1、多級(jí)放大電路的設(shè)計(jì)與測(cè)試電子工程學(xué)院一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.理解多級(jí)直接耦合放大電路的工作原理與設(shè)計(jì)方法2.熟悉并熟悉設(shè)計(jì)高增益的多級(jí)直接耦合放大電路的方法3.掌握多級(jí)放大器性能指標(biāo)的測(cè)試方法4.掌握在放大電路中引入負(fù)反饋的方法二、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)與思考1.多級(jí)放大電路的耦合方式有哪些？分別有什么特點(diǎn)？2.采用直接偶爾方式，每級(jí)放大器的工作點(diǎn)會(huì)逐漸提高，最終導(dǎo)致電路無(wú)法正常工作，如何從電路結(jié)構(gòu)上解決這個(gè)問(wèn)題？3.設(shè)計(jì)任務(wù)和要求 （1）基本要求用給定的三極管2sc1815(npn)，2sa1015(pnp)設(shè)計(jì)多級(jí)放大器，已知vcc=+12v, -vee=-12v，要求設(shè)計(jì)差分放大器恒流源的射極電流ieq3=1

2、1.5ma，第二級(jí)放大射極電流ieq4=23ma；差分放大器的單端輸入單端輸出不是真電壓增益至少大于10倍，主放大器的不失真電壓增益不小于100倍；雙端輸入電阻大于10k，輸出電阻小于10，并保證輸入級(jí)和輸出級(jí)的直流點(diǎn)位為零。設(shè)計(jì)并仿真實(shí)現(xiàn)。三、實(shí)驗(yàn)原理直耦式多級(jí)放大電路的主要涉及任務(wù)是模仿運(yùn)算放大器op07的等效內(nèi)部結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化部分電路，采用差分輸入，共射放大，互補(bǔ)輸出等結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計(jì)出一個(gè)電壓增益足夠高的多級(jí)放大器，可對(duì)小信號(hào)進(jìn)行不失真的放大。1.輸入級(jí)電路的輸入級(jí)是采用npn型晶體管的恒流源式差動(dòng)放大電路。差動(dòng)放大電路在直流放大中零點(diǎn)漂移很小，它常用作多級(jí)直流放大電路的前置級(jí)，用以放大微笑

3、的直流信號(hào)或交流信號(hào)。典型的差動(dòng)放大電路采用的工作組態(tài)是雙端輸入，雙端輸出。放大電路兩邊對(duì)稱，兩晶體管型號(hào)、特性一致，各對(duì)應(yīng)電阻阻值相同，電路的共模抑制比很高，利于抗干擾。該電路作為多級(jí)放大電路的輸入級(jí)時(shí)，采用vi1單端輸入，uo1的單端輸出的工作組態(tài)。計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)：差動(dòng)放大電路的雙端是對(duì)稱的，此處令t1，t2的相關(guān)射級(jí)、集電極電流參數(shù)為ieq1=ieq2=ieq，icq1=icq2=icq。設(shè)ub1=ub20v，則ue-uon，算出t3的icq3，即為2倍的ieq也等于2倍的icq。此處射級(jí)采用了工作點(diǎn)穩(wěn)定電路構(gòu)成的恒流源電路，此處有個(gè)較為簡(jiǎn)單的確定工作點(diǎn)的方法：因?yàn)閕c3ie3，所以只要

4、確定了ie3就可以了，而，采用ui1單端輸入，uo1單端輸出時(shí)的增益2.主放大級(jí)本級(jí)放大器采用一級(jí)pnp管的共射放大電路。由于本實(shí)驗(yàn)電路是采用直接耦合，各級(jí)的工作點(diǎn)互相有影響。前級(jí)的差分放大電路用的是npn型晶體管，輸出端uo1處的集電極電壓uc1已經(jīng)被抬得較高，同時(shí)也是第二級(jí)放大級(jí)的基極直流電壓，如果放大級(jí)繼續(xù)采用npn型共射放大電路，則集電極的工作點(diǎn)會(huì)被抬得更高，集電極電阻值不好設(shè)計(jì)，選小了會(huì)使放大倍數(shù)不夠，選大了，則電路可能飽和，電路不能正常放大。對(duì)于這種情況，一般采用互補(bǔ)的管型來(lái)設(shè)計(jì)，也就是說(shuō)第二級(jí)的放大電路用pnp型晶體管來(lái)設(shè)計(jì)。這樣，當(dāng)工作在放大狀態(tài)下，npn管的集電極電位高于基極

5、點(diǎn)位，而pnp管的集電極電位低于基極電位，互相搭配后可以方便地配置前后級(jí)的工作點(diǎn)，保證主放大器工作于最佳的工作點(diǎn)上，設(shè)計(jì)出不失真的最大放大倍數(shù)。采用pnp型晶體管作為中間主放大級(jí)并和差分輸入級(jí)鏈接的參考電路，其中t4為主放大器，其靜態(tài)工作點(diǎn)ub4、ue4、uc4由p1、r7、p2決定。差分放大電路和放大電路采用直接耦合，其工作點(diǎn)相互有影響，簡(jiǎn)單估計(jì)方式如下：， （硅管），由于，相互影響，具體在調(diào)試中要仔細(xì)確定。此電路中放大級(jí)輸出增益3.輸出級(jí)電路輸出級(jí)采用互補(bǔ)對(duì)稱電路，提高輸出動(dòng)態(tài)范圍，降低輸出電阻。其中t4就是主放大管，其集電極接的d1、d2是為了克服t5、t6互補(bǔ)對(duì)稱的交越失真。本級(jí)電路沒(méi)

6、有放大倍數(shù)。四、測(cè)試方法用multisim仿真設(shè)計(jì)結(jié)果，并調(diào)節(jié)電路參數(shù)以滿足性能指標(biāo)要求。給出所有的仿真結(jié)果。電路圖如圖1所示仿真電路圖圖1靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量：測(cè)試得到靜態(tài)工作點(diǎn)ieq3，ieq4如圖2所示，符合設(shè)計(jì)要求。圖2 靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)量 輸入輸出端電壓測(cè)試：測(cè)試差分放大器單端輸入單端輸出波形如圖3，輸入電壓為vpp=4mv，輸出電壓為vpp=51.5mv得到差分放大器放大倍數(shù)大約為12.89倍。放大倍數(shù)符合要求。 圖3 低電壓下波形圖主放大級(jí)輸入輸出波形如圖4圖4 主放大級(jí)輸入輸出波形圖如圖所示輸入電壓為vpp=51.5mv，輸出電壓為vpp=6.75v放大倍數(shù)為131.56倍。整個(gè)電路輸入輸出電壓測(cè)試如圖5 圖5 多級(jí)放大電路輸入輸出波形圖得到輸入電壓為vpp=4mv，輸出電壓為vpp=4.29v，放大倍數(shù)計(jì)算得到為1062倍實(shí)