多級(jí)電壓放大器的設(shè)計(jì)

1、題目：多級(jí)電壓放大器的設(shè)計(jì)學(xué)院：通信與信息工程學(xué)院班級(jí)：通信工程0803學(xué)號(hào)：0807020315姓名： 日期：目錄一、實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)目的及要求1、 課程設(shè)計(jì)的目的2、 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)要求二、實(shí)驗(yàn)原理 1、 原理簡(jiǎn)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(diǎn)分析2、 放大倍數(shù)分析3、 交流分析4、 測(cè)輸入輸出電阻5、 極零點(diǎn)分析6、 失真分析四、實(shí)驗(yàn)總結(jié)課題 兩級(jí)阻容耦合放大器的設(shè)計(jì)與仿真一、設(shè)計(jì)目的及要求(1)設(shè)計(jì)目的1、進(jìn)一步熟悉EDA仿真軟件的使用方法；2、掌握測(cè)試多級(jí)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(jì)的全過程（設(shè)計(jì)-仿真-PCB板制作-調(diào)試安裝）。 4、培養(yǎng)獨(dú)立思考、獨(dú)立準(zhǔn)備資料、獨(dú)立設(shè)計(jì)規(guī)定功能的模擬電子系統(tǒng)的能 力。 5、培養(yǎng)獨(dú)立設(shè)計(jì)能力，熟悉EDA工具的使用(2)設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 已知條件(1)Vcc=12V(2) 輸入信號(hào)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(diǎn)穩(wěn)定二、原理簡(jiǎn)述 為了盡可能保證不失真放大，采用兩級(jí)放大電路。阻容耦合放大器是多級(jí)放大器中最常見的一種，其電路原理圖如圖 1 所示。 兩級(jí)之間通過耦合電容及

3、下級(jí)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(jí)的直流工作點(diǎn)互相不影響，各級(jí)放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)可以單獨(dú)計(jì)算。每一級(jí)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(jí)的輸出電壓Uo1 即為第二級(jí)輸入電壓Uo2，所以兩級(jí)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(jí)放大器實(shí)驗(yàn)電路。 圖1 兩級(jí)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(hào)元件名稱及標(biāo)號(hào)標(biāo)稱值1信號(hào)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(gè)電路中，C1、C2、C3實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)中各級(jí)之間的直流隔離功能。電容C4、C5在高頻時(shí)形成短路，有效地旁路了R5、R9。R3和R4、R8和 R9構(gòu)成了一個(gè)分壓器，可以在基極提供必要的電壓來(lái)前向偏置晶體管的基極發(fā)射極結(jié)。Rc、RE RB為交流擺動(dòng)、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(hào)。要使放大器能正常工作，必須設(shè)合適的靜態(tài)工作點(diǎn)Q。在輸入信號(hào)幅度足夠大的情況下， Q點(diǎn)應(yīng)該選在輸出特性曲線上交流負(fù)載線的中點(diǎn)，這樣就可獲得最大的不失真輸出電壓。若Q點(diǎn)選得過高，就會(huì)引起飽和失真；若Q點(diǎn)選得過低，就會(huì)產(chǎn)生截止失真 。三、仿真分析1.直流工作點(diǎn)分析直流工作點(diǎn)分析用于確定電路的直流工作點(diǎn),對(duì)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(diǎn)如圖2所示。 由以上分析可得靜態(tài)工作點(diǎn)為：靜態(tài)工

6、作點(diǎn)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(jí)輸出接仿真示波器，雙擊示波器得下圖：由圖得第一級(jí)電壓幅值放大倍數(shù)為， Au1=11.27將電路第一級(jí)輸出接仿真示波器，雙擊示波器得下圖：得第二級(jí)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(jí)和二級(jí)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(xiàng)對(duì)實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行交流分析，從幅頻特性上測(cè)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(cè)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(jìn)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(hào)作用時(shí)從輸出端向放大器看進(jìn)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(diǎn)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(cè)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(cè)試輸出信號(hào)的失真系數(shù)如圖由圖可知輸出信號(hào)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(hào)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(shí)就已失真，經(jīng)計(jì)算和調(diào)試，得知影響輸出最大電壓幅值的有三個(gè)因素：一，所加電源的大??；二，選擇管子的功率大小；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(jì)過程中，Multisim幫助我進(jìn)行了直觀的仿真以及快速的測(cè)量。對(duì)于檢查那些需要進(jìn)行反復(fù)設(shè)計(jì)的計(jì)算值來(lái)說，Multisim是一個(gè)極其寶貴的工具，而且它能夠在使用真正的元件進(jìn)行電路原型設(shè)計(jì)之前給予我極大的信心。這一學(xué)期來(lái)，已經(jīng)做過幾次技能實(shí)訓(xùn)了。經(jīng)常去做實(shí)驗(yàn)，我都是比較后面才完成的，因?yàn)槊看稳ゲ还芪叶欢?，同學(xué)們經(jīng)常會(huì)叫我?guī)兔?。其?shí)很多碰到的問題我是真的不懂。同學(xué)們每問我一個(gè)問題，我就多增加一點(diǎn)知識(shí)。我已從中真正體會(huì)到了，做電路不是為順利完成