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1、电子课程设计报告题 目:多级放大电路姓 名：XXX班 级：XXX指导老师：XXX大庆石油学院应用技术学院电信系2009年12月30日摘 要【摘要内容】在我们日常生活和科学研究等工作中，常常会遇到放大电路。这些放大电路的形式不通，性能指标也不同，使用的元器件也不相同，但它们都是用来进行信号的放大，其根本工作原理都是一样的。在这些放大电路中，单管放大电路时构成各种复杂电路的根本单元。本文以几个简单的放大电路为例，介绍放大电路的组成原理、工作原理、性能指标及计算方法。本着从简单到复杂的分析思想逐步对电路进行剖析，化整为零，化零为整分析电路的工作原理和各个放大登记的输入输出电阻和静态工作点。通过这次设
2、计的思考和查阅资料我不仅对放大电路有了深一层的认识还对功率放大器有了更深的学习。通过此次研究加深在放大电路上的理解，使其在工作学习中运用的更加熟练。【关键词】：放大电路原理；多级放大电路的概述；运行参数，放大倍数，静态工作点，输入、输出电阻；目录摘 要I第一章 放大电路根底1第二章 根本放大电路62.1 BJT 的结构62.2 BJT的放大原理7第三章 多级放大电路83.1 多级放大电路概述83.2 耦合形式8放大电路的静态工作点分析103.4 设计电路的工作原理12计算参数13参考文献16第一章 放大电路根底放大的概念和放大电路的根本指标“放大这个词很普遍，在很多场合都会发现放大的现象的存在
3、。比方，利用放大镜使微小的物体出现较大的形象，这是光学中的放大现象；利用杠杆能用较小的力移动重物，这是力学的放大现象；等等一些。我们可以看见它们的一个共同点，它们都是把原物中的差异的程度放大了。因此，所谓放大就是对差异的程度或变化量而言的。这是我们要注意的第一点。同时，我们可以发现，它们之间还存在着一个重要的差异。经放大镜放大后的影像，其亮度比原来的要弱；利用杠杆得到较大的力，然而物理移动的距离要比加力点经过的距离短。可见，这几种放大现象都是遵守能量守恒原那么。总之，得到了较大的功率。 我们首先要先定性看什么样的放大电路时比拟好的。希望不失真，最大能输出多少功率等等。这些都应该是衡量放大电路性
4、能的标准。性能指标可以分为3种类型：第一种是对应于一个幅值已定、频率已定的信号输入时的性能，这是放大电路的根本性能。第二种是对于幅值不变而频率改变的信号输出时的性能。第三种是对应于频率不变而幅值改变的信号输入时的性能。第一种类型的指标：放大倍数是衡量放大电路放大能力的指标。它定义为输出变化量的幅值与输入变化量的幅值之比，有时也称为增益。虽然放大电路能实现功率的放大，然而在很多场合，人们常常只关心某一单项指标的放大的倍数，比方电压或者电流的放大倍数。由于输出和输入信号都有电压和电流量，所以存在以下四中比值： 1-11-2 1-3 1-4式中的、都是正弦信号的有效值。需要注意的是，假设输出波形出现
5、明显失真，那么此值就失去意义了，因此在输出端要有监视失真的措施如用示波器观察波形。其他指标也是如此。作为一个放大电路，一定要有信号源来提供输入信号。例如扩大机就是利用话筒将声音转成电信号提供放大电路的。放大电路与信号源相连，就要从信号源取电流。取电流的大小说明了放大电路对信号源的影响程度，所以我们定义一个指标，来衡量放大电路对信号源的影响，叫做输入阻抗。当信号频率不是很高时，输入电流与输入电压根本同相，因此通常用输入电阻来表示。它定义为： 1-5从图1-1中可见，就是向放大电路输入端看进去的等效电阻。越大，说明它从信号源取的电流越小，放大电路输入端所得到的电压越接近信号电压。因此作为测量仪表用
6、的放大电路其要大。但是对于晶体管来说，大那么取电流小，讲减低放大倍数。所以在需要放大倍数大而为固定值的情况下，晶体管放大电路的又以小一些为好。3.输出电阻放大电路讲信号放大后，总要送到某装置区发挥作用。这个装置我们通常称为负载。比方扬声器就是扩大机的负载。当我们在原来的扬声器两端再并联一个扬声器时，它两端的电压讲要下降，这种现象说明向放大电路的输出端看进去有一个等效内阻，通常称为输出电阻，记为，如图1-1所示。图1-1求输出电阻的等效电路通常测定输出电阻的方法是输入端加正弦波实验信号，测出负载开路时的输出电压，再测出接入负载时的输出电压。那么读者可自行证明1-6输出电阻越大，说明接入负载后，输
7、出电压的幅值下降越多。因此反映了放大电路带负载能力的大小。1.2 第二种类型的指标：当只改变输入信号的频率时，发现放大电路的放大倍数是随之变化的，输出波形的相位也发生变化。这就需要有一定的指标来反映放大电路对于不同频率的信号的适应能力。一般情况下，放大电路只适用于放大一个特定频率范围的信号，当信号频率太高或太低时，放大倍数都有大幅度的下降，如图1-2所示。图1-2 放大电路的频率指标当信号频率升高而使放大倍数下降为中频时放大倍数记作的0.7倍时，这个频率称为上限截止频率，记作。同样，使放大倍数下降为的0.7倍时的低频信号频率称为下线截止频率，记作。我们将和之间形成的频带称为通频带，记作，即 1
8、-7通频带越宽，说明放大电路对信号频率的适应能力越强。对于收录机、扩大机来说，通频带宽意味着可以将原乐曲中丰富的高、低音都能完美的播放出来。然而有些情况下那么希望频带窄，如带通滤波电路等。1.3 第三种类型的指标：最大输出幅值指的是当输入信号再增大就会使输出波形的非线性失真系数超过额定数值比方10%时的输出幅值。我们以或表示。一般指有效值，也有以封至峰值表示的，二者差倍。6 最大输出功率与效率最大输出幅值是输出不失真时的单项电压和电流指标。此外还应该有一个综合性的指标即最大输出功率。它是输出信号根本不失真的情况下输出的最大功率，记作。前面我们说过，输入信号的功率都是很小的，经过放大电路，得到了
9、较大的功率输出。这些多出来的能量石由电源提供的，放大电路只不过是实现了有控制的能量转换。既然是能量的转换，就存在转换效率的问题。也就是说，不能只看输出功率的大小，还应该看能量的利用率如何。效率定义为 1-8式中为直流电源消耗的功率。由于晶体管等器件都具有非线性的特性，所以当输出幅度大了之后，有时需要讨论它的失真问题。我们在这里定义的非线性失真系数，是指放大电路在某一频率的正弦波输入信号下，输出波形的谐波成分总量和基波成分之比。用表示基波和各种谐波的幅值，那么失真系数D定义为： 1-9以上三类指标是以输入信号的幅值的频率来划分的。一般来说，第一类指标多适用于输入为低频小信号时的情况；第二类指标多
10、适用于输入信号幅值小但频率变化范围宽的情况；第三类指标那么多适用于低频但输出幅值较大的情况。第二章 根本放大电路2.1 BJT 的结构BJT的结构示意图如图1-1所示。其中1-1a所示是NPN型管，图1-1b所示是PNP型管，它们是用不同的掺杂方式制成的，不管是硅管还是锗管，它们都可制成这连个类型。由图可见，它们有三个区，分别是发射区、基区和集电区。由三个区分别引出一个电极，分别成为发射集e、基极b和集电极c。发射区和集电区之间的PN结成为发射结。集电区和基区之间的PN结称为集电结。图2-1aNPN型三级管 图2-1bPNP型三级管三极管有三个电极，一般的功率管中，管壳兼做集电极；而工作频率较
11、高的小功率管除了e、b、c电极外，管壳还有引线，供屏蔽接地用。 BJT的放大原理根据PN结无外加电压的情况下载流子的扩散与漂移处于动态平衡，流过PN结的电流为零。当外加电压的极性呈单向导电性。放大电路分为共发射极电路、共集电极电路、共基极电路。其内部载流子的传输过程相同。如下列图1-2的NPN型管。图2-2NPN管电流方向发射区每向基区注入一个复合用的载流子，就要向集电区供应个载流子，也就是说，BJT如有一个单位的基极电流，就必然会有倍的集电极电流故一般ICIB;它也表示了基极电流对集电极的控制作用，利用这一性质可以实现BJT的方的作用。BJT最根本的一种应用，是把微弱的信号放大。假设在基极输
12、入端接入一个小恩输入信号电压，在小电压的作用下使基极电流产生一个随小电压规律变化的小电流 。通过基极对集电极电流的控制作用集电极电流也将产生相应的变化，产生大电流 。这种以较小的输入电流变化控制较大输出电流变化的作用就是BJT的电流放大作用。放大系数为。=第三章 多级放大电路3.1 多级放大电路概述由于单级放大电路的放大倍数有限，不能满足实际的需要，因此实用的放大电路都是由多级组成的。通常可分为两大局部，即电压放大(小信号放大)和功率放大(大信号放大)，如图2-1框图所示。前置级一般跟据信号源是电压源还是电流源来选定，它与中间级主要的作用是放大信号电压。中间级一般都用共发射极电路或组合电路组成
13、。末级要求有一定的输出功率供应负载RL，称为功率放大器，一般由共集电极电路，或互补推挽电路，有时也用变压器耦合放大电路。多级放大电路的放大倍数：图3-1多级放大器框图3.2 耦合形式多级放大电路的连接，产生了单元电路间的级联问题，即耦合问题。放大电路的级间耦合必须要保证信号的传输，且保证各级的静态工作点正确。 直接耦合耦合电路采用直接连接或电阻连接，不采用电抗性元件。直接耦合电路可传输低频甚至直流信号，因而缓慢变化的漂移信号也可以通过直接耦合放大电路。电抗性元件耦合级间采用电容或变压器耦合。电抗性元件耦合，只能传输交流信号，漂移信号和低频信号不能通过。 根据输入信号的性质，就可决定级间耦合电路
14、的形式。耦合电路的简化形式如图 (3-2)所示。a) 阻容耦合 b) 直接耦合 c) 变压器耦合图 3- 2 耦合电路形式直接耦合或电阻耦合使各放大级的工作点互相影响，应认真加以解决。.1 直接耦合放大电路的构成直接耦合或电阻耦合使各放大级的工作点互相影响，这是构成直接耦合多级放大电路时必须要加以解决的问题。 在模拟集成电路中常采用一种电流源电平移动电路，如图3-3小，通过R1上的压降可实现直流电平移动。但电流源交流电阻大，在R1上的信号损失相对较小，从而保证信号的有效传递。同时，输出端的直流电平并不高，实现了直流电平的合理移动。图3-3电流源电平移动电路用一个三极管组成的根本放大电路的Av一般可达几十倍，但实际工作中为放大非常微弱的信号，这样的放大倍数往往不够，为到达更高的放大倍数，常将几个根本放大电路连接起来，组成多级放大电路。多级放大电路内部各级间的连接方式称为耦合方式。图3-4多级放大器的方框图计算方法有两种：一种方法是计算前级电压放大倍数Av(n-1)时，将后级的输入电阻Rin作为前级的负载电阻，即Rin=RL(n-1)，计算后级时不考虑前级的影响，即只计算后级的电压放大倍数；另一种方法是计算前级电压放大倍数时，不考虑后级的影响，即认为前级的负载电阻R(n-1)L=，但后级必须计算源电压放大倍数，即将前级的输出电阻Ro(n-1
