多极低频阻容耦合放大器.doc

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1、安康学电子技术课程设十名:号.课题名称:姓学院 系:专 业:指导教师:时 间:课程设计报告书目录设计项目成绩评定表一、设计任务及要求：1、设计任务：1、设计多级阻容耦合放大电路2、要求：1、输入正弦信号有效值Li=10m信号源内阻为50 G ,丄作频率戶30Hz 30KHZ：2、输出电压有效值Uo>lV；3、输出电阻Ro<10Q：4、输入电阻Ri >20KH :5、温度变化时，开环AAu/Au=10%:闭环AAuf7Auf<l%o指导教师签名：年 月 日二、指导教师评语:指导教师签名：年 月 口三、成绩评定:指导教师签名：年 月 日系部盖章：年 月 日设计报告书目录一、

2、设计目的1二、设计思路12.1选择反馈方式22.2选择级数22.3确定电路3三、设计过程33.1功能放大模块33 2反馈环节43.3滤波模块4四多级放大电路的设计44.1估算电压放大倍数并确定电路的形式44.2三极管的选择54 3输入级的计算544输出级的计算74.5第二级的计算84.6第三级的计算94.7各级电压放大倍数的确定9五调试与结果105.1分析电路105.2核算技术指标105.3仿真波形图12六主要元器件与设备12七课程设计体会与建议127.1设计体会137.2设计建议13八参考文献13电子与信息匸程系2012年6月参级低频阻容耦存放大器一、设计目的1、熟悉集成电路的引脚安排。2、

3、掌握芯片的逻辑功能及使用方法。3、了解面包板结构及其接线方法。4、了解数字抢答器的组成及工作原理。5、熟悉多级低频阻容耦合放大器的设计与制作。二设计思路输入信号反馈信号反馈网络卄XfF输出信号净输入信号图1设计方框图基本放大电 路 A图中X表示电圧或电流信号；箭头表示信号传输的方向；符号Q表示输入求和,+、-表示输入信号広与反馈信号是相减关系（负反馈），即放大电路的净输 入信号为基本放大电路的增益（开环增益）为反馈系数为电子与信息工程系2012年6月多级低频阻容耦存放大器八才f /九负反馈放大电路的增益（闭环增益）为2.1选择反馈方式根据负载的要求及信号情况来选择反馈方式.在负载变化的情况下.

4、要求放 大电路以稳压输出用电压负反馈：在负载变化的情况下，要求放大电路恒流输出 时，就要采用电流负反馈。至于输入端采用串联还是并联方式，主要根据对放大 电路输出电阻而定。当要求放大电路具有高的输入电阻是，宜采用串联反馈：当 要求放大电路具有底的输入电阻是，宜采用并联反馈。如仅仅为了提高输入电阻, 降低输出电阻时，宜采用射极输出器。反馈深度主要根据放大电路的用途及指标要求而定。放大管的选择：如果放大电路的极数多，而输入信号很弱（微伏级），必须考虑输入儿件放 大管的噪音所产生的影响，为此前置放大级应选用底噪声的管子。当要求放大电 路的频带很宽时，应选用截止频率较高的管子。从集电级损耗的角度出发，由

5、于 前几级放大的输入较小，可选用Pe小的管子，其静态工作点要选得底一些（ 小），这样可减小噪声；但对输出级而言，因其输出电圧和输出电流都较大，故 Pm大的管子。2.2选择级数放大电路级数叮根据无反馈时的放大倍数而定，而此放大倍数乂要根据所要 求的闭环放大倍数和反馈深度而定，因此设计时首先要根据技术指标确定出它的 闭环放大倍数Ay及反馈深度1+AF,然后确定所需的A/。确定了A的数值，放大电路的级数大致可用下列原则來确定：儿十至儿百倍左右 采用一级或两级，儿白至T倍采用两级或三级，儿倍以上采用三级或四级（射 极输出极不计，因其A约等于零一般情况下很少采用四级以上，因为这将给施加 反馈后的补偿工作

6、带來很大的困难，但反馈只加在两级之间也是可以的。一般情 况下很少采用四级以上，因为这将给施加反馈后的补偿匸作带来很大的困难，但 反馈只加在两级之间也是可以的。23确定电路（1）输入级。输入级采用什么电路主要取决于信号源的特点。如果信号源不允许 取较大的电流。则输入级应具高的输入电阻，那么以采用射级输出器为宜。如要 求有特别高的输入电阻（r,<4MQ）,可采用场效应管，并采用自举电路或多级 串联负反馈放大电路，如信号源要求放大电路具有底的输入电阻，则可采用电压 并联反馈放大电路。如果无特殊要求，可选择共射放大电路。输入级的放大管的静态工作点一般取I£<lmA, UC

7、3;= （12） Vo（2）中间级。中间级主要是积累电压级电流放大倍数，多采用共射放大B电路, 而且采用大的管子。其静态工作点一般为I广（13） mA, UC£= （15） Vo（3）输出级。输出级采用什么样的电路主要决定于负载的要求。如负载电阻较 大（儿欧左右），而且主要是输出电压，则可采用共射电路；反之，如负载为 低阻，且在较大范围内变化时，则采用射级输出器。如果负载需要进行阻抗匹配，可用变压器输出。因输出级的输出电流都较大，其静态工作点的选择要比中间级高，具体数值 要视输出电床和输出电流的大小而定。三、设计过程3.1功能放大模块采用三个NPN型三级管放大4电子与信息匸程系201

8、2年6月多级低频阻容耦介放大器3.2反馈环节(1) 、在第一级与第三级之间采用电压串联负反馈(2) 、在Rq和Ry?不加旁路电容以便引入局部负反馈以稳定每一级的放大借 数(3) 、第一级采用局部电流负反馈，所需反馈深度为：1+AF二乞，从放大性能稳卩；定度确定反馈深度，1+心3"九'切/咖估算A值根据指标的要求，计算电路闭环放大倍数：Af>5(4) 、放大管的选择：因设计中前两级放大对管子无特别要求，统一采用了 3DG100 (要求中需用3DG100,但仿真软件中没有此参数三极管，故选用1711)3.3滤波模块本实验没有采用特殊的滤波模块，输入端到第一级只采用了一个10

9、uf的电容 以实现阻直流通交流滤波，第一级与第二级同样采用一个电容來滤波，即主要通 过电容来达到滤波的效果。多级放大电路的设计4.1估算电压放大倍数并确定电路的形式根据指标要求，放大电路的闭环电床增益应为=10010由此可求得开环电斥增益应为Al(=鮎11 + 鮎 |= 100*10 = 1000因输出级采用射级输出器，其放大倍数近似为1,故需采用两级共射级 放大电路才能达到放大倍数为1000, 乂因输入级为了满足输入电阻以及 电路稳定性的要求，放大倍数也为1,故放大电路共为四级，前三级为 共发射极电路，输出级为射级输出器C第一级和第四级之间采用电床串联负反馈，参考电路图如下电子与信息工程系2

10、012年6月参级低频阻容耦存放大器5电子与信息工程系2012年6月参级低频阻容耦存放大器图1电路总设计图#电子与信息工程系2012年6月参级低频阻容耦存放大器#电子与信息工程系2012年6月参级低频阻容耦存放大器4.2三极管的选择选择2N2923三极管4.3输入级的计算#电子与信息工程系2012年6月多级低频阻容耦汁放大器VC5HF10uFi XNHl：13R66kQR13 39kflR1 son10mV 1kHz cIKR14：1MQTF io«rRS 70 kOC1010R1G120R15 70kfi2N29236电子与信息工程系2012年6月多级低频阻容耦汁放大器V#电子与信息

11、工程系2012年6月多级低频阻容耦汁放大器V图2如图2所示，01 = 36= 4.518=07 卩%】=5 如= 4.518- 0.7= 3.8187#电子与信息工程系2012年6月多级低频阻容耦汁放大器V#电子与信息工程系2012年6月多级低频阻容耦汁放大器V3.818/3kG=1如4#电子与信息工程系2012年6月多级低频阻容耦汁放大器VS=740Q=0-74mrM = %bi +4.i = O.3K2+ 0.74ArQ = 1.04kQRol = Ru 尽2 = 7ArQ/3.7ArQ = 2.4ArQRi = R2/R3/rM + (l+ p)Rl = 60kG/70kG/l04

12、63;G+ 37*30 = 25kGRi > 20山满足要求7电子与信息工程系2012年6月多级低频阻容耦介放大器4.4输出级的计算Cl-卜IO11FsonJ>R11vcc；V 12Vvcc lOinvims 1kHz0R4-4.7kO>R18 >70kn图38电子与信息工程系2012年6月多级低频阻容耦介放大器#电子与信息工程系2012年6月多级低频阻容耦介放大器见图3,04=36U34 = 9.522/Ubeqa = O.7K% = J U3EQ4 = 9.522-0.7 = 8.822?#电子与信息工程系2012年6月多级低频阻容耦介放大器#电子与信息工程系201

13、2年6月多级低频阻容耦介放大器&822?70M% .4 = (1+03)=0.126/U262= 37*26= 76350 = 7.635m0.126#电子与信息工程系2012年6月多级低频阻容耦介放大器#电子与信息工程系2012年6月多级低频阻容耦介放大器4 =+ rbe4 = 03kQ+ 7.635K1 = 7.935ZrQ(Ao /«14)+ g=70/i20m+7.935m/70m=46Q37= 46Q耳4 =Ko 尽4 匕4 + (1+ 04)心=70RG/120M2/ 7.935ArQ+ (37 70m) = 23ArQRoA = Ro = 4.66ZrQ>

14、10Q.输出电阻有点问题4.5第二级的计算图402 = 36Ub2=218UBeq2=0-7VUEQ2 =UB2-UBEQ2=2.18-0.7=1.48VT U 1.48V c AIeq=2mA° Rl7 750Q7676)讥2 = (1 + 02)= 37 = 481Q = 0.48/rQ2匕 2 = rbb'2 +7&<2 = 0.3ArQ+ 0.48ZrQ = 0.78ZrQR,2=R4/RiS /匕 2 + (1 + 02)对 7 =39m/4.7ArQ/(0.78m+ 37* 0.75m)= 3.7m10电子与信息工程系2012年6月多级低频阻容耦介放

15、大器4.6第三级的计算Vu.-R1G 120kDd101 10"CVCC1-2VC1R1-10uFZ50OlOlnVrnis 1kHz2N2923vltiBctcr XU! X39k«1011LOI29右t)11电子与信息工程系2012年6月多级低频阻容耦介放大器#电子与信息工程系2012年6月多级低频阻容耦介放大器03 =36vLT53 = 2.18r并且第三级和第二级的电路结构完全相同氏3 =尽&/山3 = 39kG/4.7ArG/0.78kG=0.6kGR°3 = R-, /Rj4 = 6kG/43.5kG = 5.3KG4.7各级电压放大倍数的确定

16、根据前面分析,#电子与信息工程系2012年6月多级低频阻容耦介放大器#电子与信息工程系2012年6月多级低频阻容耦介放大器一叽1=g +(i+0JK竺士1=22.73.8m#电子与信息工程系2012年6月多级低频阻容耦介放大器#电子与信息工程系2012年6月多级低频阻容耦介放大器19.8 彩 28.534, 一叽 |_36955M沁 么2+(1 + 02)尺70.780+37 *0.75/rQ12电子与信息工程系2012年6月多级低频阻容耦介放大器13电子与信息工程系2012年6月多级低频阻容耦介放大器36*5300.78KG4m -1= 244.6#电子与信息工程系2012年6月多级低频阻容

17、耦介放大器#电子与信息工程系2012年6月多级低频阻容耦介放大器£月血无也3如1=3886.7/ 4 >1000放大倍数足够五调试与结果51分析电路（1）电路安装按图接线，经反复检查，确认没有错误后，接通直流电源电压±10V（2）开环测试将A点与P点断开并与E点相接，使放大电路处于开环状态。将信号发生器输 出信号调至lKHz、30mV左右，然后接入放大电路的输入端，用示波器观察输 入电圧*波形，应为不失真的正弦波。用交流毫伏表分别测出U-、5、U。】、 Uo2> Uo、Ur,并记于表中。断开&，测出U“，也记于表中根据测试结果，分别 求出；Aui=Uoi

18、/U!, Au2=Uo2/Uoi» Au=U</U Fn=Uf/U。以及 R,Roo闭环测试将A点与B点断开并与P点相连，使放大电路处于闭环状态。适当增大输入信 号U,幅度，使输出电圧I；达到开环时的数值，然后分别测出U,、5、Uoi. U°2、 U。、Uf,断开Rl测出U。”并记录在表格中。5.2核算技术指标确定放大管的静态工作点及电路元器件，放大电路的各项技术指标是否能满足要 求，尚需要最后核算。（1）核算比：垓算射级输出器的电床放大倍数。射级输出器的电床放大倍数可用下式求得14电子与信息工程系2012年6月多级低频阻容耦介放大器3占役严心=300 + (1 +

19、03)26= 300 + (50 + 1) 5= 679Qa680G« RE3 鱼 /(心3 + 心)=2/1/5.1 R 0.5915电子与信息工程系2012年6月多级低频阻容耦介放大器#电子与信息工程系2012年6月多级低频阻容耦介放大器因此得去3 = 0.978核算第二级电压放大倍数第二级放大倍数用下式求得j _禹&2 02 &*2 Rb31 尺332 *3 '2 匕2+（1+01因2也+（1 + 几）心2式中，斥3 =山3 +（1 + 03）心=068 + （1 + 50）x0.59 心30.7畑、匕2 =163KG,因此可#电子与信息工程系2012年

20、6月多级低频阻容耦介放大器#电子与信息工程系2012年6月多级低频阻容耦介放大器核算第一级电床放大倍数第一级电压放大倍数用下式求得j =卩©L= 01%2 “ Rb、 “2一心+ （1 + 02）心2 一 心 +（1 + 0】）阳式中，RFi = Rn/RFi « 51Q,?i,el = 2.96/CQj;2 = 4.23/CQ ,因此可得.妇=29.7因此可以求出Av =观丁无2見s = 1136 > 1000这说明放大电路元器件的选择是合适的。（2）核算输出电阻。放大电路开环时的输出电阻为=伦 3 心 + % "Rb'JRZ /心 3= 8101

21、 + 03故得印=1+AF10因此可满足要求。（3）核算输入电阻。放大电路开环时的输入电阻为7；-=As1/7；1，式中,ra =41+(1 + A ) x (Rn 心3)= 2.96 + (1 + 50) x 0.051 = 5.56KG.由此可求出闭环时的输入电阻为切=/；!(! + ") = 5.55 X1O = 55.5KG16电子与信息工程系2012年6月多级低频阻容耦介放大器因此总输入电阻为rtf = riXf /2?51 = 55.5/51 = 26.6ATQ > 20W ,可以满足要求。（4）核算放大电路是否稳定，可以判定本例电路不会产生振荡53仿真波形图傷 O

22、scilloscope-XSCl23Mjltimeter-XMM2Channel./3.689 mVTime 81.043 msChannel B1.323 VTimebaseScale |lms/Div X position o-y/T Add I B/A | A/B jChannel AScale 150 mV/Div Y position o" |ac" 0 I DC ImT2-T1Channel BScale |2 V/Div Y position o" AC" 0 I IK I红色为输入波形，蓝色为输出波形，引入负反馈后输出电压为2.298伏六

23、主要元器件与设备Multisim 软件电 阻 50Q 1 只，60KQ 1 只，6kH2 只，70kH3 只，7kH1 只，39kQ2 只，120kQ1 只，8kGl 只,75002 只，4.7kH2 只，3kQ1,1 1MQ电 容 10uF4 只，10 OtiF3 只，三极管2N39034只电压 10m一1只电子与佶息工程系2012年6月参级低频阻容耦存放大器七课程设计体会与建议7.1设计体会通过这次模电课程设计，我门己已能制作一个阻容耦合放大电路并实现功率 的放大，这是在这一星期到来让我最值得欣慰的事情，期间的兴奋是难以用语言 言及的。在制作课程设计这段时间，让我真正体会到统筹的重要性。为

24、了完成设 计，每晚都是忙到深夜。当刚开始选到题目时，确实有点一头雾水。毕竟那时连 仿真软件也不会用，到完成设计要有多远，确实有些后怕。不过，有同伴的陪伴 让我信心重拾。从理论到实践，确实盂要一个质的飞跃。在整整一星期的口子里, 我学到了很多东西，同时巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所 没有学到过的知识。设计使我懂得了理论与实问；相结合的重要性，只有理论知识 是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起來，从理论中得出结论， 从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。7.2设计建议建议老师在我们动手制作之前告诉我们一些关于所做实验的资料、原理，以 及所用器件在哪里找，如何检测调试电路，帮助我们更好的完成设计。八绘考文献1裁优生主编基础电子电路设计与实践国防工业出版社北京 2002年4月2陈晓文主编电子线路课程设计电子工业出版社北京2006年4 H3梁宗善主编电子课程基础设计华中理工大学出版社北京2009年5月4康华光主编电子技术基础高等教育出版社北京2006年1月5刘征宇主编人学生电子设计竞赛指南福建科学技术出版社福州 2009年5月13电子与借息匸程系2012年6月