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1、模拟电路单元及系统实验实验六:两级放大电路的设计华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作模拟电路单元及系统实验模拟电路单元及系统实验华南理工大学 吕念玲 主编甘伟明 刘凤军 参编及课件制作机械工业出版社机械工业出版社 出版出版模拟电路单元及系统实验实验六:两级放大电路的设计华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作实验目的实验目的 掌握多级放大电路的工程设计方法、组装调试技术和实验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。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
2、电路实际问题能力分析与解决电路实际问题能力 , ,加强实验全过程的训练。加强实验全过程的训练。模拟电路单元及系统实验实验六:两级放大电路的设计华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作设计任务设计任务1 11 1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 12V12V，V Vi i5mV5mV，信号源内阻为，信号源内阻为5050，R RL L=5.1k=5.1k的条件下，满足的条件下，满足 以下指标要求：以下指标要求：（1 1）R Ri i10k10k； （2 2）A Av v2502
3、50； （3 3）BWBW=50Hz50kHz=50Hz50kHz； （4 4）D D250，设计计算时可取 AV=300，其中取T1级AV1=？， T2级 AV2=？ 模拟电路单元及系统实验实验六:两级放大电路的设计华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作设计任务设计任务2 22 2设计题二：设计题二：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5050，V Vi i10mV10mV，R RL L=1k=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 1）V Vo o1V1V； （2 2）
4、R Ri i20k20k； （3 3）f fL L250v250 放大电路的级数。电路形式的选择电路形式的选择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。由指标要求：由指标要求：V Vi i10mV 10mV 放大电路是小信号放大型；由由R Ri i10k 10k 和和D D10k 10k 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? ?设计指南模拟电路单元及系统实验实验六:两级放大电路的设计华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作指标分配指标分配 放大倍数的分配放大倍数的分配通常，
5、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15%20%的余量。 要求AV250，设计计算时可取AV=300，其中取T1级AV1=？， T2级AV2=？ 半导体器件的选择半导体器件的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fH=50kHz，要求 不高，故可选一般的小功率管。现选取NPN型管9013，测量其取=150。动态动态 范围围估算：T1级级：T2级级：设计指南模拟电路单元及系统实验实验六:两级放大电路的设计华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电
6、子教学实验中心 制作制作各级静态工作点的设定各级静态工作点的设定可见， T1级VCEQ1可选小些，T2级VCEQ2可选大些。 T1级静态工作点确定：由指标要求：由指标要求：R Ri i10k 10k r rbe1 be1 ICQ1 由由IQ1 IQ1 选定ICQ1和CQ1的值VCEQ的选择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，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应满足下列关系：ICQ取值 考虑：ICQ设定主要根据 ICQICM+ICEQ ，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， T1、T2工作电流应选小些，
7、并取前一级电流 小于后一级电流。设计指南模拟电路单元及系统实验实验六:两级放大电路的设计华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作T级静态工作点确定：由由ICQ2 ICQ1 和VCEQ2VCEQ1 选定ICQ和CQ的值偏置电路设计与计算偏置电路设计与计算偏置电阻Rb1、Rb2值的选择 ，由电源电压VCC VBQ;由I1=(510)IBQ 和VBQ Rb2 和Rb。射级电阻Re的选择 Re 由设计指南模拟电路单元及系统实验实验六:两级放大电路的设计华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作集电极电阻Rc的选择 集电电极电电阻Rc的选
8、择选择 :一是要满满足放大倍数要求，二是不能产产生饱饱和失真。 RC 由或由或由RC 设计指南模拟电路单元及系统实验实验六:两级放大电路的设计华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作各电容值的选择 耦合电容C1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 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。 在本电路中，电容的耐压值应取实际工作电压的2倍以上设计指南模拟电路单元及系统实验实验六:两级放大电路的设计华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作指标核算与电路确定指标核算与电路确定
9、静态工作点的核算 T1级：与上述取值比较，是否符合设计要求。T级的核算 与T1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 点、Av、Ri、Ro、f L、f H等）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 否合理。设计指南模拟电路单元及系统实验实验六:两级放大电路的设计华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作指标核算 核算R Ri i、A Av v、BWBW是否符合下列指标的要求：是否符合下列指标的要求：R Ri i10k10k；A Av250v250；
10、BWBW=50Hz50kHz=50Hz50kHz 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。设计指南模拟电路单元及系统实验实验六:两级放大电路的设计华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作面包板的结构面包板的结构凹槽，凹槽 上下不连通电位器电源接入插孔电源输出接口电位器输出接口信 号 输 入 接 口信 号 输 出 接 口第一块面包板第二块面包板实验箱内电位器 、电源接入插孔、信号输 入、输出接孔内部互不连 通，使用时需用导线连起 来。为了避免干扰，安装 时用第一块面包板。提醒：电路的安装每列有5个 小孔且互 相连通， 但每列之 间的小
11、孔 不连通。两行插孔，每 行插孔中的小 孔互相连接， 但两行绝缘， 可作为电源线 或地线使用。模拟电路单元及系统实验实验六:两级放大电路的设计华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作布线要点布线要点1 1、 接线前应先画好布线图，以免发生差错，接线前应先画好布线图，以免发生差错，一般以集成电一般以集成电 路或三极管为中心，路或三极管为中心，并根据输入输出分离的原则，以适当并根据输入输出分离的原则，以适当 的间距来安排其他元件。的间距来安排其他元件。 2 2、集成块与晶体管的布局，一般、集成块与晶体管的布局，一般按主电路信号流向的顺序在按主电路信号流向的顺序在
12、插座板上直线排列，插座板上直线排列，各级元器件围绕各级的集成块或晶极各级元器件围绕各级的集成块或晶极 管布置，管布置，各元件间的间距应视周围元件多少而定各元件间的间距应视周围元件多少而定。 3 3、第一级的输入线与末级的输出线、高频线与低频线要、第一级的输入线与末级的输出线、高频线与低频线要远离远离 ，以免形成，以免形成空间交叉耦合空间交叉耦合。 4 4、合理布置地线。当电路有多级时、合理布置地线。当电路有多级时 ，应将各级单独接地，应将各级单独接地， 再分别接公共地线。再分别接公共地线。电路的安装模拟电路单元及系统实验实验六:两级放大电路的设计华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工
13、电子教学实验中心 制作制作布线注意事项布线注意事项1 1、布线的顺序一般是、布线的顺序一般是先布电源线与地线先布电源线与地线，然后按布线图，然后按布线图从输从输 入到输出入到输出依次连接好各元器件和接线。在此条件下，尽量依次连接好各元器件和接线。在此条件下，尽量 做到做到接线短、接线少、测量方便接线短、接线少、测量方便。 2 2、集成电路的安装：集成电路引脚必须插在面包板中央凹槽、集成电路的安装：集成电路引脚必须插在面包板中央凹槽 两边的孔中。两边的孔中。 3 3、 为便于检查，尽可能采用不同颜色的导线；尽量在器件为便于检查，尽可能采用不同颜色的导线；尽量在器件 周围连线，周围连线，并不允许导
14、线在集成块上方跨过，或从三极管并不允许导线在集成块上方跨过，或从三极管 下方穿过。下方穿过。 4 4、查线无误，才能接通电源查线无误，才能接通电源。查线时仍以集成电路或三极管。查线时仍以集成电路或三极管 的引脚为出发点，逐一检查与之相连的元件和导线。的引脚为出发点，逐一检查与之相连的元件和导线。电路的安装模拟电路单元及系统实验实验六:两级放大电路的设计华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作两级放大器电路安装图两级放大器电路安装图此图仅供参考！请每个同学自已另外设计。此图仅供参考！请每个同学自已另外设计。2.2K11K+11K 1K5.1K100 510100
15、 510100K+6V-INGNDOUTGND10uF47uF10uF47uF3300PF模拟电路单元及系统实验实验六:两级放大电路的设计华南理工大学电工电子教学实验中心华南理工大学电工电子教学实验中心 制作制作实验内容实验内容自拟步骤测试下列指标参数：自拟步骤测试下列指标参数：1 1完成静态工作点的调整，并完成静态工作点的调整，并列表列表测量每一级静态工作点测量每一级静态工作点QQ 的参数。的参数。 2 2列表列表测量第一级的增益测量第一级的增益A AV1V1、第二级的增益、第二级的增益A AV2V2及两级总的及两级总的 增益增益A AV V。 3 3列表列表测量总电路的测量总电路的R Ri i、R Ro o、BWBW。 4 4测量放大电路输出波形的失真度测量放大电路输出波形的失真度D D。调试与测量把测量结果与设计任务
