多級(jí)電壓放大電路課程設(shè)計(jì)

1、物理與電子工程學(xué)院高頻電子線路 課程設(shè)計(jì)報(bào)告書設(shè)計(jì)題目: 多級(jí)低頻電壓放大器 專 業(yè): 電子信息科學(xué)與技術(shù) 班 級(jí): 10電科本1 學(xué)生姓名: 趙亞華 學(xué) 號(hào): 2010171131 指導(dǎo)教師: 劉清華2013年11月 20 日物理與電子工程學(xué)院 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書專業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 班級(jí)： 10級(jí)電科本摘 要高頻電子線路課程設(shè)計(jì)是從理論到實(shí)踐的一個(gè)重要步驟，通過(guò)這個(gè)步驟使我們的動(dòng)手能力有了質(zhì)的提高，也使我們對(duì)電路設(shè)計(jì)理念的認(rèn)識(shí)有了質(zhì)的飛躍。 本課程設(shè)計(jì)是對(duì)放大器對(duì)電壓放大的基本應(yīng)用，我們?cè)O(shè)計(jì)的二級(jí)低頻阻容耦合放大器嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)，能夠充分滿足的電壓放大倍數(shù)、頻帶寬、輸入輸出電阻等實(shí)

2、驗(yàn)要求的性能參數(shù)，這次課程設(shè)計(jì)讓我們了解了類似產(chǎn)品的內(nèi)部原理結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)時(shí)我設(shè)計(jì)了二級(jí)三極管放大電路、可變放大倍數(shù)的二級(jí)運(yùn)算放大器電路等多種方案，由于考慮到器材的限制，我們最終采用了最為簡(jiǎn)潔的兩級(jí)運(yùn)算放大器電路，實(shí)現(xiàn)了用最少的元器件實(shí)現(xiàn)要求功能。關(guān)鍵詞：低頻；放大器；阻容耦合；目 錄1 設(shè)計(jì)原理及框圖 . 11.1 設(shè)計(jì)原理 . 1 1.1.1 兩級(jí)放大器 . 1 1.1.2 運(yùn)算放大器 . 1 1.2 閉環(huán)負(fù)反饋 . 1.3 帶通濾波器 . 2 設(shè)計(jì)要求及方案 . 2.1 設(shè)計(jì)要求 . 2.2 設(shè)計(jì)方案 . 3 放大倍數(shù) . 4 電路圖 . 5 仿真輸入輸出波形 . 6 主要元器件參數(shù) . 7

3、 總結(jié)及體會(huì) . 參考文獻(xiàn) .2 233 34 4 5 5 6 71 設(shè)計(jì)原理及框圖1.1 設(shè)計(jì)原理1.1.1 兩級(jí)放大器為了盡可能保證不失真放大，采用兩級(jí)放大電路。阻容耦合放大器是多級(jí)放大器中最常見的一種，兩級(jí)之間通過(guò)耦合電容及下級(jí)輸入電阻連接，故稱為阻容耦合，由于電容有隔直作用，使用前、后級(jí)的直流工作點(diǎn)互相不影響，各級(jí)放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)可以單獨(dú)計(jì)算。每一級(jí)放大電路的電壓放大倍數(shù)為輸出電壓Uo與輸入電壓Ui之比，其中，第一級(jí)的輸出電壓Uo1 即為第二級(jí)輸入電壓Uo2，所以兩級(jí)放大電路的電壓放大倍數(shù)為AV=VO2i=O1*O2=AV1*ViVAV2 O1兩級(jí)低頻阻容耦合放大器參考方案方框圖如

4、圖1所示，它包括信號(hào)發(fā)生器、第一級(jí)、第二級(jí)、示波器。圖1 二級(jí)低頻阻容耦合放大器方框圖1.1.2 運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器是一種直流耦合，差模（差動(dòng)模式）輸入、通常為單端輸出的高增益電壓放大器，因?yàn)閯傞_始主要用于加法，乘法等運(yùn)算電路中，因而得名。一個(gè)理想的運(yùn)算放大器必須具備下列特性：無(wú)限大的輸入阻抗、等于零的輸出阻抗、無(wú)限大的開回路增益、無(wú)限大的共模排斥比的部分、無(wú)限大的頻寬。最基本的運(yùn)算放大器如圖1-1。一個(gè)運(yùn)算放大器模組一般包括：一個(gè)正輸入端(OP_P)、一個(gè)負(fù)輸入端(OP_N)和一個(gè)輸出端(OP_O)。圖1-1 基本運(yùn)算放大器1.2 閉環(huán)負(fù)反饋將運(yùn)算放大器的反向輸入端與輸出端連接起來(lái)，放大器

5、電路就處在負(fù)反饋組態(tài)的狀況，此時(shí)通?？梢詫㈦娐泛?jiǎn)單地稱為閉環(huán)放大器。閉環(huán)放大器依據(jù)輸入訊號(hào)進(jìn)入放大器的端點(diǎn)，又可分為反相放大器與非反相放大器兩種。 反相放大器如圖1-3。圖1-3反相閉環(huán)放大器非反相閉環(huán)放大器如圖1-4。假設(shè)這個(gè)閉環(huán)放大器使用理想的運(yùn)算放大器，則因?yàn)槠溟_環(huán)增益為無(wú)限大，所以運(yùn)算放大器的兩 輸入端電壓差幾乎為零，其輸出與輸入電壓的關(guān)系式如下：Vout = (R2 / R1) + 1) * Vin1.3 帶通濾波器帶通濾波器的作用是允許某一段怕你帶范圍內(nèi)的信號(hào)通過(guò)，而將次頻帶以外的信號(hào)阻斷。帶通濾波器經(jīng)常用于抗干擾設(shè)備中，以便接受某一視頻帶范圍內(nèi)的有效信號(hào)，而消除高頻段和低頻段的干

6、擾和噪聲。圖1-4非反相閉環(huán)放大器2 設(shè)計(jì)要求及方案2.1 設(shè)計(jì)要求已知條件：（1）電源電壓VCC=12V；（2）負(fù)載電阻RL=2K；（3）輸入信號(hào)為Vi=4mv，f=1KHZ的正弦波電壓，信號(hào)源內(nèi)阻Rg很小可忽略；（4）晶體管用3DG6。技術(shù)指標(biāo)：（1）放大器不失真輸出電壓VO1000mv，即放大器電壓增益AV250；（2）f=300Hz80KHz；（3）放大器工作點(diǎn)穩(wěn)定。2.2設(shè)計(jì)方案1 采用集成運(yùn)放可以采用集成運(yùn)放來(lái)搭建放大電路。該方案設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，集成度高、精確度高，在參數(shù)上輸入電阻很高，輸出電阻低，采用集成運(yùn)放放大小信號(hào)是很好的選擇。 2 采用三極管采用三極管的級(jí)聯(lián)方式組成多級(jí)放大電路。

7、三極管又可以分為三種放大電路：共射、共集和共基放大電路。三種方式有各自的特點(diǎn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求，本設(shè)計(jì)最終采用了三極管設(shè)計(jì)的方案。電路由兩級(jí)放大電路級(jí)聯(lián)組成，第一級(jí)為分壓偏置的共射級(jí)放大電路，第二級(jí)采用同樣的放大電路通過(guò)電容耦合連接起來(lái)。3 原始方案圖每一級(jí)放大電路的電壓放大倍數(shù)為輸出電壓與輸入電壓之比，其中，第一級(jí)的輸出電壓即為第二級(jí)輸入電壓，所以兩級(jí)放大電路的電壓放大倍數(shù)為: Au=Uo1/Ui*Uo2/Ui2=Au1*Au23 放大倍數(shù)A 第一級(jí)的輸出電壓第一級(jí)電壓幅值放大倍數(shù)為：Au1=266.795mV/4mV=66.7B 第二級(jí)的輸出電壓第二級(jí)電壓幅值放大倍數(shù)為：Au2=1.09v/

8、266.795mV=4.09所以放大電路的總體放大倍數(shù)為一級(jí)和二級(jí)放大倍數(shù)的乘積：Af= Au1* Au2 =273（大于250，滿足設(shè)計(jì)的要求）4 電路圖及輸出波形5 仿真輸入輸出波形藍(lán)色是輸入，紅色是輸出。 6主要元器件參數(shù) 表1-1主要參考元器件7 總結(jié)及體會(huì)：本次課程設(shè)計(jì)是迄今為止本人覺得意義最大也是收獲最大的一次設(shè)計(jì)，身為電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生，設(shè)計(jì)是將來(lái)我們必需的技能，是生存立業(yè)的根本，而此次實(shí)習(xí)恰恰給我們提供了一個(gè)應(yīng)用自己所學(xué)知識(shí)的平臺(tái)，使我們的書本知識(shí)不再只是局限于大腦而是用于實(shí)踐。這是第一次接觸這個(gè)軟件，覺得這個(gè)軟件真的很棒，用起來(lái)超方便的，這個(gè)仿真軟件很形象的將我們所

9、想的電路能夠用計(jì)算機(jī)運(yùn)行出來(lái)，而且我們可以在上面很輕松的做出修改，在本設(shè)計(jì)過(guò)程中，Multisim幫助我進(jìn)行了直觀的仿真以及快速的測(cè)量。對(duì)于檢查那些需要進(jìn)行反復(fù)設(shè)計(jì)的計(jì)算值來(lái)說(shuō)，Multisim是一個(gè)極其寶貴的工具，而且它能夠在使用真正的元件進(jìn)行電路原型設(shè)計(jì)之前給予我極大的信心。因?yàn)閮杉?jí)阻容耦合放大電路的電路圖是固定的模式，所以我只需要設(shè)計(jì)元器件的參數(shù)，對(duì)著這個(gè)問題，剛開始我先大概的算出放大倍數(shù)大于250，然后根據(jù)輸出與輸入波形的比較以及幅頻特性，慢慢的調(diào)節(jié)，是能夠達(dá)到老師的設(shè)計(jì)要求。從理論設(shè)計(jì)到仿真軟件的仿真，之后又經(jīng)歷了方案的確定，以及不斷地調(diào)試直至成功。這些過(guò)程都需要我們積極動(dòng)手動(dòng)腦，借鑒書本知識(shí)，聯(lián)合自己的電路圖予以分析。本次課程設(shè)計(jì)可以說(shuō)是對(duì)于以往所學(xué)的一次檢測(cè)，過(guò)程不可謂不辛苦，收獲不可謂不豐厚。本次課程設(shè)計(jì)，最重要的環(huán)節(jié)還是設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的成功是實(shí)驗(yàn)成功的基礎(chǔ)。所以設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)必需積極動(dòng)腦，動(dòng)手，查閱相關(guān)資料，以求設(shè)計(jì)成功。前面的電路設(shè)計(jì)很令人頭疼，我的電路相對(duì)并不是很復(fù)雜，仿真也相當(dāng)?shù)某晒?，但是從古至今就有一個(gè)不變的真理這之中的過(guò)程相當(dāng)磨礪人的耐心。參 考 文 獻(xiàn)1模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 楊素行 高等教育出版社 20062集成電路原理及應(yīng)用 譚博學(xué) 苗匯靜 電子工業(yè)出版社 20083模擬