīng)常會叫我?guī)兔ΑＦ鋵嵑芏嗯龅降膯栴}我是真的不懂。同學(xué)們每問我一個問題，我就多增加一點知識。我已從中真正體會到了，做電路不是為順利完成