负反馈放大电路课程设计

1、四川航天职业技术学院电子工程系课程设计专业名称： 飞行器电子装配技术 课程名称： 模拟电子课程设计 课题名称： 负反馈放大电路的设计 设计人员： * 指导教师： * 2010年6月25日负反馈放大电路课程设计任务书一、课题名称：负反馈放大电路课程设计二、技术指标：用分立元器件设计一个交流放大电路，用于指示仪表中放大弱信号，具体指标如下：(1)工作频率：=30HZ30KHZ能(2)信号源：U=10V(有效值).内阻R=50.(3)输出要求：U1V（有输入电阻大于20K.）(4)输入要求：输入电阻大于20K.(5)工作稳定性：当电路元器件改变时.若A/A=10.则A<1.三、要求：(1)了解

2、模拟电路,设计思路,设计方法和步骤(2)掌握放大电路的工作原理(3)了解负反馈放大电路的工作原理3、论文格式按系下发的课程设计格式要求统一执行。4、要求原理图、印制板图、装配图三图齐全（印制板图和装配可合二为一）。指导教师： 学 生： 电子工程系 2010年6月25日目 录第一章 性能指标61.1放大倍数61.2输入电阻61.3 输出电阻61.4 通频带与频率失真6第二章 设计原理框图7第三章 设计方案以及选定8方案一：8方案二：9方案三：10确定方案：12第四章 电路参数的计算124.1输出级的计算：124.2双管放大单元电路的计算：14第五章 核算技术的标准165.1核算A：165.2核算

3、输出电阻：175.3核算输入电阻：175.4核算放大电路是否稳定：17第六章 装配 调试186.1接装电路：186.2静态调试：186.3动态调试：18心得体会。18总结19附:材料清单19参考文献20附图21此课题的设计是根据技术要求来确定放大电路的结构，级数 ，电路元器件的参数及型号，然后通过实验调试调试来实现的，并且由技术要求输出电流I1A的小电流和输入电阻R>20K的大电阻，所以我采用的是电压串联负反馈，我设计的放大电路主要是为了提高增益的稳定性，减小电路引起的非线性失真，使放大倍数下降，使放大倍数的稳定性提高，使通频带展宽，使内部噪声减小，负反馈放大电路在实际应用中极为广泛，电

4、路形式繁多，根据反馈电路与输出电路，输入电路的连接方式不同，稳定的对象和稳定的程度也有所不同，需要进行具体分析，一般来说要稳定直流量，应引入直流负反馈，要改善交流特性，应引入交流负反馈，在负载变化时，若想使输出电压稳定，应引入电压负反馈。若想使输出电流稳定，应引入年电流负反馈，而放大器中的负反馈就是把基本放大电路的输出量的一部分或全路来影响净输入量，对放大电路部按一定的方式反送回到输入回起自动调整的作用，使输出量趋向于维持稳定。特别是放大电路引入负反馈可大大改善放大倍数的稳定性。关键字：放大电路、串联电压、负反馈第一章 性能指标1.1放大倍数放大倍数是横量放大电路放大能力的指标,它有电压放大倍

5、数、电流放大倍数和功率路放大倍数等表示方法,其中电压放大倍数应用最多。 放大电路的输出电压与输入电压之比,称为电压放大倍数Au,即 Au=uo/ui放大电路的输出电流与输入电流之比,称为电流放大倍数Ai,即 Ai=io/ii放大电路的输出功率与输入功率只比,称为功率放大倍数,即 Ap=po/pi1.2输入电阻放大电路的输入电阻是从输入端向放大电路内看进去的等效电阻,它等于放大电路输出端接实际负载电阻后,输入电流与输入电流之比,即 Ri=ui/ii1.3 输出电阻对负载而言,放大电路的输出端可等效为一个信号源将放大电路输出端断开接入一信号源电压,求出由u产生的电流i,则可得到放大电路的输出电阻为

6、： Ro=u/i1.4 通频带与频率失真 一般情况下,放大电路只用于某个频率范围内。放大电路所需的通频带由输入信号的频带来确定,为了不失真地放大信号,要求放大电路的通频带应大于信号的通频带。如果放大电路的通频带小于信号的频带,由于信号低频段或高频段的放大倍数下降过多放大后不能出现原来的形状,也就是原来的信号产生了失真。第二章 设计原理框图图中的箭头表示信号的传输方向,由输入端到输出端趁为正向传输,由输出端到输入端称反向传输.因为在实际的放大电路中,输出信号经由基本放大电路的内部反馈产生的反向传输作用很微弱,可略去,所以可认为基本放大电路只能将净输入信号正向传入到输出端.第三章 设计方案以及选定

7、方案一：方案分析：这是一个有集成运放741构成的交直流放大电路，其中,构成的电压串联负反馈。由于集成运放开环增益很大，所以电路构成深度电压串联负反馈。数据分析： 输入电阻：电压放大倍数： 所以： 所以：由数据可知：该放大电路的输出电阻，由于是深度电压负反馈，故输出电阻近似为0。由于同相比例运算电路引入了串联负反馈，使输入电阻大大提高，远远大于集成运放本身的输入电阻。理想的情况下认为输入电阻无穷大，这是同相比例运算电路的主要优点。又因为是电压负反馈，与反比例运算电路一样输出电阻很低，具有很强的带负载能力。在同相比例运算电路中因为，即为集成运放的共模抑制比要求较高。这也是含集成运放电路缺点。方案二

8、：方案分析： A、此电路为阻容耦合电路,反馈信号再输入端是电压相减,即.,为串联反馈，电路再输出端电压短路为0时，反馈信号为0，即该电路为一个电压反馈。 B、电压负反馈具有稳定输出电压的作用。若而引起，电路能自动调节，其具体过程是： C、深度反馈条件： 由以上相应的数据分析可知： 电路为阻容耦合电路，其有优点是：各静态工作点相互独立，由于电容的隔直作用，使得“零飘”问题基本得到解决。交流负反馈可以改善动态性能。如，它可以提高电路的放大倍数的稳定性，扩展通频带，减小非线性失真等。 但是，它的缺点是不能放大直流和变化缓慢的信号，此外不适应集成化的要求，因为集成电路中无法制作大电容。方案三：（1）确

9、定反馈的深度。从所给指标来看，设计中需要解决的主要是输出电阻、输入电阻及对放大性能稳定的要求等三个问题。由于要求输入电阻较低，故输出级应采用射级输出器，但它的输出电阻大致为几十欧至几百欧，因此需要引入一定程度的电压负反馈才能达到指示要求。设级输出的输出电阻为100欧姆，则所需要反馈深度为另外，还要考虑输入电阻和放大性能的稳定性对反馈深度的要求，才能最后确定反馈渡的大小。由于放大电路的输入电阻指示为20K欧姆，此数值不是很高，故可以采用电压串联负反馈的方式来实现。假定无反馈时，基本放大电路的输入电阻为ri=2.5K欧姆（第一级可采用局部电流负反馈），则所需反馈深度为最后从放性能稳定度也可以确定出

10、所需反馈深度为综上所诉，在设计放大电路时所需反馈深度为10，故取1+AF=10（2）估算A值。根据指示的要求，放大电路的闭环放大倍数应为由此可以求出A（1+AF）Af=10×100=1000（3）放大管的选择。图6.43 放大电路的原理图方案分析：因输出级采用了射级输出器，其电压放大倍数近于1，故需用两极共射放大才能达到1000倍。考虑到仪表对放大电路稳定性要求高，故采用典型的两极直接耦合双管放大单元，如图6。43所示。其中RF1和Rf2不加旁路电容是为了引入局部负反馈以稳定每一级的放大倍数。R1和C4是去耦电路，用以削弱由于电源存在内阻而在Vcc3出现的电压波动，使它尽可能少传到V

11、cc1。由于VT3需要输出电流的最大值为了保证不失真。要求IE32IlM,因为它的射级电流的IE32×1.4MA3mA，故选用小工率管3DG100即可，其参数如下：Icm=20Ma,U(br)CEO=45V,PnM=100Mw.因前两级放大对管子无特殊要求，为了统一起见，均才用3DG100。根据以上考虑。输出级到输入级的负反馈是从VT3的射级反馈到VT1的射级，组成电压串联负反馈的形式。确定方案：综合考虑，我认为以上方案只有方案三最合理。第四章 电路参数的计算首先要初步确定出各级的电压放大倍数，然后才能根据它们来计算出各级的电路参数。前面已经指出双管放大单元的电压放大倍数应满足Au1

12、Au21000,那么，如何分配Au1,Au2那？由电路结构可知，为了使放大电路的输入阻抗阻高，工作性能稳定，在第1级和第2级中都串入了RF1和 RF2以便实现局部负反馈作用，因此它们的电压放大倍数都不会很高。各级的电压放大倍数可初步分配为AU130,Au240.Au31,这样总的电压放大倍数Au30×40×1200，略大于1000（多出的数值是为了留有一定的余量）4.1输出级的计算：由于输出电压U。1V（有效值），输出电流I。1mA(有效值)，故负载电阻1确定RE3和VCC.在射级输出器中，一般根据RE（12）RL来选择RE，取系数为2，则L。在图中，取,可以求出式子中，U

13、lp是输出负载电压峰值。为了留有余量，取。Vcc=12V;由此可以求出。确定RB31及RB32。为了计算RE31及RB32，首先要求出UB3及IB3，由图可知，。选用的管子，则选用RB=（510）B3=0。350.7mA,为了提高本级输入电阻，取0.35mA，则得取取RB32=13K，因此可以求出输出级对2级的等效负载电阻约为式中忽略了影响。因此，选用10uF电解电容器。 确定C2及C3由于有3级电容耦合，根据多极放大器下限截止频率的计算公式 假设每级下限频率相同，则各级的下限频率应为 为了留有余地，忽略第2级的输出电阻（尚未标出），则因此，可选用10uF电解电容器。同理，忽略射级输出器的电解

14、电阻，则因此，可选用100uF电解电容器 4.2双管放大单元电路的计算： 确定第2级的电路参数。为了稳定放大倍数，在电路中引入RF2,如图6.45所示，一般取几十欧至几百欧。由于希望这一级的电压放大倍数大些，故较小的RF2=51,由此可求出这级的电压放大倍数为Au2=·Rc2()选IE2=1mA,且=50,则rbe2=rbb2+(1+)=300+(50+1)又由于预先规定了Au2=40,RF2=51,代入Au2的公式则得40=由此可以解得Rc2=3.35.再利用Rc2=Rc2RL2代入RL2=6.6K,则3.35=由此可求出Rc2=6.8k.选UCE2=3V,Ic2=1mA,则由Vc

15、c=Ic2(Rc2+RF2+RE2)+UCE2可得12=1×（6.8+0.051+R）+3由此可以得出RE2=2.15k,取RE2=2.2k第2级的输入电阻可以计算如下 Ri2=rbe2+(1+)RF2=1.63+51×0.051=4.23k确定第1级的电路参数。电路如图6.46所示。为了提高输入电阻而又不致使放大倍数太低，应取IE1=05mA并选，则rbe1=rbb1+(1+)300+(50+1)2.95k利用同样的原则，可得Au1= 为了获得高输入电阻，而且希望Au1也不太小，并与第2级的阻值一致以减少元器件的种类，取RF1=51，代入Au1=30，可求得Rc1=3.3

16、,再利用Rc1=Rc1ri2，求出Rc1=15k.为了计算RE1，选UE1=1V，则有 IE1（RF1+RE1）=1 得出 RE1=- RF1=-0.05=1.95k 选RE1为2k。 为了计算RB1，可先求 IB1=0.01（mA）=10uA 由此可得 RB1=51 k 选51 k 为了确定去耦电阻R1，需先求出 UC1=URE2+IE2×RF2+UBE2=2.95V 再利用UC1=VCC-IC1（R1+RC1） ，可求得R1=3.1 k，取R1为3.3 k。 为了减少元器件的种类，C1选用10uF,CE1及CE2选用100 uF，均为电解电容。由下限频率L可以验证RF11RF1，

17、RF1+反馈元器件RF3及CF的计算。由于1+AF=10，又以知A=1000，则F=0.9%。再利用 F=可求出RF3=5.5 k，选5.1 k。 C4选用10uF电解电容，可以验证 R1第五章 核算技术的标准确定放大管的静态工作及电路元件后，放大电路各项技术指标是否能满足要求，尚需进行最后核算。5.1核算A：核算射级输出器的电压放大倍数。射级输出器的电压放大倍数可用下式求得 Au3=式中，RLRLRE3/ RL/（RF3+RF1）=2/1/5.1 0.59k 因此可得核算第2级电压放大倍数第2级电压放大倍数用下式求得式中 rb2=1.63 因此可得核算第1级电压放大倍数第1级电压放大倍数用下

18、式求得=式中，R 因此可得因此可求出1000 这说明放大电路元器件的选择是合适的。5.2核算输出电阻：放大电路开环时的输出电阻为故得 因此可满足要求。5.3核算输入电阻：放大电路开环时的输入电阻为 式中， ，由此可求出闭环时的输入电阻为 r 因此，总输入电阻为 20 ， 可满足要求。5.4核算放大电路是否稳定：可以判定本例电路不会产生振荡。以上电路是用分立元器件构成的负反馈放大电路，当上限截止频率不高时（一般几百千赫一下），也可以利用通用集成运算放大器实现。第六章装配 调试6.1接装电路：按原理图连接线路，输入信号源30HZ30KHZ中频段的某一频率，信号源Ui=10MV(有效值)，测试放大电路输出电压有效值，并计算电压放大倍数。6.2静态调试：测试输出级的静态工作点。6.3动态调试：测试放大电路的输出电阻、输入电阻。附图 （原理图）（电路PCB图）(电路装配图)参考文献胡宴如主编，模拟电子技术。北京：高等教育出版社。陈小文主编，电子线路课程设计。北京：电子工业出版社。李树雄主编，电路基础与模拟电子技术。北京：航空航天大学出版路 勇主编，电子电路实验及仿真M清华大学出版社，2003胡宴如主编，模拟电子技术M北京：高等教育出版社，2000周跃庆主编，模拟电子技术基础教程M天津大学出版社， 2001附:材料清单电阻13个(阻值不等)