多級(jí)電壓放大電路課程設(shè)計(jì)

1、物理與電子工程學(xué)院高頻電子線路課程設(shè)計(jì)報(bào)告書 設(shè)計(jì)題目: 多級(jí)低頻電壓放大器 專 業(yè): 電子信息科學(xué)與技術(shù) 班 級(jí): 10電科本1 學(xué)生姓名: 趙亞華 學(xué) 號(hào): 2010171131 指導(dǎo)教師: 劉清華 2013年11月 20 日物理與電子工程學(xué)院 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書專業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 班級(jí)： 10級(jí)電科本 學(xué)生姓名趙亞華學(xué)號(hào)2010171131課程名稱高頻電子線路設(shè)計(jì)題目低頻電壓放大器設(shè)計(jì)目的、主要內(nèi)容（參數(shù)、方法）及要求一、設(shè)計(jì)目的1.綜合運(yùn)用相關(guān)課程所學(xué)到的理論知識(shí)去獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)；2.學(xué)會(huì)撰寫課程設(shè)計(jì)的總結(jié)報(bào)告二、設(shè)計(jì)原理放大電路能夠?qū)⒁粋€(gè)微弱的交流小信號(hào)（疊加在直流工作點(diǎn)上），

2、通過一個(gè)裝置（核心為三極管、場(chǎng)效應(yīng)管），得到一個(gè)波形相似（不失真），但幅值卻大很多的交流大信號(hào)的輸出。實(shí)際的放大電路通常是由信號(hào)源、晶體三極管構(gòu)成的放大器及負(fù)載組成。三、所需元件電阻100千歐2個(gè)、10千歐2個(gè)、6千歐2個(gè)、200歐1個(gè)，電容470毫發(fā)2個(gè)、24納發(fā)1個(gè)、4微發(fā)1個(gè)、1.2納發(fā)1個(gè)四、設(shè)計(jì)內(nèi)容1.利用multisim軟件繪制低頻電壓放大電路仿真系統(tǒng)2.用示波器觀察輸入輸出波形，并截圖工作量2周時(shí)間，每天3學(xué)時(shí)，共計(jì)42學(xué)時(shí)進(jìn)度安排第1天：第2-3天：主要參考資料模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第四版清華大學(xué) 童詩(shī)白、華成英主編電子技術(shù)與仿真基于Multisim8與Pprotel2004清華大學(xué)

3、出版社 楊欣、王玉鳳、劉湘黔主編基于Multisim的電子電路計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與分析電子工業(yè)出版社 黃智偉主編電子線路設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn) 測(cè)試 清華科技大學(xué)出版社 第二版 謝自美主編指導(dǎo)教師簽字教研室主任簽字摘 要高頻電子線路課程設(shè)計(jì)是從理論到實(shí)踐的一個(gè)重要步驟，通過這個(gè)步驟使我們的動(dòng)手能力有了質(zhì)的提高，也使我們對(duì)電路設(shè)計(jì)理念的認(rèn)識(shí)有了質(zhì)的飛躍。 本課程設(shè)計(jì)是對(duì)放大器對(duì)電壓放大的基本應(yīng)用，我們?cè)O(shè)計(jì)的二級(jí)低頻阻容耦合放大器嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)，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(shí)驗(yàn)要求的性能參數(shù)，這次課程設(shè)計(jì)讓我們了解了類似產(chǎn)品的內(nèi)部原理結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)時(shí)我設(shè)計(jì)了二級(jí)三極管放大電路、可變放大倍數(shù)

4、的二級(jí)運(yùn)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(jiǎn)潔的兩級(jí)運(yùn)算放大器電路，實(shí)現(xiàn)了用最少的元器件實(shí)現(xiàn)要求功能。關(guān)鍵詞：低頻；阻容耦合；目 錄1 設(shè)計(jì)原理及框圖11.1 設(shè)計(jì)原理11.1.1 兩級(jí)放大器11.1.2 運(yùn)算放大器11.2 閉環(huán)負(fù)反饋21.3 帶通濾波器22 設(shè)計(jì)要求及方案32.1 設(shè)計(jì)要求32.2 設(shè)計(jì)方案33 放大倍數(shù)44 電路圖45 仿真輸入輸出波形56 主要元器件參數(shù)57 總結(jié)及體會(huì)6參考文獻(xiàn)71 設(shè)計(jì)原理及框圖1.1 設(shè)計(jì)原理 兩級(jí)放大器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，兩級(jí)之間通過耦合電容及下級(jí)輸入

5、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=*=兩級(jí)低頻阻容耦合放大器參考方案方框圖如圖1所示，它包括信號(hào)發(fā)生器、第一級(jí)、第二級(jí)、示波器。 圖1 二級(jí)低頻阻容耦合放大器方框圖 運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器是一種直流耦合，差模（差動(dòng)模式）輸入、通常為單端輸出的高增益電壓放大器，因?yàn)閯傞_始主要用于加法，乘法等運(yùn)算電路中，因而得名。一個(gè)理想的運(yùn)算放大器必須具備下列特性：無限大的輸入阻

6、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(yùn)算放大器如圖1-1。一個(gè)運(yùn)算放大器模組一般包括：一個(gè)正輸入端(OP_P)、一個(gè)負(fù)輸入端(OP_N)和一個(gè)輸出端(OP_O)。圖1-1 基本運(yùn)算放大器1.2 閉環(huán)負(fù)反饋將運(yùn)算放大器的反向輸入端與輸出端連接起來，放大器電路就處在負(fù)反饋組態(tài)的狀況，此時(shí)通常可以將電路簡(jiǎn)單地稱為閉環(huán)放大器。閉環(huán)放大器依據(jù)輸入訊號(hào)進(jìn)入放大器的端點(diǎn)，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(shè)這個(gè)閉環(huán)放大器使用理想的運(yùn)算放大器，則因?yàn)槠溟_環(huán)增益為無限大，所以運(yùn)算

7、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(guān)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(hào)通過，而將次頻帶以外的信號(hào)阻斷。帶通濾波器經(jīng)常用于抗干擾設(shè)備中，以便接受某一視頻帶范圍內(nèi)的有效信號(hào)，而消除高頻段和低頻段的干擾和噪聲。圖1-4非反相閉環(huán)放大器2 設(shè)計(jì)要求及方案2.1 設(shè)計(jì)要求已知條件：（1）電源電壓VCC=12V；（2）負(fù)載電阻RL=2K；（3）輸入信號(hào)為Vi=4mv，f=1KHZ的正弦波電壓，信號(hào)源內(nèi)阻Rg很小可忽略；（4）晶體管用3DG6。技術(shù)指標(biāo)：（1）放大器不失真輸出電壓VO1000mv

8、，即放大器電壓增益AV250；（2）f=300Hz80KHz；（3）放大器工作點(diǎn)穩(wěn)定。2.2設(shè)計(jì)方案1 采用集成運(yùn)放可以采用集成運(yùn)放來搭建放大電路。該方案設(shè)計(jì)簡(jiǎn)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(yùn)放放大小信號(hào)是很好的選擇。2 采用三極管采用三極管的級(jí)聯(lián)方式組成多級(jí)放大電路。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(diǎn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求，本設(shè)計(jì)最終采用了三極管設(shè)計(jì)的方案。電路由兩級(jí)放大電路級(jí)聯(lián)組成，第一級(jí)為分壓偏置的共射級(jí)放大電路，第二級(jí)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(jí)放大電路的電壓放大倍數(shù)為輸出電壓與輸入

9、電壓之比，其中，第一級(jí)的輸出電壓即為第二級(jí)輸入電壓，所以兩級(jí)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(jí)的輸出電壓第一級(jí)電壓幅值放大倍數(shù)為：Au1=266.795mV/4mV=66.7B 第二級(jí)的輸出電壓第二級(jí)電壓幅值放大倍數(shù)為：Au2=1.09v/266.795mV=4.09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 =273（大于250，滿足設(shè)計(jì)的要求）4 電路圖及輸出波形5 仿真輸入輸出波形藍(lán)色是輸入，紅色是輸出。6主要元器件參數(shù)表1-1主要參考元器件名稱參數(shù)個(gè)數(shù)電阻1電阻電阻電阻2電阻1電阻1電容

10、2電容1電容1電容17 總結(jié)及體會(huì)：本次課程設(shè)計(jì)是迄今為止本人覺得意義最大也是收獲最大的一次設(shè)計(jì)，身為電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生，設(shè)計(jì)是將來我們必需的技能，是生存立業(yè)的根本，而此次實(shí)習(xí)恰恰給我們提供了一個(gè)應(yīng)用自己所學(xué)知識(shí)的平臺(tái)，使我們的書本知識(shí)不再只是局限于大腦而是用于實(shí)踐。這是第一次接觸這個(gè)軟件，覺得這個(gè)軟件真的很棒，用起來超方便的，這個(gè)仿真軟件很形象的將我們所想的電路能夠用計(jì)算機(jī)運(yùn)行出來，而且我們可以在上面很輕松的做出修改，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)算值來說，Multisim是一個(gè)極其寶貴的工具，而且它能夠在使用

11、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。因?yàn)閮杉?jí)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(shè)計(jì)元器件的參數(shù)，對(duì)著這個(gè)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(dá)到老師的設(shè)計(jì)要求。從理論設(shè)計(jì)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(dòng)手動(dòng)腦，借鑒書本知識(shí)，聯(lián)合自己的電路圖予以分析。本次課程設(shè)計(jì)可以說是對(duì)于以往所學(xué)的一次檢測(cè)，過程不可謂不辛苦，收獲不可謂不豐厚。本次課程設(shè)計(jì)，最重要的環(huán)節(jié)還是設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的成功是實(shí)驗(yàn)成功的基礎(chǔ)。所以設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)必需積極動(dòng)腦，動(dòng)手，查閱相關(guān)資料，以求

12、設(shè)計(jì)成功。前面的電路設(shè)計(jì)很令人頭疼，我的電路相對(duì)并不是很復(fù)雜，仿真也相當(dāng)?shù)某晒?，但是從古至今就有一個(gè)不變的真理這之中的過程相當(dāng)磨礪人的耐心。參 考 文 獻(xiàn)1模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)第四版清華大學(xué) 童詩(shī)白、華成英主編電子技術(shù)與仿真基于Multisim8與Pprotel2004清華大學(xué)出版社 楊欣、王玉鳳、劉湘黔主編基于Multisim的電子電路計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)與分析電子工業(yè)出版社 黃智偉主編電子線路設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn) 測(cè)試 清華科技大學(xué)出版社 第二版 謝自美主編課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表院系： 物理與電子工程學(xué)院 班級(jí)：電科本1班 姓名： 趙亞華 學(xué)號(hào)： 2010171131 項(xiàng)目分值優(yōu)秀(x90%)良好(90%>

13、x80%)中等(80%>x70%)及格(70%>x60%)不及格(x<60%)評(píng)分參考標(biāo)準(zhǔn)參考標(biāo)準(zhǔn)參考標(biāo)準(zhǔn)參考標(biāo)準(zhǔn)參考標(biāo)準(zhǔn)平時(shí)考核20學(xué)習(xí)態(tài)度認(rèn)真，科學(xué)作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)，嚴(yán)格保證設(shè)計(jì)時(shí)間并按任務(wù)書中規(guī)定的進(jìn)度開展各項(xiàng)工作。學(xué)習(xí)態(tài)度比較認(rèn)真，科學(xué)作風(fēng)良好，能按期圓滿完成任務(wù)書規(guī)定的任務(wù)。學(xué)習(xí)態(tài)度尚好，遵守組織紀(jì)律，基本保證設(shè)計(jì)時(shí)間，按期完成各項(xiàng)工作。學(xué)習(xí)態(tài)度尚可，能遵守組織紀(jì)律，能按期完成任務(wù)。學(xué)習(xí)馬虎，紀(jì)律渙散，工作作風(fēng)不嚴(yán)謹(jǐn),不能保證設(shè)計(jì)時(shí)間和進(jìn)度。課程設(shè)計(jì)報(bào)告報(bào)告內(nèi)容組織書寫20結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，邏輯性強(qiáng)，層次清晰，語(yǔ)言準(zhǔn)確，文字流暢，完全符合規(guī)范化要求，書寫工整或用計(jì)算機(jī)打印成文；圖紙非常工整、清晰。結(jié)構(gòu)合理，符合邏輯，文章層次分明，語(yǔ)言準(zhǔn)確，文字流暢，符合規(guī)范化要求，書寫工整或用計(jì)算機(jī)打印成文；圖紙工整、清晰。結(jié)構(gòu)合理，層次較為分明，文理通順，基本達(dá)到規(guī)范化要求，書寫比較工整；圖紙比較工整、清晰。結(jié)構(gòu)基本合理，邏輯基本清楚，文字尚通順，勉強(qiáng)達(dá)到規(guī)范化要求；圖紙比較工整。內(nèi)容空泛，結(jié)構(gòu)混亂，文字表達(dá)不清，錯(cuò)別字較多，達(dá)不到規(guī)范化要求；圖紙不工整或不清晰。技術(shù)水平20設(shè)計(jì)合理、理論分析與計(jì)算正確，文獻(xiàn)查閱能力強(qiáng)、引用合理、調(diào)查調(diào)研非常合理、可信。設(shè)計(jì)合理、理論分析與計(jì)算正確，文獻(xiàn)引用