負反饋放大電路課程設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（論文）

摘要電子技術(shù)是一門實踐性很強的課程，加強工程訓(xùn)練，特別是技能的培養(yǎng)，對于培養(yǎng)工程人員的素質(zhì)和能力具有十分重要的作用。在電子信息類本科教學(xué)中，電子技術(shù)課程設(shè)計是一個重要的實踐環(huán)節(jié)，它包括選擇課題、電子電路設(shè)計、組裝、調(diào)試和編寫總結(jié)報告等實踐內(nèi)容。負反饋在電子線路中有著非常廣泛的應(yīng)用，采用負反饋是以降低放大倍數(shù)為代價的，目的是為了改善放大電路的工作性能，如穩(wěn)定放大倍數(shù)、改變輸入和輸出電阻、減少非線性失真、擴展通頻帶等，所以在實用放大器中幾乎都引入負反饋。負反饋放大電路是由基本放大電路和負反饋網(wǎng)絡(luò)組成。由電阻、電容、二極管、三極管等分立元件構(gòu)成共基極、共發(fā)射極、公集電極等基本放大電路。將輸出信號的一部分或全部引回到輸入端并使輸入信號減小的某種電路稱為負反饋網(wǎng)絡(luò)。經(jīng)過布線、焊接、調(diào)試等工作后負反饋放大電路成形。通過負反饋放大電路課程設(shè)計可實現(xiàn)讓學(xué)生初步掌握電子線路的試驗、設(shè)計方法和課程設(shè)計為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計打好基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：

三極管放大級電路輸出級電路負反饋網(wǎng)絡(luò)目錄第1章技術(shù)指標(biāo) 11.1設(shè)計任務(wù)與要求 1設(shè)計內(nèi)容 1設(shè)計要求 1第2章原理設(shè)計與框圖 22．1負反饋放大電路的基本框圖 2反饋網(wǎng)絡(luò)選擇的一般原則 2放大管選擇的一般原則 3級數(shù)選擇的一般原則 3第3章設(shè)計方案及選定 33.1方案一 33．2方案二 43．3方案三 4電路的選擇 5輸入級選擇的一般原則 5中間級選擇的一般原則 5輸出級選擇的一般原則 53．5方案選定及總框圖 5第4章單元電路的設(shè)計與參數(shù)計算 6雙管放大單元電路的計算 6確定第一級的電路參數(shù) 6確定第二級的電路參數(shù) 7輸出級的計算 8確定及Vcc 8確定及 9確定及 9反饋元器件 10第5章核算技術(shù)指標(biāo) 105．1核算 10核算射級術(shù)出器的電壓放大倍數(shù) 105．1．2核算第二級電壓放大倍數(shù) 115．1．3核算第一級電壓放大倍數(shù) 115．2核算輸出電阻 115．3核算輸入電阻 11第6章元器件選擇(清單) 12第7章總結(jié)與體會 13附錄一 15附錄二 16附錄三 17第1章技術(shù)指標(biāo)1.1設(shè)計任務(wù)與要求設(shè)計內(nèi)容用分立元件設(shè)計一個交流放大電路，用于指示儀表中放大。設(shè)計要求1、工作頻率：f=30HZ~30KHZ。2、信號源：Ui=10mV（有效值），內(nèi)阻RS=50。3、輸出要求：UO≥1V（有效值），輸出電阻小于10，輸出電流IO≤1mA（有效值）。4、輸入要求：輸入電阻大于20K。5、工作穩(wěn)定性：當(dāng)電路元件改變時，若，則。第2章原理設(shè)計與框圖2．1負反饋放大電路的基本框圖采用什么反饋方式，主要負載的要求及信號源內(nèi)阻的情況來考慮。在負載變化的情況下，要求放大電路定壓輸出時就需要采用電壓反饋；在負載變化的情況下，要求放大電路恒流輸出時，就要求采用電流負反饋。至于輸入端采用串聯(lián)還是并聯(lián)方式，主要根據(jù)對放大電路輸入電阻的要求而定。當(dāng)要求放大電路具有高的輸入電阻時，宜采用串聯(lián)反饋；當(dāng)要求放大電路具有低的輸入電阻時，宜采用并聯(lián)反饋。如僅僅為了提高輸入電阻，降低輸出電阻（即阻抗變換）時，宜采用射級輸出器。反饋深度主要根據(jù)放大的用途及指標(biāo)而定。 對音頻放大電路，主要是用負反饋減小非線性失真，設(shè)計時一般取1+AF=10左右。 對測量儀表中使用的放大電路，要求放大倍數(shù)要有較高的穩(wěn)定度，而采用負反饋的目的主要是提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定度，因此根據(jù)不同的要求可取1+AF幾十至幾百。 對高放大倍數(shù)寬頻帶放大電路，采用負反饋的目的主要是展寬頻帶，這是采用多級放大加深反饋容易產(chǎn)生自激，且在幅頻特性的高、低頻段宜產(chǎn)生凸起的現(xiàn)象。如果放大電路的級數(shù)多，而輸入信號很弱時（微伏級），必須考慮輸入級放大管的噪聲所產(chǎn)生的影響，為此前置放大級應(yīng)選用低噪聲的管子。當(dāng)要求放大電路的頻帶很寬時，應(yīng)選用截止頻率較高的管子。從集電極損的角度出發(fā)，由于前幾級放大的輸出小，可選用小的管子，其靜態(tài)工作點也要選得低一些（小），這樣可以減小噪聲；但對輸出級而言，因其輸出電壓和輸出電流都較大，故選用大的管子。放大電路的級數(shù)可根據(jù)無反饋時的放大倍數(shù)而定，而此放大倍數(shù)又要根據(jù)所要求的閉環(huán)放大倍數(shù)和反饋深度而定，因此設(shè)計時首先要根據(jù)技術(shù)指標(biāo)確定出它的閉環(huán)放大倍數(shù)AF及反饋深度1+AF，然后確定所需的AF。確定了A的數(shù)值，放大電路的級數(shù)大致可用下列原則來確定：幾十至幾百倍左右采用一級或兩級，幾百至千倍左右采用兩級或三級，千倍以上采用三級或四級（射極輸出器不計，因其A約為1）。一般情況下很少采用四級以上，因為這將給施加反饋后的補償工作帶來很大的困難，但如反饋只加在每兩級之間也是可以的。第3章設(shè)計方案及選定3.1方案一方案一為一三級負反饋放大電路，信號從輸入級經(jīng)電容耦合后由第一個共發(fā)射極的三極管放大，并從集電極輸出，經(jīng)電容耦合后作為下一級的輸入信號。第二級放大電路同樣也是從集電極輸出信號，同時形成電流并聯(lián)負反饋作用與第一級放大電路的輸入端。從第二級放大電路輸出的信號經(jīng)電容耦合后輸入第三級共集電極的放大電路，放大后從發(fā)射極經(jīng)電容耦合后輸出。同時形成電流串聯(lián)負反饋。因為基極與集電極，基極與發(fā)射間有電阻所以該電路的優(yōu)點是各級放大電路的靜態(tài)工作點相互獨立，能很好的穩(wěn)定電路且輸入電阻大，放大倍數(shù)高。缺點是不能放大變化緩慢的信號，輸出電阻很可能達不到要求。3．2方案二如圖（附錄1）所示也是一個三級放大電路，信號從輸入級經(jīng)電容耦合與一級放大電路的基極相連，放大后從集電極輸出直接和下一級放大電路的基極相連。發(fā)射極的電阻和旁路電容保證了電路對交直流的反饋，集電極的電阻提供合適的靜態(tài)工作點。信號經(jīng)二級放大電路放大后由集電極輸出經(jīng)電容耦合后與下一級電路相連。同時電阻與上級電路形成電流并聯(lián)負反饋，穩(wěn)定該級電路的靜態(tài)工作點。第三級為共集電極放大電路，所以信號由發(fā)射極輸出經(jīng)電容耦合作用與負載。同時與第一級放大電路形成電壓串聯(lián)負反饋使整個電路穩(wěn)定。該電路的優(yōu)點在于使個級放大電路穩(wěn)定，輸入電阻大，輸出電阻小，放大倍數(shù)高，能放大變化很小的信號，結(jié)構(gòu)簡單易懂符合各項指標(biāo)要求。缺點在于一二級放大電路的靜態(tài)工作點不能相互獨立。3．3方案三方案三為一個兩級放大電路,信號經(jīng)電容耦合后與共發(fā)射極的三級管基極相連,放大后由集電極輸出直接與下一級放大電路的基極相連，屬于直接耦合。同時發(fā)射極的電阻起反饋作用，影響輸入信號，加旁路電容是為了既要滿足交流反饋，也要滿足直流反饋。經(jīng)第二級共集電極放大電路放大的信號從集電極經(jīng)電容耦合后加在負載電阻上。電阻Ｒ連接了輸入與輸出形成電壓串聯(lián)負反饋。該電路的優(yōu)點是元件使用少，反饋效果明顯，缺點是各靜態(tài)工作點不能相互獨立，不能保證輸出穩(wěn)定。根據(jù)不同的要求，放大電路中各級所選用的電路也是不同的。輸入級選擇的一般原則輸入級采用什么電路主要取決于信號源的特點。如果信號源不允許較大的電流，則輸入級應(yīng)具有較高的輸入電阻，那么應(yīng)采用射及輸出器為宜。如要求有特別高的輸入電阻（>1M?）,可以采用場效應(yīng)管，并采用自舉電路或多級串聯(lián)負反饋放大電路。如信號源要求放大電路具有低的輸入電阻，則可用電壓并聯(lián)反饋放大電路。如果無特殊要求，可選用一般的共射放大電路。輸入級放大管的靜態(tài)工作點一般取≤1mA,UCE=(1~2)V.中間級選擇的一般原則中間級主要是積累電壓及電流放大倍數(shù)，多采用共射放大電路，而且選用β大的管子。其靜態(tài)工作點一般為=（1~3）mA,U=(2~5)V.輸出級選擇的一般原則輸出級采用什么電路主要決定于負載的要求。如負載電阻較大（幾個千歐左右），而且主要是輸出電壓，則可用共射放大電路；反之，如負載為低阻，且在較大范圍內(nèi)變化時，則用射極輸出器。如果負載需要進行阻抗匹配，則用變壓器輸出。因輸出級的輸出電壓和輸入電流都較大，其靜態(tài)工作點的選擇要比中間級高，具體數(shù)值要視輸出電壓和輸出電流的大小而定。3．5方案選定及總框圖綜上所述：各種元器件構(gòu)成的負反饋放大電路都有自己的優(yōu)點，但是僅某個單元電路性能優(yōu)越，并不代表整個電路就是最好的。我們應(yīng)總觀全局，考慮到?jīng)]每個單元的性能指標(biāo)擇優(yōu)選擇。最后經(jīng)過我的反復(fù)論證，覺得第二種方案能更好的達到各性能指標(biāo)，并且線路簡單適用，所以我選擇了第二種方案。第4章單元電路的設(shè)計與參數(shù)計算確定第一級的電路參數(shù)電路如圖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05mA，圖并選=50，則=+（1+）=300+（50+1）利用同樣的原則，可得為了獲得高輸入電阻，而且希望也不要太小，并與第二級的阻值一致以減少元器件的種類，取，代入，可求得，再利用，求出。為了計算，選，則有得出K選。為了計算，可先求出由此可得K選51K。為了確定去耦電阻，需先求出再利用，取為。為了減少元器件的種類，選用10，，均為電解電容。有下限頻率可以驗證，。確定第二級的電路參數(shù)為了穩(wěn)定放大倍數(shù)，在電路中引入如圖所示，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，故取較小的=51?，由此可求出這級的電壓放大為圖==選=1mA，=50，則又由于預(yù)先規(guī)定了{ 由此可以解得?。再利用=∥代入?，則3.35=選=3V，=1mA,則由Vcc=可得由此可以得出第二級的輸入電阻可以計算如下由于輸出電壓UO=1v（有效值）,輸出電流IO=1mA（有效值），故負載電阻UO/IO=1K?.1確定及Vcc在射級輸出器中，一般根據(jù)來選擇，取系數(shù)為2，則，=667?。在圖中，取=1mA，=1v，可以求出=+（/′)=1+(=++2=8.64V式中，ULP是輸出負載的電壓峰值。為了留有余量，取=3.5mA,Vcc=12v；由此可以求出=7V.4.2.2確定及為了計算及，首先要求出及，由圖可知，=V。選用=50的管子，則=0.07mA=70A， 選用=（5~10）=0.35~0.7mA,為了提高本級輸入電阻，取0.35mA，則得=/?=（-）/?取=13K?，由此可以求出輸出級對第二級的等效負載電阻約為RL2==∥∥(1+)=13∥22∥(510.67)?式中忽略了的影響。4.2.3確定及由于有三級電容耦合，根據(jù)多級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=Hz為了留有余地，忽略第二級的輸出電阻（因尚未標(biāo)出），則（3~10）（31.8~106.2）（4.82~16.1）因此，可選用10電解電容器。同理，忽略射極輸出器的輸出電阻，則（3~10）（31.8~106.2）（31.8~106.2）因此，可選用100的電解電容器。由于，又已知A=1000，則F=。再利用可求出。電容器，可以驗證。第5章核算技術(shù)指標(biāo)確定放大管的靜態(tài)工作點及電路元件后，放大電路的各項技術(shù)指標(biāo)是否能滿足要求，尚需進行最后核算。5．1核算核算射級術(shù)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=5．1．2核算第二級電壓放大倍數(shù)第二級電壓放大倍數(shù)用下式求得5．1．3核算第一級電壓放大倍數(shù)第一級電壓放大倍數(shù)用下式求因此可以求出這說明放大電路元件的選擇是合適的。5．2核算輸出電阻放大電路開路時的輸出電阻為故得因此滿足要求5．3核算輸入電阻閉環(huán)時的輸入電阻為而總輸入電阻，可滿足要求。第6章