兩級放大器設(shè)計

1、 兩級放大器的設(shè)計 摘要：兩級放大器在實際生活中有著非常重要的作用，它可以把我們生活中需要的信號進行放大來便利人們的生活。在生活中有著非常廣泛的應(yīng)用。該設(shè)計是兩級放大器的設(shè)計，首先是對設(shè)計方案的選擇和設(shè)計，詳細(xì)分析了兩級放大器的所需數(shù)據(jù)，然后在multisim中選擇所需的元器件來進行電路的設(shè)計。通過改變電路的電壓來進行動態(tài)的分析。仿真結(jié)果表明：在電路中輸入的電壓在第二級放大器的輸出端可以準(zhǔn)確的看到放大了1000倍，實現(xiàn)了題目的要求。 關(guān)鍵詞：兩級放大器； 電路仿真； 設(shè)計目 錄1. 設(shè)計任務(wù)與要求2. 方案設(shè)計與論證3. 單元電路的設(shè)計與仿真3.1第一級放大器的設(shè)計3.2第二級放大器的3.3橋

2、式整流電源的設(shè)計4.總電路設(shè)計及其仿真調(diào)試過程4.1總體電路的設(shè)計4.2仿真結(jié)果及其分析5.結(jié)論和心得6.參考文獻(xiàn)1. 設(shè)計任務(wù)與要求（1） 中頻帶電壓的放大增益1000（2） 通頻帶30HZ30KHZ（3） 輸出電阻10（4） 輸入電阻20K（5） 負(fù)載電阻20K（6） 最大不失真輸出電壓5V（7） 用橋式整流電容濾波集成穩(wěn)壓塊電路設(shè)計所需的正負(fù)直流電源2. 方案的設(shè)計與論證兩級放大器的設(shè)計具有組裝簡單，調(diào)試方便，工作穩(wěn)定的實驗電路。設(shè)計中包括電源輸入電路，一級同相放大電路，二級反相放大電路三部分。電路原理圖如下圖2.1所示：電源輸入信號電路 第二級反相放大電路第一級同相放大電路+ + +

3、+ Ui U U Uo - - - - 圖2.1 兩級放大器電路原理 由設(shè)計與要求可以知道，兩級放大器設(shè)計的實驗主要分為三部分，即對于電源輸入信號和第一級放大電路，第二級放大電路的設(shè)計。進過分析，電源輸入信號電路是橋式整流濾波集成穩(wěn)壓塊所設(shè)計出來的正負(fù)直流電源。第一級放大電路可以是由同相放大電路的組成，第二級放大電路是由反相放大電路所組成。由于所需要的電壓放大倍數(shù)是1000，而同相放大器的電壓放大倍數(shù)在1100之間，反相放大器的電壓放大倍數(shù)在0.1100之間，因此放大1000倍的設(shè)計就可以使用這兩個放大器來實現(xiàn)。因為設(shè)計初稿有很多東西都是借鑒書上或者網(wǎng)站上的東西，Multisim 則是第一次接

4、觸的仿真軟件，因此有的某些電器元件只能夠使用Multisim 中所有的。比如采用函數(shù)信號發(fā)生器來代替交流電壓源。 主要的參考元器件：LM741CH、TSPOWER、橋式整流電路、電阻和電容若干3. 單元電路的設(shè)計與仿真 3.1橋式整流電源的設(shè)計 因為在電路中需要的±12的直流電源，而輸入電源則是普遍的220V交流電源，因此需要橋式整流電源來把電網(wǎng)電壓變?yōu)槟軌蚣虞d在負(fù)載上的±12V的電壓源。下圖 3.1.1為橋式整流電路的仿真結(jié)構(gòu)圖圖 3.1.1 橋式整流電路的仿真結(jié)構(gòu)圖設(shè)計的原理如下圖3.1.2所示：穩(wěn)壓電路濾波器整流電路電源變壓器電網(wǎng)電壓 圖3.1.2 整流電路原理圖 電

5、源變壓器：將交流電網(wǎng)電壓變?yōu)楹线m的交流電壓。 整流電路：將正負(fù)交替的交流電壓變?yōu)閱畏较虻拿}動的直流電壓。 濾波電壓：將脈動直流電壓轉(zhuǎn)換為平滑的直流電壓。 穩(wěn)壓電路：清除電網(wǎng)波動和負(fù)載變化的影響，保持輸出電壓的穩(wěn)定性。 3.2第一級同相放大器 放大器是放把輸入的微小信號放大的電路，第一級同相放大器的放大倍數(shù)進過分析最終設(shè)定為放大10倍。 （1）圖3.2.1為同相放大器的電路結(jié)構(gòu)圖： 圖3.2.1 同相放大器電路結(jié)構(gòu)圖 其中 R1：輸入電阻 Rf：反饋電阻，引入負(fù)反饋R2：平衡電阻，要求 R2=R1/Rf （2）電壓放大倍數(shù)：Au=1+（Rf/R ） 以下圖3.2.2為第一級同相放大器的仿真結(jié)構(gòu)圖

6、 圖 3.2.2 第一級同相放大電路仿真結(jié)構(gòu)圖 此時實際電路中所需要的電阻值如下： 下圖3.2.3為示波器所示的仿真結(jié)果圖 圖3.2.3 第一級示波器所示的仿真結(jié)果圖分析：從放大器的輸入端輸入頻率為1KHz幅度Uim=5mV的交流信號，用示波器在放大器的輸出端測出輸出電壓的幅值Uo1m，根據(jù)Uim 與Uo1m算出該級電壓放大倍數(shù)Au1電壓增益Au1=10，以降低放大電路的信噪比。觀察波形圖可知，輸入電壓與輸出電壓同相位，輸出電壓幅值為輸入電壓幅值10倍，因而穩(wěn)定了輸出電壓，增益也達(dá)到了要求。此時第一級的幅頻特性曲線如下圖3.2.4所示：圖3.2.4第一級放大器的幅頻特性曲線3.3 反相放大電路

7、 因為第一個放大器電路的放大倍數(shù)已經(jīng)被規(guī)定為10倍，因此第二級反相放大電路中的放大倍數(shù)因該為100被才會符合設(shè)計要求中的1000倍。 （1）下圖3.3.1為反相放大器的電路結(jié)構(gòu)圖： 圖3.3.1 反相放大器電路結(jié)構(gòu)圖如圖所示，此圖為反相放大器的電路圖， R1：輸入電阻 Rf：反饋電阻，引入電壓并聯(lián)負(fù)反饋 R2：平衡電阻，要求 R2=R1/Rf （2）電壓放大倍數(shù)：V0和Vi成比例關(guān)系，比例系數(shù)為-Rf/Ri，負(fù)號表示V0和Vi反相比例系數(shù)的數(shù)值可以是大于、等于或小于1的任何值。下圖3.3.2為第二級反相放大器的電路仿真結(jié)構(gòu)圖 圖3.3.2 第二級反相放大器電路仿真結(jié)構(gòu)圖此時實際電路中的電阻值為

8、：圖3.3.3 為第二級示波器所示仿真結(jié)果圖圖3.3.3 第二級示波器仿真結(jié)果圖分析：第二級放大電路圖，是由LM741反相運算放大器組成，此時的輸入信號為第一級放大電路的輸出信號，負(fù)載阻值RL=20Kohm,C3為第二級放大電路的耦合電容，該電路將增益提高到100倍，進而將第二級放大電路的輸入信號放大100倍， 達(dá)到了實驗規(guī)定的要求。此時第二級的幅頻特性曲線如下圖3.3.4所示 圖3.3.4 第二級幅頻特性曲線仿真結(jié)果圖 4. 總電路設(shè)計及其仿真調(diào)試過程 4.1總電路設(shè)計根據(jù)設(shè)計任務(wù)可以知道，本電路是由橋式整流電路和第一級同相放大器和第二級反相放大器所組成的電路。按照要求在Multisim 中將上上述仿真電路連接圖4.1為總電路設(shè)計的仿真原理圖圖4.1 總電路仿真原理圖特別注意：1） 在Multisim中，因為版本的問題，如果使用兩個交流電源的話，可能會因此而出現(xiàn)仿真錯誤，所以因該將一個交流電壓源換成函數(shù)發(fā)生器2） 電源部分注意標(biāo)號，例如：+15和+15v（v不區(qū)分大小寫）不同，應(yīng)為后者。3） 運算放大器中的7端 因該接直流電壓源的正極，4端 因該接直流電壓源的負(fù)極，一般來說1端和5端是不用的。 4.2仿真結(jié)果及其分析由實驗所示，