多級放大電路實驗報告

3/3多級放大電路實驗報告多級放大電路的設(shè)計與測試

電子工程學(xué)院

一、實驗?zāi)康?/p>

1.理解多級直接耦合放大電路的工作原理與設(shè)計方法

2.熟悉并熟悉設(shè)計高增益的多級直接耦合放大電路的方法

3.掌握多級放大器性能指標的測試方法

4.掌握在放大電路中引入負反饋的方法

二、實驗預(yù)習(xí)與思考

1.多級放大電路的耦合方式有哪些分別有什么特點

2.采用直接偶爾方式，每級放大器的工作點會逐漸提高，最終導(dǎo)致電路無法正常工作，如何從電路結(jié)構(gòu)上解決這個問題

3.設(shè)計任務(wù)和要求

（1）基本要求

用給定的三極管2SC1815(NPN)，2SA1015(PNP)設(shè)計多級放大器，已知VCC=+12V,

-VEE=-12V，要求設(shè)計差分放大器恒流源的射極電流IEQ3=1~，第二級放大射極電流

IEQ4=2~3mA；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10kΩ，輸出電阻小于10Ω，并保證輸入級和輸出級的直流點位為零。設(shè)計并仿真實現(xiàn)。

三、實驗原理

直耦式多級放大電路的主要涉及任務(wù)是模仿運算放大器OP07的等效內(nèi)部結(jié)構(gòu)，簡化部分電路，采用差分輸入，共射放大，互補輸出等結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計出一個電壓增益足夠高的多級放大器，可對小信號進行不失真的放大。

1.輸入級

電路的輸入級是采用NPN型晶體管的恒流源式差動放大電路。差動放大電路在直流放大中零點漂移很小，它常用作多級直流放大電路的前置級，用以放大微笑的直流信號或交流信號。

典型的差動放大電路采用的工作組態(tài)是雙端輸入，雙端輸出。放大電路兩邊對稱，兩晶體管型號、特性一致，各對應(yīng)電阻阻值相同，電路的共模抑制比很高，利于抗干擾。

該電路作為多級放大電路的輸入級時，采用vi1單端輸入，uo1的單端輸出的工作組態(tài)。

計算靜態(tài)工作點：差動放大電路的雙端是對稱的，此處令T1，T2的相關(guān)射級、集電極電流參數(shù)為IEQ1=IEQ2=IEQ，ICQ1=ICQ2=ICQ。設(shè)UB1=UB2≈0V，則Ue≈-Uon，算出T3的ICQ3，即為2倍的IEQ也等于2倍的ICQ。

此處射級采用了工作點穩(wěn)定電路構(gòu)成的恒流源電路，此處有個較為簡單的確定工作點的方法：

因為IC3≈IE3，所以只要確定了IE3就可以了，而34344

()EEEREUVUIRR--==，53356

((V))EBonCCEEonRUUUVURR=-=--?-+采用ui1單端輸入，uo1單端輸出時的增益11111(//(//22LLcouibbebe

RRRPuAuRrRrββ=

==-++）2.主放大級本級放大器采用一級PNP管的共射放大電路。由于本實驗電路是采用直接耦合，各級的工作點互相有影響。前級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，同時也是第二級放大級的基極直流電壓，如果放大級繼續(xù)采用NPN型共射放大電路，則集電極的工作點會被抬得更高，集電極電阻值不好設(shè)計，選小了會使放大倍數(shù)不夠，選大了，則電路可能飽和，電路不能正常放大。對于這種情況，一般采用互補的管型來設(shè)計，也就是說第二級的放大電路用PNP型晶體管來設(shè)計。這樣，當工作在放大狀態(tài)下，NPN管的集電極電位高于基極點位，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的工作點，保證主放大器工作于最佳的工作點上，設(shè)計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并和差分輸入級鏈接的參考電路，其中T4為主放大器，其靜態(tài)工作點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，其工作點相互有影響，簡單估計方式如下：447ECCEUVIR=-?，4440.7BEonEUUUU=-=-（硅管），442CEECPUVIR=-+?由于41BCUU=，相互影響，具體在調(diào)試中要仔細確定。此電路中放大級輸出增益221ocUobbe

uRAuRrβ?=

=-+3.輸出級電路

輸出級采用互補對稱電路，提高輸出動態(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互補對稱的交越失真。本級電路沒有放大倍數(shù)。

四、測試方法

用Multisim仿真設(shè)計結(jié)果，并調(diào)節(jié)電路參數(shù)以滿足性能指標要求。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)工作點的測量：

測試得到靜態(tài)工作點IEQ3，IEQ4如圖2所示，符合設(shè)計要求。

圖2靜態(tài)工作點測量

輸入輸出端電壓測試：

測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=得到差分放大器放大倍數(shù)大約為倍。放大倍數(shù)符合要求。

圖3低電壓下波形圖

主放大級輸入輸出波形如圖4

圖4主放大級輸入輸出波形圖

如圖所示輸入電壓為VPP=，輸出電壓為VPP=放大倍數(shù)為倍。整個電路輸入輸出電壓測試如圖5

圖5多級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VP