多級放大電路的設(shè)計(jì)與測試

1、多級放大電路的設(shè)計(jì)與測試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 理解多級直接耦合放人電路的工作原理與設(shè)計(jì)法2. 熟悉丼熟悉設(shè)計(jì)商增益的多級直接耦合放人電路的方法3. 寧握多級放人器性能指標(biāo)的測試方法4. 掌握在放大電路中引入負(fù)反饋的方法二、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)與思考1. 多級放人電路的耦合方式有哪些？分別有什么特點(diǎn)？2. 采用直接偶爾方式，每級放大器的丄作點(diǎn)會(huì)逐漸提高，最終導(dǎo)致電路無法正常丄作, 如何從電路結(jié)構(gòu)h解決這個(gè)問題？3. 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求 (1)基本要求用給定的三極管2sc1815(npn), 2sa1015(pnp)設(shè)計(jì)多級放大器，己知vcc=+12v， -vee=-12v,耍求設(shè)計(jì)差分放大器恒流源的射極電流/eq3

2、=11.5ma，第二級放大射極電流 /e04=23ma;差分放大器的單端輸入單端輸出不是真電壓塯益s少大于10倍，主放大器的 不失真電壓增益不小于100倍；雙端輸入電阻人于10kq,輸出電阻小于10q,并保證輸入 級和輸出級的直流點(diǎn)位為零。設(shè)計(jì)并仿真實(shí)現(xiàn)。三、實(shí)驗(yàn)原理直耦式多級放人電路的主要涉及任務(wù)是模仿運(yùn)算放人器op07的等效內(nèi)部結(jié)構(gòu)，簡化部 分電路，采川差分輸入，共射放人，互補(bǔ)輸出等結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計(jì)出一個(gè)電壓增益足夠髙的多 級放大器，可對小信號進(jìn)行不失真的放大。1. 輸入級電路的輸入級是采川npn型晶體管的恒流源式差動(dòng)放大電路。差動(dòng)放大電路在直流放 人屮零點(diǎn)漂移很小，它常用作多級直流放人屯路

3、的前置級，用以放人微笑的直流信號或交流 信號。典型的差動(dòng)放大電路采用的工作組態(tài)是雙端輸入，雙端輸出。放人電路兩邊對稱，兩品 體管型號、特性一致，各對應(yīng)電阻阻位相同，電路的共模抑制比很窈，利于抗干擾。該電路作為多級放大電路的輸入級吋，采用vu單端輸入，u0l的單端輸出的工作組態(tài)。計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)：差動(dòng)放大電路的雙端是對稱的，此處令tp t2的相關(guān)射級、集電極 電流參數(shù)為,eq1=,eq2=,eq，,cq1=,cq2=,cq。設(shè) t/ = f/b20v，則 ue義_uon 算出 t3 的 /cq3» 即為2倍的/eq也等于2倍的/cq。此處射級采用了工作點(diǎn)穩(wěn)定電路構(gòu)成的恒流源電路,此處有個(gè)

4、較為簡單的確定工作點(diǎn)的 方法：因?yàn)樗灾灰_定了 fe就可以了，而，（-d，r-"卯=（vcc - （- v郎） -uon a +尺6令綱"令）采用叫單端輸入，單端輸出吋的增益么=2uilrlarber + rbe2. 主放大級木級放人器采用一級pnp管的共射放人屯路。由于木實(shí)驗(yàn)屯路是采用直接耦,各級 的工作點(diǎn)互相有影響。前級的差分放人電路川的足npn型晶體管，輸出端,處的集電極 電壓已經(jīng)被抬得較高，同吋也是笫二級放人級的基極且流電壓，如果放大級繼續(xù)采用 npn型只射放大電路，則集電極的丄作點(diǎn)會(huì)被抬得更高，集電極電阻值不好設(shè)計(jì)，選小了 會(huì)使放大倍數(shù)不夠，選大了，則電路吋能飽

5、和，電路不能:d:常放大。對于這種情況，一般采 用互補(bǔ)的管型來設(shè)計(jì)，也就是說第二級的放人電路用pnp型晶體管來設(shè)計(jì)。這樣，當(dāng)丁.作 在放人狀態(tài)hnpn管的集電極電位島于基極點(diǎn)位，而pnp管的集電極電位低于基極電位， 互相搭配后可以方便地配置前后級的工作點(diǎn)，保證主放大器工作于最佳的工作點(diǎn)上，設(shè)計(jì)出 不失真的最大放大倍數(shù)。采用pnp型晶體管作為中間主放大級并和差分輸入級鏈接的參考電路，艽中t4為主放 人器，m:靜態(tài)工作點(diǎn)c/b4、穴7、p2決定。差分放人電路和放人電路采川直接耦合，其工作點(diǎn)相互宥影響，簡單估計(jì)方式如不：ue4=vcc-le4'rl ufm=ue4-u =ue4-q（硅管），

6、u c4 = vee + zc4 - rp2由于"相互影響，具體在調(diào)試中要仔細(xì)確定。此電路中放大級輸出增益2= p.rcrb + rbe3. 輸出級電路輸出級采川亙補(bǔ)對稱電路，提島輸出動(dòng)態(tài)范圍，降低輸出電阻。其中丁4就是主放大管，其集電極接的d：、d2是為了克服t5、t6:tf:補(bǔ)對稱的交越失真。本級電路沒有放大倍數(shù)。四、測試方法用multisim仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并使用合適的電路參數(shù)以滿足性能指標(biāo)要求。給出仿真結(jié)靜態(tài)工作點(diǎn)的測s:測試得到靜態(tài)丁作點(diǎn)/eq3, /eq4如圖2所示，符合設(shè)計(jì)要求。圖2靜態(tài)工作點(diǎn)測雖輸入輸出端電壓測試：測試差分放大器單端輸入單端輸出波形如閣3,輸入電壓為vp

7、p=4.716mv,輸出電壓為 vpp=48.546mv得到差分放大器放大倍數(shù)大約為10.07倍。放大倍數(shù)符合耍求。圖3低電壓下波形圖主放大級輸入輸出波形如圖4波器-xsc1閣4主放大級輸入輸出波形閣如閉所示輸入電壓為vpp=48.546mv,輸出電壓為vpp=5.687v放大倍數(shù)為117倍。 整個(gè)電路輸入輸出電壓測試如閣5圖5多級放人屯路輸入輸出波形圖由圖像知輸入電壓為vpp=4.717mv，輸出電壓為vpp=4.994v，放大倍數(shù)計(jì)算得到為1058 倍五、實(shí)驗(yàn)結(jié)論與心得：在此電路屮利用了差動(dòng)放大電路，利用pnp管放大級實(shí)現(xiàn)主放大電路，利用 互補(bǔ)對稱輸出電路。可以宥效地抑制零點(diǎn)漂移，消除交越失