負(fù)反饋放大電路課程設(shè)計

1、四川航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系課程設(shè)計專業(yè)名稱： 飛行器電子裝配技術(shù) 課程名稱： 模擬電子課程設(shè)計 課題名稱： 負(fù)反饋放大電路的設(shè)計 設(shè)計人員： * 指導(dǎo)教師： * 2010年6月25日負(fù)反饋放大電路課程設(shè)計任務(wù)書一、課題名稱：負(fù)反饋放大電路課程設(shè)計二、技術(shù)指標(biāo)：用分立元器件設(shè)計一個交流放大電路，用于指示儀表中放大弱信號，具體指標(biāo)如下：(1)工作頻率：=30HZ30KHZ能(2)信號源：U=10V(有效值).內(nèi)阻R=50.(3)輸出要求：U1V（有輸入電阻大于20K.）(4)輸入要求：輸入電阻大于20K.(5)工作穩(wěn)定性：當(dāng)電路元器件改變時.若A/A=10.則A<1.三、要求：(1)了解

2、模擬電路,設(shè)計思路,設(shè)計方法和步驟(2)掌握放大電路的工作原理(3)了解負(fù)反饋放大電路的工作原理3、論文格式按系下發(fā)的課程設(shè)計格式要求統(tǒng)一執(zhí)行。4、要求原理圖、印制板圖、裝配圖三圖齊全（印制板圖和裝配可合二為一）。指導(dǎo)教師： 學(xué) 生： 電子工程系 2010年6月25日目 錄第一章 性能指標(biāo)61.1放大倍數(shù)61.2輸入電阻61.3 輸出電阻61.4 通頻帶與頻率失真6第二章 設(shè)計原理框圖7第三章 設(shè)計方案以及選定8方案一：8方案二：9方案三：10確定方案：12第四章 電路參數(shù)的計算124.1輸出級的計算：124.2雙管放大單元電路的計算：14第五章 核算技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)165.1核算A：165.2核算

3、輸出電阻：175.3核算輸入電阻：175.4核算放大電路是否穩(wěn)定：17第六章 裝配 調(diào)試186.1接裝電路：186.2靜態(tài)調(diào)試：186.3動態(tài)調(diào)試：18心得體會。18總結(jié)19附:材料清單19參考文獻(xiàn)20附圖21此課題的設(shè)計是根據(jù)技術(shù)要求來確定放大電路的結(jié)構(gòu)，級數(shù) ，電路元器件的參數(shù)及型號，然后通過實(shí)驗(yàn)調(diào)試調(diào)試來實(shí)現(xiàn)的，并且由技術(shù)要求輸出電流I1A的小電流和輸入電阻R>20K的大電阻，所以我采用的是電壓串聯(lián)負(fù)反饋，我設(shè)計的放大電路主要是為了提高增益的穩(wěn)定性，減小電路引起的非線性失真，使放大倍數(shù)下降，使放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高，使通頻帶展寬，使內(nèi)部噪聲減小，負(fù)反饋放大電路在實(shí)際應(yīng)用中極為廣泛，電

4、路形式繁多，根據(jù)反饋電路與輸出電路，輸入電路的連接方式不同，穩(wěn)定的對象和穩(wěn)定的程度也有所不同，需要進(jìn)行具體分析，一般來說要穩(wěn)定直流量，應(yīng)引入直流負(fù)反饋，要改善交流特性，應(yīng)引入交流負(fù)反饋，在負(fù)載變化時，若想使輸出電壓穩(wěn)定，應(yīng)引入電壓負(fù)反饋。若想使輸出電流穩(wěn)定，應(yīng)引入年電流負(fù)反饋，而放大器中的負(fù)反饋就是把基本放大電路的輸出量的一部分或全路來影響凈輸入量，對放大電路部按一定的方式反送回到輸入回起自動調(diào)整的作用，使輸出量趨向于維持穩(wěn)定。特別是放大電路引入負(fù)反饋可大大改善放大倍數(shù)的穩(wěn)定性。關(guān)鍵字：放大電路、串聯(lián)電壓、負(fù)反饋第一章 性能指標(biāo)1.1放大倍數(shù)放大倍數(shù)是橫量放大電路放大能力的指標(biāo),它有電壓放大倍

5、數(shù)、電流放大倍數(shù)和功率路放大倍數(shù)等表示方法,其中電壓放大倍數(shù)應(yīng)用最多。 放大電路的輸出電壓與輸入電壓之比,稱為電壓放大倍數(shù)Au,即 Au=uo/ui放大電路的輸出電流與輸入電流之比,稱為電流放大倍數(shù)Ai,即 Ai=io/ii放大電路的輸出功率與輸入功率只比,稱為功率放大倍數(shù),即 Ap=po/pi1.2輸入電阻放大電路的輸入電阻是從輸入端向放大電路內(nèi)看進(jìn)去的等效電阻,它等于放大電路輸出端接實(shí)際負(fù)載電阻后,輸入電流與輸入電流之比,即 Ri=ui/ii1.3 輸出電阻對負(fù)載而言,放大電路的輸出端可等效為一個信號源將放大電路輸出端斷開接入一信號源電壓,求出由u產(chǎn)生的電流i,則可得到放大電路的輸出電阻為

6、： Ro=u/i1.4 通頻帶與頻率失真 一般情況下,放大電路只用于某個頻率范圍內(nèi)。放大電路所需的通頻帶由輸入信號的頻帶來確定,為了不失真地放大信號,要求放大電路的通頻帶應(yīng)大于信號的通頻帶。如果放大電路的通頻帶小于信號的頻帶,由于信號低頻段或高頻段的放大倍數(shù)下降過多放大后不能出現(xiàn)原來的形狀,也就是原來的信號產(chǎn)生了失真。第二章 設(shè)計原理框圖圖中的箭頭表示信號的傳輸方向,由輸入端到輸出端趁為正向傳輸,由輸出端到輸入端稱反向傳輸.因?yàn)樵趯?shí)際的放大電路中,輸出信號經(jīng)由基本放大電路的內(nèi)部反饋產(chǎn)生的反向傳輸作用很微弱,可略去,所以可認(rèn)為基本放大電路只能將凈輸入信號正向傳入到輸出端.第三章 設(shè)計方案以及選定

7、方案一：方案分析：這是一個有集成運(yùn)放741構(gòu)成的交直流放大電路，其中,構(gòu)成的電壓串聯(lián)負(fù)反饋。由于集成運(yùn)放開環(huán)增益很大，所以電路構(gòu)成深度電壓串聯(lián)負(fù)反饋。數(shù)據(jù)分析： 輸入電阻：電壓放大倍數(shù)： 所以： 所以：由數(shù)據(jù)可知：該放大電路的輸出電阻，由于是深度電壓負(fù)反饋，故輸出電阻近似為0。由于同相比例運(yùn)算電路引入了串聯(lián)負(fù)反饋，使輸入電阻大大提高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于集成運(yùn)放本身的輸入電阻。理想的情況下認(rèn)為輸入電阻無窮大，這是同相比例運(yùn)算電路的主要優(yōu)點(diǎn)。又因?yàn)槭请妷贺?fù)反饋，與反比例運(yùn)算電路一樣輸出電阻很低，具有很強(qiáng)的帶負(fù)載能力。在同相比例運(yùn)算電路中因?yàn)椋礊榧蛇\(yùn)放的共模抑制比要求較高。這也是含集成運(yùn)放電路缺點(diǎn)。方案二

8、：方案分析： A、此電路為阻容耦合電路,反饋信號再輸入端是電壓相減,即.,為串聯(lián)反饋，電路再輸出端電壓短路為0時，反饋信號為0，即該電路為一個電壓反饋。 B、電壓負(fù)反饋具有穩(wěn)定輸出電壓的作用。若而引起，電路能自動調(diào)節(jié)，其具體過程是： C、深度反饋條件： 由以上相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析可知： 電路為阻容耦合電路，其有優(yōu)點(diǎn)是：各靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立，由于電容的隔直作用，使得“零飄”問題基本得到解決。交流負(fù)反饋可以改善動態(tài)性能。如，它可以提高電路的放大倍數(shù)的穩(wěn)定性，擴(kuò)展通頻帶，減小非線性失真等。 但是，它的缺點(diǎn)是不能放大直流和變化緩慢的信號，此外不適應(yīng)集成化的要求，因?yàn)榧呻娐分袩o法制作大電容。方案三：（1）確

9、定反饋的深度。從所給指標(biāo)來看，設(shè)計中需要解決的主要是輸出電阻、輸入電阻及對放大性能穩(wěn)定的要求等三個問題。由于要求輸入電阻較低，故輸出級應(yīng)采用射級輸出器，但它的輸出電阻大致為幾十歐至幾百歐，因此需要引入一定程度的電壓負(fù)反饋才能達(dá)到指示要求。設(shè)級輸出的輸出電阻為100歐姆，則所需要反饋深度為另外，還要考慮輸入電阻和放大性能的穩(wěn)定性對反饋深度的要求，才能最后確定反饋渡的大小。由于放大電路的輸入電阻指示為20K歐姆，此數(shù)值不是很高，故可以采用電壓串聯(lián)負(fù)反饋的方式來實(shí)現(xiàn)。假定無反饋時，基本放大電路的輸入電阻為ri=2.5K歐姆（第一級可采用局部電流負(fù)反饋），則所需反饋深度為最后從放性能穩(wěn)定度也可以確定出

10、所需反饋深度為綜上所訴，在設(shè)計放大電路時所需反饋深度為10，故取1+AF=10（2）估算A值。根據(jù)指示的要求，放大電路的閉環(huán)放大倍數(shù)應(yīng)為由此可以求出A（1+AF）Af=10×100=1000（3）放大管的選擇。圖6.43 放大電路的原理圖方案分析：因輸出級采用了射級輸出器，其電壓放大倍數(shù)近于1，故需用兩極共射放大才能達(dá)到1000倍?？紤]到儀表對放大電路穩(wěn)定性要求高，故采用典型的兩極直接耦合雙管放大單元，如圖6。43所示。其中RF1和Rf2不加旁路電容是為了引入局部負(fù)反饋以穩(wěn)定每一級的放大倍數(shù)。R1和C4是去耦電路，用以削弱由于電源存在內(nèi)阻而在Vcc3出現(xiàn)的電壓波動，使它盡可能少傳到V

11、cc1。由于VT3需要輸出電流的最大值為了保證不失真。要求IE32IlM,因?yàn)樗纳浼夒娏鞯腎E32×1.4MA3mA，故選用小工率管3DG100即可，其參數(shù)如下：Icm=20Ma,U(br)CEO=45V,PnM=100Mw.因前兩級放大對管子無特殊要求，為了統(tǒng)一起見，均才用3DG100。根據(jù)以上考慮。輸出級到輸入級的負(fù)反饋是從VT3的射級反饋到VT1的射級，組成電壓串聯(lián)負(fù)反饋的形式。確定方案：綜合考慮，我認(rèn)為以上方案只有方案三最合理。第四章 電路參數(shù)的計算首先要初步確定出各級的電壓放大倍數(shù)，然后才能根據(jù)它們來計算出各級的電路參數(shù)。前面已經(jīng)指出雙管放大單元的電壓放大倍數(shù)應(yīng)滿足Au1

12、Au21000,那么，如何分配Au1,Au2那？由電路結(jié)構(gòu)可知，為了使放大電路的輸入阻抗阻高，工作性能穩(wěn)定，在第1級和第2級中都串入了RF1和 RF2以便實(shí)現(xiàn)局部負(fù)反饋?zhàn)饔?，因此它們的電壓放大倍?shù)都不會很高。各級的電壓放大倍數(shù)可初步分配為AU130,Au240.Au31,這樣總的電壓放大倍數(shù)Au30×40×1200，略大于1000（多出的數(shù)值是為了留有一定的余量）4.1輸出級的計算：由于輸出電壓U。1V（有效值），輸出電流I。1mA(有效值)，故負(fù)載電阻1確定RE3和VCC.在射級輸出器中，一般根據(jù)RE（12）RL來選擇RE，取系數(shù)為2，則L。在圖中，取,可以求出式子中，U

13、lp是輸出負(fù)載電壓峰值。為了留有余量，取。Vcc=12V;由此可以求出。確定RB31及RB32。為了計算RE31及RB32，首先要求出UB3及IB3，由圖可知，。選用的管子，則選用RB=（510）B3=0。350.7mA,為了提高本級輸入電阻，取0.35mA，則得取取RB32=13K，因此可以求出輸出級對2級的等效負(fù)載電阻約為式中忽略了影響。因此，選用10uF電解電容器。 確定C2及C3由于有3級電容耦合，根據(jù)多極放大器下限截止頻率的計算公式 假設(shè)每級下限頻率相同，則各級的下限頻率應(yīng)為 為了留有余地，忽略第2級的輸出電阻（尚未標(biāo)出），則因此，可選用10uF電解電容器。同理，忽略射級輸出器的電解

14、電阻，則因此，可選用100uF電解電容器 4.2雙管放大單元電路的計算： 確定第2級的電路參數(shù)。為了穩(wěn)定放大倍數(shù)，在電路中引入RF2,如圖6.45所示，一般取幾十歐至幾百歐。由于希望這一級的電壓放大倍數(shù)大些，故較小的RF2=51,由此可求出這級的電壓放大倍數(shù)為Au2=·Rc2()選IE2=1mA,且=50,則rbe2=rbb2+(1+)=300+(50+1)又由于預(yù)先規(guī)定了Au2=40,RF2=51,代入Au2的公式則得40=由此可以解得Rc2=3.35.再利用Rc2=Rc2RL2代入RL2=6.6K,則3.35=由此可求出Rc2=6.8k.選UCE2=3V,Ic2=1mA,則由Vc

15、c=Ic2(Rc2+RF2+RE2)+UCE2可得12=1×（6.8+0.051+R）+3由此可以得出RE2=2.15k,取RE2=2.2k第2級的輸入電阻可以計算如下 Ri2=rbe2+(1+)RF2=1.63+51×0.051=4.23k確定第1級的電路參數(shù)。電路如圖6.46所示。為了提高輸入電阻而又不致使放大倍數(shù)太低，應(yīng)取IE1=05mA并選，則rbe1=rbb1+(1+)300+(50+1)2.95k利用同樣的原則，可得Au1= 為了獲得高輸入電阻，而且希望Au1也不太小，并與第2級的阻值一致以減少元器件的種類，取RF1=51，代入Au1=30，可求得Rc1=3.3

16、,再利用Rc1=Rc1ri2，求出Rc1=15k.為了計算RE1，選UE1=1V，則有 IE1（RF1+RE1）=1 得出 RE1=- RF1=-0.05=1.95k 選RE1為2k。 為了計算RB1，可先求 IB1=0.01（mA）=10uA 由此可得 RB1=51 k 選51 k 為了確定去耦電阻R1，需先求出 UC1=URE2+IE2×RF2+UBE2=2.95V 再利用UC1=VCC-IC1（R1+RC1） ，可求得R1=3.1 k，取R1為3.3 k。 為了減少元器件的種類，C1選用10uF,CE1及CE2選用100 uF，均為電解電容。由下限頻率L可以驗(yàn)證RF11RF1，

17、RF1+反饋元器件RF3及CF的計算。由于1+AF=10，又以知A=1000，則F=0.9%。再利用 F=可求出RF3=5.5 k，選5.1 k。 C4選用10uF電解電容，可以驗(yàn)證 R1第五章 核算技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)確定放大管的靜態(tài)工作及電路元件后，放大電路各項技術(shù)指標(biāo)是否能滿足要求，尚需進(jìn)行最后核算。5.1核算A：核算射級輸出器的電壓放大倍數(shù)。射級輸出器的電壓放大倍數(shù)可用下式求得 Au3=式中，RLRLRE3/ RL/（RF3+RF1）=2/1/5.1 0.59k 因此可得核算第2級電壓放大倍數(shù)第2級電壓放大倍數(shù)用下式求得式中 rb2=1.63 因此可得核算第1級電壓放大倍數(shù)第1級電壓放大倍數(shù)用下

18、式求得=式中，R 因此可得因此可求出1000 這說明放大電路元器件的選擇是合適的。5.2核算輸出電阻：放大電路開環(huán)時的輸出電阻為故得 因此可滿足要求。5.3核算輸入電阻：放大電路開環(huán)時的輸入電阻為 式中， ，由此可求出閉環(huán)時的輸入電阻為 r 因此，總輸入電阻為 20 ， 可滿足要求。5.4核算放大電路是否穩(wěn)定：可以判定本例電路不會產(chǎn)生振蕩。以上電路是用分立元器件構(gòu)成的負(fù)反饋放大電路，當(dāng)上限截止頻率不高時（一般幾百千赫一下），也可以利用通用集成運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)。第六章裝配 調(diào)試6.1接裝電路：按原理圖連接線路，輸入信號源30HZ30KHZ中頻段的某一頻率，信號源Ui=10MV(有效值)，測試放大電路輸出電壓有效值，并計算電壓放大倍數(shù)。6.2靜態(tài)調(diào)試：測試輸出級的靜態(tài)工作點(diǎn)。6.3動態(tài)調(diào)試：測試放大電路的輸出電阻、輸入電阻。附圖 （原理圖）（電路PCB圖）(電路裝配圖)參考文獻(xiàn)胡宴如主編，模擬電子技術(shù)。北京：高等教育出版社。陳小文主編，電子線路課程設(shè)計。北京：電子工業(yè)出版社。李樹雄主編，電路基礎(chǔ)與模擬電子技術(shù)。北京：航空航天大學(xué)出版路 勇主編，電子電路實(shí)驗(yàn)及仿真M清華大學(xué)出版社，2003胡宴如主編，模擬電子技術(shù)M北京：高等教育出版社，2000周躍慶主編，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)教程M天津大學(xué)出版社， 2001附:材料清單電阻13個(阻值不等)