高精度线性放大器课程设计

1、辽 宁 工 业 大 学电子技术基础课程设计（论文）题目：高精度线性放大器院（系）：电气工程学院专业班级：学 号：学生姓名：指导教师： 教师职称： 起止时间： 课程设计（论文）任务及评语院（系）：电子与信息工程学院 教研室：电子信息工程学 号090303017学生姓名梁浩专业班级电气091课程设计（论文）题目高精度线性放大器课程设计（论文）任务设计参数：1 设计并制作一台高精度线性放大器。2 线性失真度不大于0.5%3 放大倍数2000，输入电阻2m，输出电阻100设计要求：1 .分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图

2、。2 .确定合理的总体方案。对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。3 .设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。4.组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。指导教师评语及成绩成绩： 指导教师签字： 年 月 日辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文）目 录第1章 高精度线性放大器设计方案论证11.1高精度线性放大器的应用意义11.2高精度线性放大器设计的要求及技术指标11.3 设计方案论证21.4

3、总体设计方案框图及分析3第2章 高精度放大器各单元电路设计42.1 输入调整电路设计52.2 中间级放大电路设计52.3 输出级电路设计52.4 增益调整电路设计6第3章 高精度放大器整体电路设计73.1 整体电路图及工作原理73.2 电路参数计算73.3 整机电路性能分析8第4章 设计总结9参考文献10高精度线性放大器设计方案论证1.1高精度线性放大器的应用意义近年来，各种电子产品的迅速发展，高精度放大器越来越受到人们的重视。高精度线性放大器是模拟电路中的一个基本重要模块。其性能直接影响到电路及系统的整体性能。同时，现代集成电路特征尺寸越来越小，也导致集成电路产品的工作电压及功耗越来越低，这

4、样待处理的信号越来越弱，这就要求有更高精度的放大器。而通用放大器显然不能满足这些要求。高精度放大器的运用范畴很广，可用于量测仪器、控制系统、程序控制等。在医疗领域中也有超音波、气体分析、血压计、诊断器等，此外汽车中的引擎管理、传动系统管理等，都要用到高精度的放大器。1.2高精度线性放大器设计的要求及技术指标设计要求：1 .分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。2 .确定合理的总体方案。对各种方案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。3 .设计各

5、单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。4.组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。技术指标：1.设计并制作一台高精度线性放大器。2.线性失真度不大于0.5%3.放大倍数2000，输入电阻2m，输出电阻1001.3设计方案论证图1是bjt共射级放大电路的原理图，其中bjt是核心元件，起放大作用。直流电源通过电阻给bjt的发射结提供正偏电压，并产生基极直流电流。直流电源通过电阻，并与和配合，给集电结提供反偏电压，使bjt工作于放大状态。但由于bjt制造工艺和其自身v-i特性限制，该种放大电路一次放大不能将

6、信号放大到设计指标。且该种电路在多级放大时会因为bjt静态工作点因放大信号的影响而导致输出信号严重失真。 图1 bjt共射级放大电路1.4总体设计方案框图及分析图2 高精度线性放大器总体设计方案框图总体方案分为四部分，输入级、中间放大级、输出级、偏置电路。输入级将输入信号送人中间放大级，并提供2m输入电阻。中间放大级将输入信号放大并传递到输出级。输出电路将放大信号提供给负载，并提供100输出电阻。电源为电路提供稳定直流偏置，确保电路稳定工作。如图2。可编程增益放大器各单元电路设计2.1输入调整电路设计图3 输入级电路输入级采用差分放大电路输入。作用是提高输入阻抗。t1、t2参数相同，r7=r8

7、，r1=r6，这样可以增大输入阻抗。电流源具有交流电阻大、直流电阻小的特点，具有恒流特性，并带有高阻值的动态输出电阻。因而电路具有稳定的直流偏置和很强的抑制共模信号的能力。2.2中间级放大电路设计图4 中间级放大电路 在中间级放大电路中，采用二级电路放大，二级放大均采用典型的同相比例放大接法，并都采用电压串联负反馈的反馈组态，可以提高电压增益的稳定性，减少该环节对信号引起的失真。抑制噪声。2.3输出级电路设计 输出级采用典型的射极跟随器输出，其特点为输入阻抗高，输出阻抗低，电压的系数略低于1，负载能力强。由于该种组态的bjt电路能对输入信号作比例输出，可以稳定来自中放级电路的电信号，并且由该级

8、电路直接与负载连接，能减少负载对输出信号的影响，保证输出信号的稳定度和精度。同时，由于该种电路结构简单，易于根据具体电路情况调整。图5 输出级电路可编程增益放大器整体电路设计3.1整体电路图及工作原理图6 整体电路图 输入级为差分放大电路，将输入信号送入中间级放大电路中极具放大电路采用集成运放二级放大，将放大信号送入输出级，有输出级将放大信号送入到负载。3.2电路参数计算输入级输入级的差分电路是单端输入单端输出，它的电压增益与双端输入、单端输出的情形完全相同。该级电路对信号的放大增益为1，整个电路的输入电阻达到2m。该级电路的输入电阻参数计算如下：1=100ri=2*rbe1+(1+1)*r1

9、 2*r1*1=2m中间级中放级采用集成运放二次放大，电路运放均采用电压串联负反馈连接组态。r12100k,r5=10,r13=r14=100,放大增益计算如下：av1=1+r12/r5r12/r5=10k/10=1000av2=1+r14/r13=1+100/100=2av=av1*av2=1000*2=2000输出级输出级采用bjt共射极电路输出，该电路对输入信号的放大增益近似为1。该级电路主要调整其参数满足输出电阻等于100的设计指标，该电路的具体参数计算如下：rc=rs/r15ro=re/(rc+rbe)/(1+)由于中放级放大电路采用电压串联负反馈，所以中放级电路输出电阻较小，若中放

10、级输出电阻rs5k，r15500k，50，rbe1k则：rc=rs/r15=rs*r15/(rs+r15)=5kro(rbe+rc)/ =1203.3整机电路性能分析 该设计依据设计指标设计，整体上基本符合指标各项要求。输入电路采用差分放大电路输入。输入级利用了差分放大电路对共模信号的抑止及对差模信号的放大作用，有利于提高整个电路的精度。中放级电路采用集成运放二次放大，并且二级运放分别采取电压串联负反馈，有利于稳定中放级电路的放大增益、减少信号的非线性失真。输出级采用典型的射极跟随器输出，其特点为输入阻抗高，输出阻抗低，电压的系数略低于1，负载能力强。由于该种组态的bjt电路能对输入信号作比例

11、输出，可以稳定来自中放级电路的电信号，并且由该级电路直接与负载连接，能减少负载对输出信号的影响，保证输出信号的稳定度和精度。理论上能符合设计指标所要求。第4章 设计总结 本次设计我运用了常见的线性放大器电路，根据设计指标要求，尽最大可能符合设计指标。本次电路设计过程中，通过图书馆，网络等各种途径获取于本设计有关的资料、信息。并且在设计过程中也发现了自己在模拟电路知识方面的不足之处，通过本次设计，自己也渐渐体会到了模拟电子设计方面的技巧和方法，使自己的能力有了更进一步提高，为以后的学习打下了更好的基础。参考文献1 康光华.电子技术基础 模拟部分）第五版.高等教育出版社.2006.1.2 徐建.模拟电路.机械工业出版社.2010.7.3 郭赟.模拟电子. 机械工业出版社.2007.9.4 萧江.一种高精度cmos运算放大器的设计.贵州大学硕士研究生学位论文.2008.5 高文焕 李冬梅.电子线路基础. 高等教育出版社.2006.1.附录：器件清单