两级放大电路的设计2013(4)

1、两级放大电路的设计两级放大电路的设计 实验目的实验目的 掌握多级放大电路的工程设计方法、组装调试掌握多级放大电路的工程设计方法、组装调试 技术和实验方案的设计方法。技术和实验方案的设计方法。 培养学生灵活运用所学知识培养学生灵活运用所学知识, ,分析与解决电路实分析与解决电路实 际问题能力际问题能力, ,加强实验全过程的训练。加强实验全过程的训练。 两级放大电路的设计两级放大电路的设计 设计题一设计题一 用分立元件设计一阻容耦合两级放大电路，在电源电压为用分立元件设计一阻容耦合两级放大电路，在电源电压为12V， Vi5mV，信号源内阻为，信号源内阻为50，RL=5.1k的条件下，满足的条件下，

2、满足 以下指标要求：以下指标要求： （1）Ri10k； （2）Av250； （3）BW=50Hz50kHz； 。 第一级：第一级：ICQ1=0.7mA,VCEQ1=2V 第二级：第二级：ICQ2=1.2mA,VCEQ2=4V 要求要求AV250，设计计算时可取，设计计算时可取AV=300，其中第一级，其中第一级AV1=？，？， 第二级第二级AV2=？ 两级放大电路的设计两级放大电路的设计 设计题设计题2 用分立元件设计一阻容耦合放大电路，在信号源内阻为用分立元件设计一阻容耦合放大电路，在信号源内阻为50， Vi10mV，RL=1k的条件下，满足以下指标要求：的条件下，满足以下指标要求： （1）

3、Vo1V； （2）Ri20k； （3）fL10k 和和D10k 是否需引入负反馈是否需引入负反馈?何种负反馈何种负反馈? 两级放大电路的设计两级放大电路的设计 通常，分配给前级放大电路的电压增益低一些，后级放大电路电压增益高通常，分配给前级放大电路的电压增益低一些，后级放大电路电压增益高 一些为宜，并要留有一些为宜，并要留有15%20%的余量。的余量。 要求要求AV250，设计计算时可取，设计计算时可取AV=300，其中取，其中取T1级级AV1=？，？， T2级级AV2=？ 半导体器件根据电路输出信号幅度、通频带、输入阻抗及电路的某些指标要求来选择。半导体器件根据电路输出信号幅度、通频带、输入

4、阻抗及电路的某些指标要求来选择。 指标中，电路为小信号放大，对电路噪声没有特别要求，上限频率指标中，电路为小信号放大，对电路噪声没有特别要求，上限频率 fH=50kHz，要求不高，故可选一般的小功率管。现选取，要求不高，故可选一般的小功率管。现选取NPN型管型管9013，测，测 量其取量其取=150。 im1imaxV1 25 2mV, ?,VVA om1V1im1=? VA V。 im2om1V2 , ?VVA om2V2im2 ? VA V。 动态范围估算：动态范围估算：T1级：级： T2级：级： 两级放大电路的设计两级放大电路的设计 CEQ V omCE(sat) VV 可见，可见， T

5、1级级VCEQ1可选小些，可选小些，T2级级VCEQ2可选大些。可选大些。 T1级静态工作点确定：级静态工作点确定： 由指标要求：由指标要求：Ri10k rbe1 ICQ1 I Q1 I Q1 选定选定ICQ1和和CQ1的的 值值 VCEQ的选择的选择要考虑到电路在正常工作范围应使输出电压幅度要考虑到电路在正常工作范围应使输出电压幅度Vom足够大，足够大， 同时在满足放大倍数的前提下，输出电压不应出现饱和失真，为此同时在满足放大倍数的前提下，输出电压不应出现饱和失真，为此,VCEQ应满应满 足下列关系：足下列关系： ICQ取值取值 考虑：考虑：ICQ设定主要根据设定主要根据 ICQICM+IC

6、EQ ，由于小信号电压放大电路，由于小信号电压放大电路 ICM 较小，另从减少噪声及降低直流功率损耗出发，较小，另从减少噪声及降低直流功率损耗出发， T1、T2工作电流应选小些，工作电流应选小些， 并取前一级电流小于后一级电流。并取前一级电流小于后一级电流。 两级放大电路的设计两级放大电路的设计 T级静态工作点确定：级静态工作点确定： ICQ2 ICQ1 和和VCEQ2VCEQ1 选定选定ICQ 和 和CQ 的值 的值 1. 偏置电阻偏置电阻Rb1、Rb2值的选择值的选择 由电源电压由电源电压VCC VBQ; 由由I1=(510)IBQ 和 和VBQ Rb2 和 和Rb 。 。 2. 射级电阻

7、射级电阻Re的选择的选择 BQBE e CQ VV R I Re 由由 两级放大电路的设计两级放大电路的设计 集电极电阻集电极电阻Rc的选择的选择 集电极电阻集电极电阻Rc的选择的选择:一是要满足放大倍数要一是要满足放大倍数要求，二是不能求，二是不能 产生饱和产生饱和失真。失真。 VL be AR r RC 由由 CCCEQEQ C CQ VVV R I RC 两级放大电路的设计两级放大电路的设计 各电容值的选择各电容值的选择 耦合电容耦合电容C1和和C2的作用是隔直流耦合交流，对交流信号的作用是隔直流耦合交流，对交流信号 应是近似短路，所以耦合电容的阻抗应远小于与之串联的电应是近似短路，所以

8、耦合电容的阻抗应远小于与之串联的电 阻，旁路电容阻抗应远小于与之并联的等效电阻。阻，旁路电容阻抗应远小于与之并联的等效电阻。 E 123 C L HO fCCC fC 由， 由 在本电路中，电容的耐压值应取实际工作电压的在本电路中，电容的耐压值应取实际工作电压的2倍以上倍以上 两级放大电路的设计两级放大电路的设计 静态工作点的核算静态工作点的核算 T1级：级： b2 CCBEQ1 b1b2 CQ1BQ1 b1b2e1 /(1) R VV RR II RRR ？ CQ1 CEQ1CCCQ1c1e1 (1)= I VVIRR ？ 与上述取值比较，是否符合设计要求。与上述取值比较，是否符合设计要求。

9、 T级的核算级的核算 与与T1级相同。级相同。 指标核算是指根据已设计的电路参数逐级进行理论计算，核算各项指标（静态指标核算是指根据已设计的电路参数逐级进行理论计算，核算各项指标（静态 工作点、工作点、Av、Ri、Ro、f L、f H等等）是否满足设计要求，否则需要重新设计计算。）是否满足设计要求，否则需要重新设计计算。 尤其是对静态及动态指标均有影响的电路参数，需要通过指标核算，确认其取尤其是对静态及动态指标均有影响的电路参数，需要通过指标核算，确认其取 值是否合理。值是否合理。 两级放大电路的设计两级放大电路的设计 指标核算指标核算 核算核算 否则需要重新设计计算。否则需要重新设计计算。

10、核算无误后，画出整机电路图，列出元器件清单表。核算无误后，画出整机电路图，列出元器件清单表。 两级放大电路的设计两级放大电路的设计 模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验 面包板的结构面包板的结构 凹槽，凹槽凹槽，凹槽 上下不连通上下不连通 电位器电位器 电源接入插孔电源接入插孔 电源输出接口电源输出接口 电位器输出接口电位器输出接口 信信 号号 输输 入入 接接 口口 信信 号号 输输 出出 接接 口口 第一块面包板第一块面包板 第二块面包板第二块面包板 实验箱内电位器、电源实验箱内电位器、电源 接入插孔、信号输入、输出接孔内接入插孔、信号输入、输出接孔内 部互不连通，使用时需用导线连

11、起部互不连通，使用时需用导线连起 来。为了避免干扰，安装时用第一来。为了避免干扰，安装时用第一 块面包板。块面包板。 提醒：提醒： 每列有每列有5个小个小 孔且互相连孔且互相连 通，但每列通，但每列 之间的小孔之间的小孔 不连通。不连通。 两行插孔，每两行插孔，每 行插孔中的小行插孔中的小 孔互相连接，孔互相连接， 但两行绝缘，但两行绝缘， 可作为电源线可作为电源线 或地线使用。或地线使用。 两级放大电路的设计两级放大电路的设计 模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验 两级放大电路的设计两级放大电路的设计 模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验 两级放大电路的设计两级放大电路的设计

12、 模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验 两级放大电路的设计两级放大电路的设计 模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验 两级放大电路的设计两级放大电路的设计 模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验 列表 列表 把测量结果与设计任务中的指标要求对照，看是把测量结果与设计任务中的指标要求对照，看是 否满足指标要求。否满足指标要求。 实验前实验前,应先用数字万用表测量三极管的应先用数字万用表测量三极管的值，同时判别三极管的好坏。值，同时判别三极管的好坏。 两级放大电路的设计两级放大电路的设计 模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验 什么是失真度什么是失真度-信号在传输过程中，

13、可能产生非线性失真信号在传输过程中，可能产生非线性失真，非线性失真是由于非线性失真是由于 器件的非线性引起的。器件的非线性引起的。非线性失真使得电路的输出信号中产生了不同于输入信号的新的频非线性失真使得电路的输出信号中产生了不同于输入信号的新的频 率成分，率成分，任何一个非线性失真波形，都可看成是由正弦波的基波和它的高次谐波叠加而成，任何一个非线性失真波形，都可看成是由正弦波的基波和它的高次谐波叠加而成， 波形失真越严重，包含的高次谐波分量越大。失真度的测量一般指非线性失真程度的测量，波形失真越严重，包含的高次谐波分量越大。失真度的测量一般指非线性失真程度的测量， 它的大小用非线性失真系数来衡

14、量，用它的大小用非线性失真系数来衡量，用表示表示。 两级放大电路的设计两级放大电路的设计 模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验 失真度测量仪的使用失真度测量仪的使用 测量功率电平按钮测量功率电平按钮 测量电压电平按钮测量电压电平按钮 测量失真度按钮测量失真度按钮 测量电压按钮测量电压按钮 两级放大电路的设计两级放大电路的设计 模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验 直观检查法直观检查法 通过观察故障状态的具体现象，直接发现故障位置的检查方法。它是一通过观察故障状态的具体现象，直接发现故障位置的检查方法。它是一 个综合性、经验性、实践性很强的检查方法，检查故障的原理很简单，实际运用

15、过程个综合性、经验性、实践性很强的检查方法，检查故障的原理很简单，实际运用过程 则不容易。则不容易。 排查故障的常用方法及步骤：排查故障的常用方法及步骤： 追踪信号踪迹的信号寻迹检查法追踪信号踪迹的信号寻迹检查法 利用信号寻迹器，查找信号流程踪迹来确定信号有利用信号寻迹器，查找信号流程踪迹来确定信号有 还是没有，来确定故障位置的检查方法。实验室一般使用示波器作为寻迹器。还是没有，来确定故障位置的检查方法。实验室一般使用示波器作为寻迹器。 检查法方法如下：检查法方法如下： 故障现象故障现象判断故障级判断故障级 确定故障点确定故障点 修复电路修复电路 1.直观检查法直观检查法 2.信号寻迹法信号寻

16、迹法 1.静态检查静态检查 2.动态检查动态检查 调试前的直观检查调试前的直观检查电路安装完毕电路安装完毕,不宜急于通电不宜急于通电,先要认真检查以下内容先要认真检查以下内容:1.连线是否正连线是否正 确确,包括错线、多线、少线。此时要按照电路原理图检查安装好的线路；元器件引脚之间包括错线、多线、少线。此时要按照电路原理图检查安装好的线路；元器件引脚之间 有无短路、接触不良，三极管、电容极性有无接错；有无短路、接触不良，三极管、电容极性有无接错； 电源供电、信号源连线是否正确；电源供电、信号源连线是否正确； 电源端对地是否存在短路。然后按下面的方法检查：电源端对地是否存在短路。然后按下面的方法

17、检查： 两级放大电路的设计两级放大电路的设计 模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验 从第一级输入信号，用示波器由前级到后级，逐级观察输出端信号的变化情况，如发现某一级从第一级输入信号，用示波器由前级到后级，逐级观察输出端信号的变化情况，如发现某一级 的输出波形不正确或没有输出时，则故障就发生在该级或下级电路，这时可将级间连线或耦合电路的输出波形不正确或没有输出时，则故障就发生在该级或下级电路，这时可将级间连线或耦合电路 断开，进行单独测试，即可判断故障级。断开，进行单独测试，即可判断故障级。 提示：在测提示：在测 量前级放大量前级放大 器时，应把器时，应把 信号源电压信号源电压 调得较

18、大，调得较大， 在测量后级在测量后级 放大器时，放大器时， 应把信号源应把信号源 电压调得较电压调得较 小。小。 1.由前向后逐级检查，寻找故障级。由前向后逐级检查，寻找故障级。 两级放大电路的设计两级放大电路的设计 模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验 由后向前逐级推进寻找故障级。可在某级输入端加信号，测试其后各级输出端信号是由后向前逐级推进寻找故障级。可在某级输入端加信号，测试其后各级输出端信号是 否正常，无故障则往前级推进，若在某级输出信号不正常时，则故障就发生在该级否正常，无故障则往前级推进，若在某级输出信号不正常时，则故障就发生在该级. 2.由后向前逐级检查，寻找故障级。由后向前逐级检查，寻找故障级。 两级放大电路的设计两级放大电路的设计 模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验 （1） 现象现象原因原因排除方法排除方法 静态工作点不正常或不能调整静态工作点不正常或不能调整 1.1.电源未接好。电源未接好。用万用表测量电路的电用万用表测量电路的电 源电压是否正常。源电压是否正常。 2.2.元器件位置及连线元器件