實(shí)驗(yàn)六：兩級放大電路的設(shè)計(jì)(2013523)

1、模擬電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)M電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六:兩級放大電路的設(shè)計(jì)兩級放大電路的設(shè)計(jì) 華南理工大學(xué)華南理工大學(xué) 呂念玲呂念玲 主編主編 甘偉明甘偉明 劉鳳軍劉鳳軍 參編及課件制作參編及課件制作模擬電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)M電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六:兩級放大電路的設(shè)計(jì)兩級放大電路的設(shè)計(jì)模擬電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)M電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六:兩級放大電路的設(shè)計(jì)兩級放大電路的設(shè)計(jì)取取ICQ1=0.7mA,VCEQ1=2V取取ICQ2=1.2mA,VCEQ2=4V要求要求AV250，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)可取，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)可取AV=300，其中取，其中取T1級級AV1=？，？， T2級級AV2=？ 模

2、擬電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)M電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六:兩級放大電路的設(shè)計(jì)兩級放大電路的設(shè)計(jì)模擬電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)M電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六:兩級放大電路的設(shè)計(jì)兩級放大電路的設(shè)計(jì)模擬電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)M電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六:兩級放大電路的設(shè)計(jì)兩級放大電路的設(shè)計(jì)模擬電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)M電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六:兩級放大電路的設(shè)計(jì)兩級放大電路的設(shè)計(jì)詳細(xì)方法參詳細(xì)方法參見本書見本書3.3.1 3.3.1 及及3.3.23.3.2節(jié)節(jié)模擬電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)M電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六:兩級放大電路的設(shè)計(jì)兩級放大電路的設(shè)計(jì) 多級放大電路的級數(shù)主要根據(jù)對電路的電壓增益（放

3、大倍數(shù)）的要求來確定。多級放大電路的級數(shù)主要根據(jù)對電路的電壓增益（放大倍數(shù)）的要求來確定。 放大電路的級數(shù)。放大電路的級數(shù)。 要考慮的因素主要包括：是小信號放大型還是大信號（功率）放大型；各級放大電路要考慮的因素主要包括：是小信號放大型還是大信號（功率）放大型；各級放大電路的組態(tài)及級間信號的耦合方式等。的組態(tài)及級間信號的耦合方式等。放大電路是小信號放大型；放大電路是小信號放大型；放大電路的組態(tài)；放大電路的組態(tài)；放大電路級間信號的耦合方式；放大電路級間信號的耦合方式； 設(shè)計(jì)指南設(shè)計(jì)指南模擬電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)M電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六:兩級放大電路的設(shè)計(jì)兩級放大電路的設(shè)計(jì) 通常，分配給前級

4、放大電路的電壓增益低一些，后級放大電路電壓增益高一些為宜，通常，分配給前級放大電路的電壓增益低一些，后級放大電路電壓增益高一些為宜，并要留有并要留有15%20%的余量。的余量。 要求要求AV250，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)可取，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)可取AV=300，其中取，其中取T1級級AV1=？，？， T2級級AV2=？ 半導(dǎo)體器件根據(jù)電路輸出信號幅度、通頻帶、輸入阻抗及電路的某些指標(biāo)要求來選擇。半導(dǎo)體器件根據(jù)電路輸出信號幅度、通頻帶、輸入阻抗及電路的某些指標(biāo)要求來選擇。 指標(biāo)中，電路為小信號放大，對電路噪聲沒有特別要求，上限頻率指標(biāo)中，電路為小信號放大，對電路噪聲沒有特別要求，上限頻率fH=50kHz，要求，要求

5、不高，故可選一般的小功率管。現(xiàn)選取不高，故可選一般的小功率管?，F(xiàn)選取NPN型管型管9013，測量其取，測量其取=150。im1imaxV125 2mV, ?,VVAom1V1im1=? VA V。im2om1V2 , ?VVAom2V2im2? VA V。動(dòng)態(tài)范圍估算：動(dòng)態(tài)范圍估算：T1級：級： T2級：級：設(shè)計(jì)指南設(shè)計(jì)指南模擬電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)M電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六:兩級放大電路的設(shè)計(jì)兩級放大電路的設(shè)計(jì)CEQVomCE(sat)VV可見，可見， T1級級VCEQ1可選小些，可選小些，T2級級VCEQ2可選大些?？蛇x大些。 T1級靜態(tài)工作點(diǎn)確定：級靜態(tài)工作點(diǎn)確定：ICQ1IQ1 I

6、Q1 選定選定ICQ1和和CQ1的值的值VCEQ的選擇的選擇要考慮到電路在正常工作范圍應(yīng)使輸出電壓幅度要考慮到電路在正常工作范圍應(yīng)使輸出電壓幅度Vom足夠大，同時(shí)在滿足夠大，同時(shí)在滿足放大倍數(shù)的前提下，輸出電壓不應(yīng)出現(xiàn)飽和失真，為此足放大倍數(shù)的前提下，輸出電壓不應(yīng)出現(xiàn)飽和失真，為此,VCEQ應(yīng)滿足下列關(guān)系：應(yīng)滿足下列關(guān)系：ICQ取值取值 考慮考慮：ICQ設(shè)定主要根據(jù)設(shè)定主要根據(jù) ICQICM+ICEQ ，由于小信號電壓放大電路，由于小信號電壓放大電路ICM 較小，較小，另從減少噪聲及降低直流功率損耗出發(fā)，另從減少噪聲及降低直流功率損耗出發(fā)， T1、T2工作電流應(yīng)選小些，并取前一級電流工作電流應(yīng)

7、選小些，并取前一級電流小于后一級電流。小于后一級電流。設(shè)計(jì)指南設(shè)計(jì)指南模擬電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)M電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六:兩級放大電路的設(shè)計(jì)兩級放大電路的設(shè)計(jì)T級靜態(tài)工作點(diǎn)確定：級靜態(tài)工作點(diǎn)確定：ICQ2 ICQ1 和和VCEQ2VCEQ1 選定選定ICQ和和CQ的值的值偏置電阻偏置電阻Rb1、Rb2值的選擇值的選擇 ， 由電源電壓由電源電壓VCC VBQ;由由I1=(510)IBQ 和和VBQRb2 和和Rb。射級電阻射級電阻Re的選擇的選擇 BQBEeCQVVRIRe 由由設(shè)計(jì)指南設(shè)計(jì)指南模擬電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)M電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六:兩級放大電路的設(shè)計(jì)兩級放大電路的設(shè)計(jì)集

8、電極電阻集電極電阻Rc的選擇的選擇 集電極電阻集電極電阻Rc的選擇的選擇:一是要滿足放大倍數(shù)要一是要滿足放大倍數(shù)要求，二是不能產(chǎn)生飽和求，二是不能產(chǎn)生飽和失真。失真。 VLbeARr RC 由由CCCEQEQCCQVVVRIRC 設(shè)計(jì)指南設(shè)計(jì)指南模擬電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)M電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六:兩級放大電路的設(shè)計(jì)兩級放大電路的設(shè)計(jì)各電容值的選擇各電容值的選擇 耦合電容耦合電容C1和和C2的作用是隔直流耦合交流，對交流信號應(yīng)是近似短路，所以耦合電的作用是隔直流耦合交流，對交流信號應(yīng)是近似短路，所以耦合電容的阻抗應(yīng)遠(yuǎn)小于與之串聯(lián)的電阻，旁路電容阻抗應(yīng)遠(yuǎn)小于與之并聯(lián)的等效電阻。容的阻抗應(yīng)遠(yuǎn)小

9、于與之串聯(lián)的電阻，旁路電容阻抗應(yīng)遠(yuǎn)小于與之并聯(lián)的等效電阻。 E123CLHOfCCCfC由，由在本電路中，電容的耐壓值應(yīng)取實(shí)際工作電壓的在本電路中，電容的耐壓值應(yīng)取實(shí)際工作電壓的2倍以上倍以上設(shè)計(jì)指南設(shè)計(jì)指南模擬電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)M電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六:兩級放大電路的設(shè)計(jì)兩級放大電路的設(shè)計(jì)靜態(tài)工作點(diǎn)的核算靜態(tài)工作點(diǎn)的核算 T1級：級：b2CCBEQ1b1b2CQ1BQ1b1b2e1/(1)RVVRRIIRRR？CQ1CEQ1CCCQ1c1e1(1)=IVVIRR？與上述取值比較，是否符合設(shè)計(jì)要求。與上述取值比較，是否符合設(shè)計(jì)要求。T級的核算級的核算 與與T1級相同。級相同。指標(biāo)核算

10、是指根據(jù)已設(shè)計(jì)的電路參數(shù)逐級進(jìn)行理論計(jì)算，核算各項(xiàng)指標(biāo)（靜態(tài)工作指標(biāo)核算是指根據(jù)已設(shè)計(jì)的電路參數(shù)逐級進(jìn)行理論計(jì)算，核算各項(xiàng)指標(biāo)（靜態(tài)工作點(diǎn)、點(diǎn)、Av、Ri、Ro、f L、f H等等）是否滿足設(shè)計(jì)要求，否則需要重新設(shè)計(jì)計(jì)算。）是否滿足設(shè)計(jì)要求，否則需要重新設(shè)計(jì)計(jì)算。尤其是對靜態(tài)及動(dòng)態(tài)指標(biāo)均有影響的電路參數(shù)，需要通過指標(biāo)核算，確認(rèn)其取值是尤其是對靜態(tài)及動(dòng)態(tài)指標(biāo)均有影響的電路參數(shù)，需要通過指標(biāo)核算，確認(rèn)其取值是否合理。否合理。設(shè)計(jì)指南設(shè)計(jì)指南模擬電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)M電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六:兩級放大電路的設(shè)計(jì)兩級放大電路的設(shè)計(jì)指標(biāo)核算指標(biāo)核算 核算核算否則需要重新設(shè)計(jì)計(jì)算。否則需要重新設(shè)計(jì)計(jì)

11、算。核算無誤后，畫出整機(jī)電路圖，列出元器件清單表。核算無誤后，畫出整機(jī)電路圖，列出元器件清單表。設(shè)計(jì)指南設(shè)計(jì)指南模擬電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)M電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六:兩級放大電路的設(shè)計(jì)兩級放大電路的設(shè)計(jì)凹槽，凹槽凹槽，凹槽上下不連通上下不連通電位器電位器電源接入插孔電源接入插孔電源輸出接口電源輸出接口電位器輸出接口電位器輸出接口信信號號輸輸入入接接口口信信號號輸輸出出接接口口第一塊面包板第一塊面包板第二塊面包板第二塊面包板 實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)電位器、實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)電位器、電源接入插孔、信號輸入、電源接入插孔、信號輸入、輸出接孔內(nèi)部輸出接孔內(nèi)部互不連通互不連通，使用時(shí)使用時(shí)需用導(dǎo)線連需用導(dǎo)線連起來。起來。為

12、了避免干擾，安裝時(shí)為了避免干擾，安裝時(shí)用用第一塊面包板。第一塊面包板。 提醒：提醒：電路的安裝電路的安裝每列有每列有5個(gè)個(gè)小孔且互小孔且互相連通，相連通，但每列之但每列之間的小孔間的小孔不連通。不連通。兩行插孔，每兩行插孔，每行插孔中的小行插孔中的小孔互相連接，孔互相連接，但兩行絕緣，但兩行絕緣，可作為電源線可作為電源線或地線使用?；虻鼐€使用。模擬電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)M電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六:兩級放大電路的設(shè)計(jì)兩級放大電路的設(shè)計(jì)電路的安裝電路的安裝模擬電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)M電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六:兩級放大電路的設(shè)計(jì)兩級放大電路的設(shè)計(jì)電路的安裝電路的安裝模擬電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)M

13、電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六:兩級放大電路的設(shè)計(jì)兩級放大電路的設(shè)計(jì)調(diào)試與測量調(diào)試與測量 把測量結(jié)果與設(shè)計(jì)任務(wù)中的指標(biāo)要求對把測量結(jié)果與設(shè)計(jì)任務(wù)中的指標(biāo)要求對照，看是否滿足指標(biāo)要求。照，看是否滿足指標(biāo)要求。實(shí)驗(yàn)前實(shí)驗(yàn)前,應(yīng)先用數(shù)字萬用表測量三極管的應(yīng)先用數(shù)字萬用表測量三極管的值，同時(shí)判別三極管的好壞。值，同時(shí)判別三極管的好壞。模擬電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)M電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六:兩級放大電路的設(shè)計(jì)兩級放大電路的設(shè)計(jì)故障分析故障分析一、通電調(diào)試前的直觀檢查一、通電調(diào)試前的直觀檢查電路安裝完畢電路安裝完畢,不宜急于通電，先要認(rèn)真檢查以下不宜急于通電，先要認(rèn)真檢查以下內(nèi)容內(nèi)容:1.連線是否正確？

14、要連線是否正確？要按照電路原理圖檢查按照電路原理圖檢查已接好的線路，確保每個(gè)元件的引腳都連接正已接好的線路，確保每個(gè)元件的引腳都連接正 確；確；2.元器件引腳之間有無短路、接觸不良，三極管、電容極性有無接錯(cuò)？元器件引腳之間有無短路、接觸不良，三極管、電容極性有無接錯(cuò)？ 3.電源供電、信號源連線極性是否正確？電源供電、信號源連線極性是否正確？4.電源端對地是否存在短路，電源的電流示數(shù)是否正常？電源端對地是否存在短路，電源的電流示數(shù)是否正常？二、通電調(diào)試電路二、通電調(diào)試電路1.檢查電路的靜態(tài)工作點(diǎn)：檢查電路的靜態(tài)工作點(diǎn)：VBEQ、VCEQ、ICQ是否正常？與設(shè)計(jì)結(jié)果相比較如何？是否正常？與設(shè)計(jì)結(jié)果

15、相比較如何？2.從信號發(fā)生器輸出一正弦信號作為測試信號，接至電路的輸入端，觀察電路各級能否從信號發(fā)生器輸出一正弦信號作為測試信號，接至電路的輸入端，觀察電路各級能否 正常放大？放大倍數(shù)是否符合預(yù)期？會(huì)不會(huì)出現(xiàn)截止或飽和失真？正常放大？放大倍數(shù)是否符合預(yù)期？會(huì)不會(huì)出現(xiàn)截止或飽和失真？3.適當(dāng)調(diào)整該測試信號的電壓和頻率，測量電路的其它動(dòng)態(tài)指標(biāo)：適當(dāng)調(diào)整該測試信號的電壓和頻率，測量電路的其它動(dòng)態(tài)指標(biāo)：Ri、Ro、BW？是否符？是否符 合預(yù)期設(shè)計(jì)值？若不符，該改變哪個(gè)元件的取值最直接有效？合預(yù)期設(shè)計(jì)值？若不符，該改變哪個(gè)元件的取值最直接有效？三、排查電路故障三、排查電路故障 在電路調(diào)試的過程中，若發(fā)現(xiàn)

16、電路未能正常放大，可利用信號尋跡檢查的方法，查在電路調(diào)試的過程中，若發(fā)現(xiàn)電路未能正常放大，可利用信號尋跡檢查的方法，查找故障所在的位置。一般使用示波器來檢測信號的傳輸過程。找故障所在的位置。一般使用示波器來檢測信號的傳輸過程。模擬電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)M電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六:兩級放大電路的設(shè)計(jì)兩級放大電路的設(shè)計(jì)模擬電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)M電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六:兩級放大電路的設(shè)計(jì)兩級放大電路的設(shè)計(jì) 從第一級輸入信號，用示波器由前級到后級（從從第一級輸入信號，用示波器由前級到后級（從A到到E），逐級觀察各點(diǎn)信號的變化情況，如發(fā)），逐級觀察各點(diǎn)信號的變化情況，如發(fā)現(xiàn)某一級的輸出波形不

17、正確或沒有輸出時(shí)，則故障就發(fā)生在該級或下級電路，這時(shí)可將級間連線或現(xiàn)某一級的輸出波形不正確或沒有輸出時(shí)，則故障就發(fā)生在該級或下級電路，這時(shí)可將級間連線或耦合電路斷開，進(jìn)行單獨(dú)測試，即可判斷故障級。耦合電路斷開，進(jìn)行單獨(dú)測試，即可判斷故障級。 提示：在測量前級放大器時(shí)，應(yīng)把信號源電壓調(diào)得較大，在測量后級放大器時(shí)，應(yīng)把信號源電壓調(diào)得較小。1.由前向后逐級檢查，尋找故障級。由前向后逐級檢查，尋找故障級。ABCDE模擬電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)M電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六實(shí)驗(yàn)六:兩級放大電路的設(shè)計(jì)兩級放大電路的設(shè)計(jì) 由后向前逐級推進(jìn)尋找故障級（從由后向前逐級推進(jìn)尋找故障級（從E到到A）?？稍谀臣壿斎攵思有盘?，測試其后各級輸出端信號）?？稍谀臣壿斎攵思有盘枺瑴y試其后各級