两级放大器设计

1、 两级放大器的设计 摘要：两级放大器在实际生活中有着非常重要的作用，它可以把我们生活中需要的信号进行放大来便利人们的生活。在生活中有着非常广泛的应用。该设计是两级放大器的设计，首先是对设计方案的选择和设计，详细分析了两级放大器的所需数据，然后在multisim中选择所需的元器件来进行电路的设计。通过改变电路的电压来进行动态的分析。仿真结果表明：在电路中输入的电压在第二级放大器的输出端可以准确的看到放大了1000倍，实现了题目的要求。 关键词：两级放大器； 电路仿真； 设计目 录1. 设计任务与要求2. 方案设计与论证3. 单元电路的设计与仿真3.1第一级放大器的设计3.2第二级放大器的3.3桥

2、式整流电源的设计4.总电路设计及其仿真调试过程4.1总体电路的设计4.2仿真结果及其分析5.结论和心得6.参考文献1. 设计任务与要求（1） 中频带电压的放大增益1000（2） 通频带30HZ30KHZ（3） 输出电阻10（4） 输入电阻20K（5） 负载电阻20K（6） 最大不失真输出电压5V（7） 用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计所需的正负直流电源2. 方案的设计与论证两级放大器的设计具有组装简单，调试方便，工作稳定的实验电路。设计中包括电源输入电路，一级同相放大电路，二级反相放大电路三部分。电路原理图如下图2.1所示：电源输入信号电路 第二级反相放大电路第一级同相放大电路+ + +

3、+ Ui U U Uo - - - - 图2.1 两级放大器电路原理 由设计与要求可以知道，两级放大器设计的实验主要分为三部分，即对于电源输入信号和第一级放大电路，第二级放大电路的设计。进过分析，电源输入信号电路是桥式整流滤波集成稳压块所设计出来的正负直流电源。第一级放大电路可以是由同相放大电路的组成，第二级放大电路是由反相放大电路所组成。由于所需要的电压放大倍数是1000，而同相放大器的电压放大倍数在1100之间，反相放大器的电压放大倍数在0.1100之间，因此放大1000倍的设计就可以使用这两个放大器来实现。因为设计初稿有很多东西都是借鉴书上或者网站上的东西，Multisim 则是第一次接

4、触的仿真软件，因此有的某些电器元件只能够使用Multisim 中所有的。比如采用函数信号发生器来代替交流电压源。 主要的参考元器件：LM741CH、TSPOWER、桥式整流电路、电阻和电容若干3. 单元电路的设计与仿真 3.1桥式整流电源的设计 因为在电路中需要的±12的直流电源，而输入电源则是普遍的220V交流电源，因此需要桥式整流电源来把电网电压变为能够加载在负载上的±12V的电压源。下图 3.1.1为桥式整流电路的仿真结构图图 3.1.1 桥式整流电路的仿真结构图设计的原理如下图3.1.2所示：稳压电路滤波器整流电路电源变压器电网电压 图3.1.2 整流电路原理图 电

5、源变压器：将交流电网电压变为合适的交流电压。 整流电路：将正负交替的交流电压变为单方向的脉动的直流电压。 滤波电压：将脉动直流电压转换为平滑的直流电压。 稳压电路：清除电网波动和负载变化的影响，保持输出电压的稳定性。 3.2第一级同相放大器 放大器是放把输入的微小信号放大的电路，第一级同相放大器的放大倍数进过分析最终设定为放大10倍。 （1）图3.2.1为同相放大器的电路结构图： 图3.2.1 同相放大器电路结构图 其中 R1：输入电阻 Rf：反馈电阻，引入负反馈R2：平衡电阻，要求 R2=R1/Rf （2）电压放大倍数：Au=1+（Rf/R ） 以下图3.2.2为第一级同相放大器的仿真结构图

6、 图 3.2.2 第一级同相放大电路仿真结构图 此时实际电路中所需要的电阻值如下： 下图3.2.3为示波器所示的仿真结果图 图3.2.3 第一级示波器所示的仿真结果图分析：从放大器的输入端输入频率为1KHz幅度Uim=5mV的交流信号，用示波器在放大器的输出端测出输出电压的幅值Uo1m，根据Uim 与Uo1m算出该级电压放大倍数Au1电压增益Au1=10，以降低放大电路的信噪比。观察波形图可知，输入电压与输出电压同相位，输出电压幅值为输入电压幅值10倍，因而稳定了输出电压，增益也达到了要求。此时第一级的幅频特性曲线如下图3.2.4所示：图3.2.4第一级放大器的幅频特性曲线3.3 反相放大电路

7、 因为第一个放大器电路的放大倍数已经被规定为10倍，因此第二级反相放大电路中的放大倍数因该为100被才会符合设计要求中的1000倍。 （1）下图3.3.1为反相放大器的电路结构图： 图3.3.1 反相放大器电路结构图如图所示，此图为反相放大器的电路图， R1：输入电阻 Rf：反馈电阻，引入电压并联负反馈 R2：平衡电阻，要求 R2=R1/Rf （2）电压放大倍数：V0和Vi成比例关系，比例系数为-Rf/Ri，负号表示V0和Vi反相比例系数的数值可以是大于、等于或小于1的任何值。下图3.3.2为第二级反相放大器的电路仿真结构图 图3.3.2 第二级反相放大器电路仿真结构图此时实际电路中的电阻值为

8、：图3.3.3 为第二级示波器所示仿真结果图图3.3.3 第二级示波器仿真结果图分析：第二级放大电路图，是由LM741反相运算放大器组成，此时的输入信号为第一级放大电路的输出信号，负载阻值RL=20Kohm,C3为第二级放大电路的耦合电容，该电路将增益提高到100倍，进而将第二级放大电路的输入信号放大100倍， 达到了实验规定的要求。此时第二级的幅频特性曲线如下图3.3.4所示 图3.3.4 第二级幅频特性曲线仿真结果图 4. 总电路设计及其仿真调试过程 4.1总电路设计根据设计任务可以知道，本电路是由桥式整流电路和第一级同相放大器和第二级反相放大器所组成的电路。按照要求在Multisim 中将上上述仿真电路连接图4.1为总电路设计的仿真原理图图4.1 总电路仿真原理图特别注意：1） 在Multisim中，因为版本的问题，如果使用两个交流电源的话，可能会因此而出现仿真错误，所以因该将一个交流电压源换成函数发生器2） 电源部分注意标号，例如：+15和+15v（v不区分大小写）不同，应为后者。3） 运算放大器中的7端 因该接直流电压源的正极，4端 因该接直流电压源的负极，一般来说1端和5端是不用的。 4.2仿真结果及其分析由实验所示，