实验六：两级放大电路的设计(2013.5.23)

1、模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验六实验六:两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实验六实验六:两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实验六实验六:两级放大电路的设计两级放大电路的设计取取ICQ1=0.7mA,VCEQ1=2V取取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，其中取，其中取T1级级AV1=？，？， T2级级AV2=？ 模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验六实验六:两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

2、统实验模拟电路单元及系统实验实验六实验六:两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实验六实验六:两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实验六实验六:两级放大电路的设计两级放大电路的设计详细方法参详细方法参见本书见本书3.3.1 3.3.1 及及3.3.23.3.2节节模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验六实验六:两级放大电路的设计两级放大电路的设计 多级放大电路的级数主要根据对电路的电压增益（放大倍数）的要求来确定。多级放大电路的级数主要根据对电路的电压增益（放大倍数）的要求来确定。 放大电路的级数。

3、放大电路的级数。 要考虑的因素主要包括：是小信号放大型还是大信号（功率）放大型；各级放大电路要考虑的因素主要包括：是小信号放大型还是大信号（功率）放大型；各级放大电路的组态及级间信号的耦合方式等。的组态及级间信号的耦合方式等。放大电路是小信号放大型；放大电路是小信号放大型；放大电路的组态；放大电路的组态；放大电路级间信号的耦合方式；放大电路级间信号的耦合方式； 设计指南设计指南模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验六实验六:两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一些为宜，通常，分配给前级放大电路的电压增益低一些，后级放大

4、电路电压增益高一些为宜，并要留有并要留有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，要求不高，故可选一般的小功率管。现选取不高，故可选一般的小功率管。现选取NPN型管型管9013，测量其取，测量其

5、取=150。im1imaxV125 2mV, ?,VVAom1V1im1=? VA V。im2om1V2 , ?VVAom2V2im2? VA V。动态范围估算：动态范围估算：T1级：级： T2级：级：设计指南设计指南模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验六实验六:两级放大电路的设计两级放大电路的设计CEQVomCE(sat)VV可见，可见， T1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：ICQ1IQ1 IQ1 选定选定ICQ1和和CQ1的值的值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

6、到电路在正常工作范围应使输出电压幅度Vom足够大，同时在满足够大，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应满足下列关系：应满足下列关系：ICQ取值取值 考虑考虑：ICQ设定主要根据设定主要根据 ICQICM+ICEQ ，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，较小，另从减少噪声及降低直流功率损耗出发，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，并取前一级电流工作电流应选小些，并取前一级电流小于后一级电流。小于后一级电流。设计指南设计指南模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系

7、统实验实验六实验六:两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VBQRb2 和和Rb。射级电阻射级电阻Re的选择的选择 BQBEeCQVVRIRe 由由设计指南设计指南模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验六实验六:两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

8、倍数要求，二是不能产生饱和求，二是不能产生饱和失真。失真。 VLbeARr RC 由由CCCEQEQCCQVVVRIRC 设计指南设计指南模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验六实验六:两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，对交流信号应是近似短路，所以耦合电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阻，旁路电容阻抗应远小于与之并联的等效电阻。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。 E123CLHOfCCCfC由，由在本电路中，电

9、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倍以上倍以上设计指南设计指南模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验六实验六:两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：b2CCBEQ1b1b2CQ1BQ1b1b2e1/(1)RVVRRIIRRR？CQ1CEQ1CCCQ1c1e1(1)=IVVIRR？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。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（静态工作指标核算是指根据已设计的电路参数逐级进行理论

10、计算，核算各项指标（静态工作点、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，确认其取值是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。否合理。设计指南设计指南模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验六实验六:两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。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。设计指南设计

11、指南模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验六实验六:两级放大电路的设计两级放大电路的设计凹槽，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、实验箱内电位器、电源接入插孔、信号输入、电源接入插孔、信号输入、输出接孔内部输出接孔内部互不连通互不连通，使用时使用时需用导线连需用导线连起来。起来。为了避免干扰，安装时为了避免干扰，安装时用用第一块面包板。第一块面包板。 提醒：提醒：电路的安装电路的安装每列

12、有每列有5个个小孔且互小孔且互相连通，相连通，但每列之但每列之间的小孔间的小孔不连通。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。模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验六实验六:两级放大电路的设计两级放大电路的设计电路的安装电路的安装模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验六实验六:两级放大电路的设计两级放大电路的设计电路的安装电路的安装模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验六实验六:两级放大电路的设计两级放大电路的设计调试与测量调试与测量 把测量结果与设计任

13、务中的指标要求对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。照，看是否满足指标要求。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。模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验六实验六:两级放大电路的设计两级放大电路的设计故障分析故障分析一、通电调试前的直观检查一、通电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，先要认真检查以下不宜急于通电，先要认真检查以下内容内容:1.连线是否正确？要连线是否正确？要按照电路原理图检查按照电路原理图检查已接好的线路，确保每个元件的引脚都连接正已接好的线路，

14、确保每个元件的引脚都连接正 确；确；2.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？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？ 3.电源供电、信号源连线极性是否正确？电源供电、信号源连线极性是否正确？4.电源端对地是否存在短路，电源的电流示数是否正常？电源端对地是否存在短路，电源的电流示数是否正常？二、通电调试电路二、通电调试电路1.检查电路的静态工作点：检查电路的静态工作点：VBEQ、VCEQ、ICQ是否正常？与设计结果相比较如何？是否正常？与设计结果相比较如何？2.从信号发生器输出一正弦信号作为测试信号，接至电路的输入端，观察电路各级能否从信号发生器输出一

15、正弦信号作为测试信号，接至电路的输入端，观察电路各级能否 正常放大？放大倍数是否符合预期？会不会出现截止或饱和失真？正常放大？放大倍数是否符合预期？会不会出现截止或饱和失真？3.适当调整该测试信号的电压和频率，测量电路的其它动态指标：适当调整该测试信号的电压和频率，测量电路的其它动态指标：Ri、Ro、BW？是否符？是否符 合预期设计值？若不符，该改变哪个元件的取值最直接有效？合预期设计值？若不符，该改变哪个元件的取值最直接有效？三、排查电路故障三、排查电路故障 在电路调试的过程中，若发现电路未能正常放大，可利用信号寻迹检查的方法，查在电路调试的过程中，若发现电路未能正常放大，可利用信号寻迹检查

16、的方法，查找故障所在的位置。一般使用示波器来检测信号的传输过程。找故障所在的位置。一般使用示波器来检测信号的传输过程。模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验六实验六:两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实验六实验六:两级放大电路的设计两级放大电路的设计 从第一级输入信号，用示波器由前级到后级（从从第一级输入信号，用示波器由前级到后级（从A到到E），逐级观察各点信号的变化情况，如发），逐级观察各点信号的变化情况，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断开，进行单独测试，即可判断故障级。耦合电路断开，进行单独测试，即可判断故障级。 提示：在测量前级放大器时，应把信号源电压调得较大，在测量后级放大器时，应把信号源电压调得较小。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。ABCDE模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验实验六实验六:两级放大电路的设计两级放大电路的设计 由后向前逐级推进寻找故障级（从由后向前逐级推进寻找故障级（从E到到A）。可在某级输入端加信号，测试其后各级输出端信号）。可在某级输入端加信号，测试其后各级输出端