實(shí)驗(yàn)六：兩級放大電路的設(shè)計(jì)

1、模擬電路單元及系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) 華南理工大學(xué) 呂念玲 主編 甘偉明 劉鳳軍 參編及課件制作 機(jī)械工業(yè)出版社 出版實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆斩嗉壏糯箅娐返墓こ淘O(shè)計(jì)方法、組裝調(diào)試技術(shù)和實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)方法。培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識,分析與解決電路實(shí)際問題能力,加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)全過程的訓(xùn)練。設(shè)計(jì)任務(wù)11設(shè)計(jì)題一： 用分立元件設(shè)計(jì)一阻容耦合兩級放大電路，在電源電壓為12V，Vi5mV，信號源內(nèi)阻為50，RL=5.1k的條件下，滿足以下指標(biāo)要求：（1）Ri10k；（2）Av250；（3）BW=50Hz50kHz；（4）D5%。設(shè)計(jì)任務(wù)22設(shè)計(jì)題二： 用分立元件設(shè)計(jì)一阻容耦合放大電路，在信號源內(nèi)阻為50，Vi10mV，RL=1k的條件下

2、，滿足以下指標(biāo)要求：（1）Vo1V；（2）Ri20k；（3）fL250 放大電路的級數(shù)。電路形式的選擇 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。由指標(biāo)要求：Vi10mV 放大電路是小信號放大型；由Ri10k 和D10k 是否需引入負(fù)反饋?何種負(fù)反饋? 設(shè)計(jì)指南指標(biāo)分配 放大倍數(shù)的分配 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15%20%的余量。 要求AV250，設(shè)計(jì)計(jì)算時可取AV=300，其中取T1級AV1=？， T2級AV2=？ 半導(dǎo)體器件的選擇半導(dǎo)體器件根據(jù)電路輸出信號幅度、通頻帶、輸

3、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fH=50kHz，要求不高，故可選一般的小功率管?，F(xiàn)選取NPN型管9013，測量其取=150。動態(tài)范圍估算：T1級： T2級：設(shè)計(jì)指南各級靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)定可見， T1級VCEQ1可選小些，T2級VCEQ2可選大些。 T1級靜態(tài)工作點(diǎn)確定：由指標(biāo)要求：Ri10k rbe1 ICQ1由IQ1 IQ1 選定ICQ1和CQ1的值VCEQ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Vom足夠大，同時在滿足放大倍數(shù)的前提下，輸出電壓不應(yīng)出現(xiàn)飽和失真，為此,VCEQ應(yīng)滿足下列關(guān)系：ICQ取值 考慮：ICQ設(shè)定主

4、要根據(jù) ICQICM+ICEQ ，由于小信號電壓放大電路ICM 較小，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，并取前一級電流小于后一級電流。設(shè)計(jì)指南T級靜態(tài)工作點(diǎn)確定：由ICQ2 ICQ1 和VCEQ2VCEQ1 選定ICQ和CQ的值偏置電路設(shè)計(jì)與計(jì)算偏置電阻Rb1、Rb2值的選擇 ， 由電源電壓VCC VBQ;由I1=(510)IBQ 和VBQRb2 和Rb。射級電阻Re的選擇 Re 由設(shè)計(jì)指南集電極電阻Rc的選擇 集電極電阻Rc的選擇:一是要滿足放大倍數(shù)要求，二是不能產(chǎn)生飽和失真。 RC 由或由RC 設(shè)計(jì)指南各電容值的選擇 耦合電容C1和C2的作用是隔直流耦合交流

5、，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。 在本電路中，電容的耐壓值應(yīng)取實(shí)際工作電壓的2倍以上設(shè)計(jì)指南指標(biāo)核算與電路確定靜態(tài)工作點(diǎn)的核算 T1級：與上述取值比較，是否符合設(shè)計(jì)要求。T級的核算 與T1級相同。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)、Av、Ri、Ro、f L、f H等）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。設(shè)計(jì)指南指標(biāo)核算 核算Ri、Av、BW是否符合下列指標(biāo)的要求：Ri10k；Av250；BW=50

6、Hz50kHz否則需要重新設(shè)計(jì)計(jì)算。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)指南面包板的結(jié)構(gòu)凹槽，凹槽上下不連通電位器電源接入插孔電源輸出接口電位器輸出接口信號輸入接口信號輸出接口第一塊面包板第二塊面包板 實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)電位器、電源接入插孔、信號輸入、輸出接孔內(nèi)部互不連通，使用時需用導(dǎo)線連起來。為了避免干擾，安裝時用第一塊面包板。 提醒：電路的安裝每列有5個小孔且互相連通，但每列之間的小孔不連通。兩行插孔，每行插孔中的小孔互相連接，但兩行絕緣，可作為電源線或地線使用。布線要點(diǎn)1、 接線前應(yīng)先畫好布線圖，以免發(fā)生差錯，一般以集成電路或三極管為中心，并根據(jù)輸入輸出分離的原則，以適當(dāng)?shù)拈g距來安排

7、其他元件。2、集成塊與晶體管的布局，一般按主電路信號流向的順序在插座板上直線排列，各級元器件圍繞各級的集成塊或晶極管布置，各元件間的間距應(yīng)視周圍元件多少而定。3、第一級的輸入線與末級的輸出線、高頻線與低頻線要遠(yuǎn)離，以免形成空間交叉耦合。4、合理布置地線。當(dāng)電路有多級時 ，應(yīng)將各級單獨(dú)接地，再分別接公共地線。電路的安裝布線注意事項(xiàng)1、布線的順序一般是先布電源線與地線，然后按布線圖從輸入到輸出依次連接好各元器件和接線。在此條件下，盡量做到接線短、接線少、測量方便。2、集成電路的安裝：集成電路引腳必須插在面包板中央凹槽兩邊的孔中。3、 為便于檢查，盡可能采用不同顏色的導(dǎo)線；盡量在器件周圍連線，并不允

8、許導(dǎo)線在集成塊上方跨過，或從三極管下方穿過。4、查線無誤，才能接通電源。查線時仍以集成電路或三極管的引腳為出發(fā)點(diǎn)，逐一檢查與之相連的元件和導(dǎo)線。電路的安裝實(shí)驗(yàn)內(nèi)容自擬步驟測試下列指標(biāo)參數(shù)：1完成靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)整，并列表測量每一級靜態(tài)工作點(diǎn)Q的參數(shù)。2列表測量第一級的增益AV1、第二級的增益AV2及兩級總的增益AV。3列表測量總電路的Ri、Ro、BW。4測量放大電路輸出波形的失真度D。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)要求對照，看是否滿足指標(biāo)要求。實(shí)驗(yàn)前,應(yīng)先用數(shù)字萬用表測量三極管的值，同時判別三極管的好壞。故障分析直觀檢查法 通過觀察故障狀態(tài)的具體現(xiàn)象，直接發(fā)現(xiàn)故障位置的檢查方法。它是一

9、個綜合性、經(jīng)驗(yàn)性、實(shí)踐性很強(qiáng)的檢查方法，檢查故障的原理很簡單，實(shí)際運(yùn)用過程則不容易。排查故障的常用方法及步驟：追蹤信號蹤跡的信號尋跡檢查法 利用信號尋跡器，查找信號流程蹤跡來確定信號有還是沒有，來確定故障位置的檢查方法。實(shí)驗(yàn)室一般使用示波器作為尋跡器。檢查法方法如下；故障現(xiàn)象判斷故障級 確定故障點(diǎn) 修復(fù)電路 1.直觀檢查法2.信號尋跡法1.靜態(tài)檢查2.動態(tài)檢查調(diào)試前的直觀檢查電路安裝完畢,不宜急于通電,先要認(rèn)真檢查以下內(nèi)容:1.連線是否正確,包括錯線、多線、少線。此時要按照電路原理圖檢查安裝好的線路；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； 電源供電、信號源連線是否正確；電

10、源端對地是否存在短路。然后按下面的方法檢查： 從第一級輸入信號，用示波器由前級到后級，逐級觀察輸出端信號的變化情況，如發(fā)現(xiàn)某一級的輸出波形不正確或沒有輸出時，則故障就發(fā)生在該級或下級電路，這時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。 提示：在測量前級放大器時，應(yīng)把信號源電壓調(diào)得較大，在測量后級放大器時，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。 由后向前逐級推進(jìn)尋找故障級。可在某級輸入端加信號，測試其后各級輸出端信號是否正常，無故障則往前級推進(jìn)，若在某級輸出信號不正常時，則故障就發(fā)生在該級.2.由后向前逐級檢查，尋找故障級。多級放大電路常見故障及排除方法 （1）現(xiàn)象原因排除方法靜態(tài)工作點(diǎn)不正?；虿荒苷{(diào)整1.電源未接好。用萬用表測量電路的電源電壓是否正常。2.元器件位置及連線錯誤。檢查元器件位置及線路。3.三極管管腳連接錯誤。將三極管管腳連接正確。靜態(tài)工作點(diǎn)正常，無任何輸出1.測量電路連接線未連接好。檢查信號發(fā)生器連接線、示波器探頭是否與電路連接好;連接線是否開路。2.耦合電容未連接好或損壞。連接好耦合電容仍無輸出，更換耦合電容。多級放大電路常見故障及排除方法 （2）排除方法原因現(xiàn)象避免輸入輸出信號交叉。4.接線走向不合理。避免接線平行。3.接線平行。盡量縮短接線。2.接線太長。1.檢查各連線地線是否開路;2.電路中采用一點(diǎn)接地。1.