多级放大电路的设计与测试

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1、多级放大电路的设计与测试多级放大电路的设计与测试一、实验目的一、实验目的1.理解多级直接耦合放大电路的工作原理与设计方法2.熟悉并熟悉设计高增益的多级直接耦合放大电路的方法3.掌握多级放大器性能指标的测试方法4.掌握在放大电路中引入负反馈的方法二、实验预习与思考二、实验预习与思考1.多级放大电路的耦合方式有哪些分别有什么特点2.采用直接偶尔方式，每级放大器的工作点会逐渐提高，最终导致电路无法正常工作，如何从电路结构上解决这个问题3.设计任务和要求（1）基本要求用给定的三极管 2SC1815(NPN)，2SA1015(PNP)设计多级放大器，已知 VCC=+12V, -VEE=-12V，要求设计

2、差分放大器恒流源的射极电流IEQ3=1，第二级放大射极电流IEQ4=23mA；差分放大器的单端输入单端输出不是真电压增益至少大于10 倍，主放大器的不失真电压增益不小于 100 倍；双端输入电阻大于 10k，输出电阻小于 10，并保证输入级和输出级的直流点位为零。设计并仿真实现。三、实验原理三、实验原理直耦式多级放大电路的主要涉及任务是模仿运算放大器OP07 的等效内部结构，简化部分电路，采用差分输入，共射放大，互补输出等结构形式，设计出一个电压增益足够高的多级放大器，可对小信号进行不失真的放大。1.输入级电路的输入级是采用 NPN 型晶体管的恒流源式差动放大电路。差动放大电路在直流放大中零点

3、漂移很小，它常用作多级直流放大电路的前置级，用以放大微笑的直流信号或交流信号。典型的差动放大电路采用的工作组态是双端输入，双端输出。放大电路两边对称，两晶体管型号、特性一致，各对应电阻阻值相同，电路的共模抑制比很高，利于抗干扰。该电路作为多级放大电路的输入级时，采用vi1单端输入，uo1的单端输出的工作组态。计算静态工作点：差动放大电路的双端是对称的，此处令T1，T2的相关射级、集电极电流参数为IEQ1=IEQ2=IEQ，ICQ1=ICQ2=ICQ。设UB1=UB20V，则Ue-Uon，算出 T3的ICQ3，即为 2 倍的IEQ也等于 2 倍的ICQ。此处射级采用了工作点稳定电路构成的恒流源电

4、路， 此处有个较为简单的确定工作点的方法：因为IC3IE3，所以只要确定了IE3就可以了，而IE3UR4UE3(VEE)，R4R4UE3UB3Uon (VCC(VEE)R5UonR5 R6采用ui1i1单端输入，uo1o1单端输出时的增益Au12.主放大级uo1ui1(Rc/ /RLRL(P）1/ /2 2RbrbeR1rbe本级放大器采用一级 PNP 管的共射放大电路。由于本实验电路是采用直接耦合，各级的工作点互相有影响。前级的差分放大电路用的是NPN 型晶体管，输出端uo1处的集电极电压Uc1已经被抬得较高，同时也是第二级放大级的基极直流电压，如果放大级继续采用NPN型共射放大电路，则集电

5、极的工作点会被抬得更高，集电极电阻值不好设计，选小了会使放大倍数不够，选大了，则电路可能饱和，电路不能正常放大。对于这种情况，一般采用互补的管型来设计，也就是说第二级的放大电路用PNP 型晶体管来设计。这样，当工作在放大状态下，NPN 管的集电极电位高于基极点位，而PNP 管的集电极电位低于基极电位，互相搭配后可以方便地配置前后级的工作点，保证主放大器工作于最佳的工作点上，设计出不失真的最大放大倍数。采用 PNP 型晶体管作为中间主放大级并和差分输入级链接的参考电路，其中T4为主放大器，其静态工作点UB4、UE4、UC4由P1、R7、P2决定。差分放大电路和放大电路采用直接耦合，其工作点相互有

6、影响，简单估计方式如下：UE4VCC IE4R7，UB4UE4UonUE40.7（硅管） ，UC4 VEE IC4RP2由于UB4UC1，相互影响，具体在调试中要仔细确定。此电路中放大级输出增益AU 23.输出级电路输出级采用互补对称电路，提高输出动态范围，降低输出电阻。其中 T4就是主放大管，其集电极接的D1、D2是为了克服 T5、T6互补对称的交越失真。本级电路没有放大倍数。四、测试方法用 Multisim 仿真实验结果，并使用合适的电路参数以满足性能指标要求。给出仿真结果。电路图如图 1 所示uo2Rc uo1Rb rbe图 1静态工作点的测量：测试得到静态工作点IEQ3，IEQ4如图

7、2 所示，符合设计要求。图 2 静态工作点测量输入输出端电压测试：测试差分放大器单端输入单端输出波形如图3，输入电压为 VPP=，输出电压为 VPP=得到差分放大器放大倍数大约为倍。放大倍数符合要求。图 3 低电压下波形图主放大级输入输出波形如图4图 4 主放大级输入输出波形图如图所示输入电压为 VPP=，输出电压为 VPP=放大倍数为 117 倍。整个电路输入输出电压测试如图5图 5 多级放大电路输入输出波形图由图像知输入电压为 VPP=，输出电压为 VPP=，放大倍数计算得到为1058 倍五、实验结论与心得：在此电路中利用了差动放大电路，利用 PNP 管放大级实现主放大电路， 利用互补对称输出电路。可以有效地抑制零点漂移，消除交越失真的影响，设计的多级放大电路，得到放大倍数为 1058 倍，符合设计要求。通过这次的仿真，使我对多级放大电路有了深刻地理解，对于差分放大电路有了更深的了解，学习到抑制零点漂移、消除消除交越失真的方法。丰富了自己的知识。