多級電壓放大電路課程設計

1、物理與電子工程學院高頻電子線路 課程設計報告書設計題目: 多級低頻電壓放大器 專 業(yè): 電子信息科學與技術 班 級: 10電科本1 學生姓名: 趙亞華 學 號: 2010171131 指導教師: 劉清華2013年11月 20 日物理與電子工程學院 課程設計任務書專業(yè)： 電子信息科學與技術 班級： 10級電科本摘 要高頻電子線路課程設計是從理論到實踐的一個重要步驟，通過這個步驟使我們的動手能力有了質(zhì)的提高，也使我們對電路設計理念的認識有了質(zhì)的飛躍。 本課程設計是對放大器對電壓放大的基本應用，我們設計的二級低頻阻容耦合放大器嚴格按照實驗要求設計，能夠充分滿足的電壓放大倍數(shù)、頻帶寬、輸入輸出電阻等實

2、驗要求的性能參數(shù)，這次課程設計讓我們了解了類似產(chǎn)品的內(nèi)部原理結(jié)構。設計時我設計了二級三極管放大電路、可變放大倍數(shù)的二級運算放大器電路等多種方案，由于考慮到器材的限制，我們最終采用了最為簡潔的兩級運算放大器電路，實現(xiàn)了用最少的元器件實現(xiàn)要求功能。關鍵詞：低頻；放大器；阻容耦合；目 錄1 設計原理及框圖 . 11.1 設計原理 . 1 1.1.1 兩級放大器 . 1 1.1.2 運算放大器 . 1 1.2 閉環(huán)負反饋 . 1.3 帶通濾波器 . 2 設計要求及方案 . 2.1 設計要求 . 2.2 設計方案 . 3 放大倍數(shù) . 4 電路圖 . 5 仿真輸入輸出波形 . 6 主要元器件參數(shù) . 7

3、 總結(jié)及體會 . 參考文獻 .2 233 34 4 5 5 6 71 設計原理及框圖1.1 設計原理1.1.1 兩級放大器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，兩級之間通過耦合電容及下級輸入電阻連接，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AV=VO2i=O1*O2=AV1*ViVAV2 O1兩級低頻阻容耦合放大器參考方案方框圖如

4、圖1所示，它包括信號發(fā)生器、第一級、第二級、示波器。圖1 二級低頻阻容耦合放大器方框圖1.1.2 運算放大器運算放大器是一種直流耦合，差模（差動模式）輸入、通常為單端輸出的高增益電壓放大器，因為剛開始主要用于加法，乘法等運算電路中，因而得名。一個理想的運算放大器必須具備下列特性：無限大的輸入阻抗、等于零的輸出阻抗、無限大的開回路增益、無限大的共模排斥比的部分、無限大的頻寬。最基本的運算放大器如圖1-1。一個運算放大器模組一般包括：一個正輸入端(OP_P)、一個負輸入端(OP_N)和一個輸出端(OP_O)。圖1-1 基本運算放大器1.2 閉環(huán)負反饋將運算放大器的反向輸入端與輸出端連接起來，放大器

5、電路就處在負反饋組態(tài)的狀況，此時通常可以將電路簡單地稱為閉環(huán)放大器。閉環(huán)放大器依據(jù)輸入訊號進入放大器的端點，又可分為反相放大器與非反相放大器兩種。 反相放大器如圖1-3。圖1-3反相閉環(huán)放大器非反相閉環(huán)放大器如圖1-4。假設這個閉環(huán)放大器使用理想的運算放大器，則因為其開環(huán)增益為無限大，所以運算放大器的兩 輸入端電壓差幾乎為零，其輸出與輸入電壓的關系式如下：Vout = (R2 / R1) + 1) * Vin1.3 帶通濾波器帶通濾波器的作用是允許某一段怕你帶范圍內(nèi)的信號通過，而將次頻帶以外的信號阻斷。帶通濾波器經(jīng)常用于抗干擾設備中，以便接受某一視頻帶范圍內(nèi)的有效信號，而消除高頻段和低頻段的干

6、擾和噪聲。圖1-4非反相閉環(huán)放大器2 設計要求及方案2.1 設計要求已知條件：（1）電源電壓VCC=12V；（2）負載電阻RL=2K；（3）輸入信號為Vi=4mv，f=1KHZ的正弦波電壓，信號源內(nèi)阻Rg很小可忽略；（4）晶體管用3DG6。技術指標：（1）放大器不失真輸出電壓VO1000mv，即放大器電壓增益AV250；（2）f=300Hz80KHz；（3）放大器工作點穩(wěn)定。2.2設計方案1 采用集成運放可以采用集成運放來搭建放大電路。該方案設計簡單，集成度高、精確度高，在參數(shù)上輸入電阻很高，輸出電阻低，采用集成運放放大小信號是很好的選擇。 2 采用三極管采用三極管的級聯(lián)方式組成多級放大電路。

7、三極管又可以分為三種放大電路：共射、共集和共基放大電路。三種方式有各自的特點。根據(jù)實驗的要求，本設計最終采用了三極管設計的方案。電路由兩級放大電路級聯(lián)組成，第一級為分壓偏置的共射級放大電路，第二級采用同樣的放大電路通過電容耦合連接起來。3 原始方案圖每一級放大電路的電壓放大倍數(shù)為輸出電壓與輸入電壓之比，其中，第一級的輸出電壓即為第二級輸入電壓，所以兩級放大電路的電壓放大倍數(shù)為: Au=Uo1/Ui*Uo2/Ui2=Au1*Au23 放大倍數(shù)A 第一級的輸出電壓第一級電壓幅值放大倍數(shù)為：Au1=266.795mV/4mV=66.7B 第二級的輸出電壓第二級電壓幅值放大倍數(shù)為：Au2=1.09v/

8、266.795mV=4.09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 =273（大于250，滿足設計的要求）4 電路圖及輸出波形5 仿真輸入輸出波形藍色是輸入，紅色是輸出。 6主要元器件參數(shù) 表1-1主要參考元器件7 總結(jié)及體會：本次課程設計是迄今為止本人覺得意義最大也是收獲最大的一次設計，身為電子信息科學與技術專業(yè)的學生，設計是將來我們必需的技能，是生存立業(yè)的根本，而此次實習恰恰給我們提供了一個應用自己所學知識的平臺，使我們的書本知識不再只是局限于大腦而是用于實踐。這是第一次接觸這個軟件，覺得這個軟件真的很棒，用起來超方便的，這個仿真軟件很形象的將我們所

9、想的電路能夠用計算機運行出來，而且我們可以在上面很輕松的做出修改，在本設計過程中，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設計的計算值來說，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計之前給予我極大的信心。因為兩級阻容耦合放大電路的電路圖是固定的模式，所以我只需要設計元器件的參數(shù)，對著這個問題，剛開始我先大概的算出放大倍數(shù)大于250，然后根據(jù)輸出與輸入波形的比較以及幅頻特性，慢慢的調(diào)節(jié)，是能夠達到老師的設計要求。從理論設計到仿真軟件的仿真，之后又經(jīng)歷了方案的確定，以及不斷地調(diào)試直至成功。這些過程都需要我們積極動手動腦，借鑒書本知識，聯(lián)合自己的電路圖予以分析。本次課程設計可以說是對于以往所學的一次檢測，過程不可謂不辛苦，收獲不可謂不豐厚。本次課程設計，最重要的環(huán)節(jié)還是設計，設計的成功是實驗成功的基礎。所以設計環(huán)節(jié)必需積極動腦，動手，查閱相關資料，以求設計成功。前面的電路設計很令人頭疼，我的電路相對并不是很復雜，仿真也相當?shù)某晒?，但是從古至今就有一個不變的真理這之中的過程相當磨礪人的耐心。參 考 文 獻1模擬電子技術基礎 楊素行 高等教育出版社 20062集成電路原理及應用 譚博學 苗匯靜 電子工業(yè)出版社 20083模擬