負(fù)反饋放大電路課程設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

摘要電子技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，加強(qiáng)工程訓(xùn)練，特別是技能的培養(yǎng)，對(duì)于培養(yǎng)工程人員的素質(zhì)和能力具有十分重要的作用。在電子信息類本科教學(xué)中，電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，它包括選擇課題、電子電路設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試和編寫總結(jié)報(bào)告等實(shí)踐內(nèi)容。負(fù)反饋在電子線路中有著非常廣泛的應(yīng)用，采用負(fù)反饋是以降低放大倍數(shù)為代價(jià)的，目的是為了改善放大電路的工作性能，如穩(wěn)定放大倍數(shù)、改變輸入和輸出電阻、減少非線性失真、擴(kuò)展通頻帶等，所以在實(shí)用放大器中幾乎都引入負(fù)反饋。負(fù)反饋放大電路是由基本放大電路和負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)組成。由電阻、電容、二極管、三極管等分立元件構(gòu)成共基極、共發(fā)射極、公集電極等基本放大電路。將輸出信號(hào)的一部分或全部引回到輸入端并使輸入信號(hào)減小的某種電路稱為負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)。經(jīng)過布線、焊接、調(diào)試等工作后負(fù)反饋放大電路成形。通過負(fù)反饋放大電路課程設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)讓學(xué)生初步掌握電子線路的試驗(yàn)、設(shè)計(jì)方法和課程設(shè)計(jì)為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：

三極管放大級(jí)電路輸出級(jí)電路負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)目錄第1章技術(shù)指標(biāo) 11.1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 1設(shè)計(jì)內(nèi)容 1設(shè)計(jì)要求 1第2章原理設(shè)計(jì)與框圖 22．1負(fù)反饋放大電路的基本框圖 2反饋網(wǎng)絡(luò)選擇的一般原則 2放大管選擇的一般原則 3級(jí)數(shù)選擇的一般原則 3第3章設(shè)計(jì)方案及選定 33.1方案一 33．2方案二 43．3方案三 4電路的選擇 5輸入級(jí)選擇的一般原則 5中間級(jí)選擇的一般原則 5輸出級(jí)選擇的一般原則 53．5方案選定及總框圖 5第4章單元電路的設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算 6雙管放大單元電路的計(jì)算 6確定第一級(jí)的電路參數(shù) 6確定第二級(jí)的電路參數(shù) 7輸出級(jí)的計(jì)算 8確定及Vcc 8確定及 9確定及 9反饋元器件 10第5章核算技術(shù)指標(biāo) 105．1核算 10核算射級(jí)術(shù)出器的電壓放大倍數(shù) 105．1．2核算第二級(jí)電壓放大倍數(shù) 115．1．3核算第一級(jí)電壓放大倍數(shù) 115．2核算輸出電阻 115．3核算輸入電阻 11第6章元器件選擇(清單) 12第7章總結(jié)與體會(huì) 13附錄一 15附錄二 16附錄三 17第1章技術(shù)指標(biāo)1.1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求設(shè)計(jì)內(nèi)容用分立元件設(shè)計(jì)一個(gè)交流放大電路，用于指示儀表中放大。設(shè)計(jì)要求1、工作頻率：f=30HZ~30KHZ。2、信號(hào)源：Ui=10mV（有效值），內(nèi)阻RS=50。3、輸出要求：UO≥1V（有效值），輸出電阻小于10，輸出電流IO≤1mA（有效值）。4、輸入要求：輸入電阻大于20K。5、工作穩(wěn)定性：當(dāng)電路元件改變時(shí)，若，則。第2章原理設(shè)計(jì)與框圖2．1負(fù)反饋放大電路的基本框圖采用什么反饋方式，主要負(fù)載的要求及信號(hào)源內(nèi)阻的情況來考慮。在負(fù)載變化的情況下，要求放大電路定壓輸出時(shí)就需要采用電壓反饋；在負(fù)載變化的情況下，要求放大電路恒流輸出時(shí)，就要求采用電流負(fù)反饋。至于輸入端采用串聯(lián)還是并聯(lián)方式，主要根據(jù)對(duì)放大電路輸入電阻的要求而定。當(dāng)要求放大電路具有高的輸入電阻時(shí)，宜采用串聯(lián)反饋；當(dāng)要求放大電路具有低的輸入電阻時(shí)，宜采用并聯(lián)反饋。如僅僅為了提高輸入電阻，降低輸出電阻（即阻抗變換）時(shí)，宜采用射級(jí)輸出器。反饋深度主要根據(jù)放大的用途及指標(biāo)而定。 對(duì)音頻放大電路，主要是用負(fù)反饋減小非線性失真，設(shè)計(jì)時(shí)一般取1+AF=10左右。 對(duì)測量儀表中使用的放大電路，要求放大倍數(shù)要有較高的穩(wěn)定度，而采用負(fù)反饋的目的主要是提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定度，因此根據(jù)不同的要求可取1+AF幾十至幾百。 對(duì)高放大倍數(shù)寬頻帶放大電路，采用負(fù)反饋的目的主要是展寬頻帶，這是采用多級(jí)放大加深反饋容易產(chǎn)生自激，且在幅頻特性的高、低頻段宜產(chǎn)生凸起的現(xiàn)象。如果放大電路的級(jí)數(shù)多，而輸入信號(hào)很弱時(shí)（微伏級(jí)），必須考慮輸入級(jí)放大管的噪聲所產(chǎn)生的影響，為此前置放大級(jí)應(yīng)選用低噪聲的管子。當(dāng)要求放大電路的頻帶很寬時(shí)，應(yīng)選用截止頻率較高的管子。從集電極損的角度出發(fā)，由于前幾級(jí)放大的輸出小，可選用小的管子，其靜態(tài)工作點(diǎn)也要選得低一些（?。?，這樣可以減小噪聲；但對(duì)輸出級(jí)而言，因其輸出電壓和輸出電流都較大，故選用大的管子。放大電路的級(jí)數(shù)可根據(jù)無反饋時(shí)的放大倍數(shù)而定，而此放大倍數(shù)又要根據(jù)所要求的閉環(huán)放大倍數(shù)和反饋深度而定，因此設(shè)計(jì)時(shí)首先要根據(jù)技術(shù)指標(biāo)確定出它的閉環(huán)放大倍數(shù)AF及反饋深度1+AF，然后確定所需的AF。確定了A的數(shù)值，放大電路的級(jí)數(shù)大致可用下列原則來確定：幾十至幾百倍左右采用一級(jí)或兩級(jí)，幾百至千倍左右采用兩級(jí)或三級(jí)，千倍以上采用三級(jí)或四級(jí)（射極輸出器不計(jì)，因其A約為1）。一般情況下很少采用四級(jí)以上，因?yàn)檫@將給施加反饋后的補(bǔ)償工作帶來很大的困難，但如反饋只加在每兩級(jí)之間也是可以的。第3章設(shè)計(jì)方案及選定3.1方案一方案一為一三級(jí)負(fù)反饋放大電路，信號(hào)從輸入級(jí)經(jīng)電容耦合后由第一個(gè)共發(fā)射極的三極管放大，并從集電極輸出，經(jīng)電容耦合后作為下一級(jí)的輸入信號(hào)。第二級(jí)放大電路同樣也是從集電極輸出信號(hào)，同時(shí)形成電流并聯(lián)負(fù)反饋?zhàn)饔门c第一級(jí)放大電路的輸入端。從第二級(jí)放大電路輸出的信號(hào)經(jīng)電容耦合后輸入第三級(jí)共集電極的放大電路，放大后從發(fā)射極經(jīng)電容耦合后輸出。同時(shí)形成電流串聯(lián)負(fù)反饋。因?yàn)榛鶚O與集電極，基極與發(fā)射間有電阻所以該電路的優(yōu)點(diǎn)是各級(jí)放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立，能很好的穩(wěn)定電路且輸入電阻大，放大倍數(shù)高。缺點(diǎn)是不能放大變化緩慢的信號(hào)，輸出電阻很可能達(dá)不到要求。3．2方案二如圖（附錄1）所示也是一個(gè)三級(jí)放大電路，信號(hào)從輸入級(jí)經(jīng)電容耦合與一級(jí)放大電路的基極相連，放大后從集電極輸出直接和下一級(jí)放大電路的基極相連。發(fā)射極的電阻和旁路電容保證了電路對(duì)交直流的反饋，集電極的電阻提供合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。信號(hào)經(jīng)二級(jí)放大電路放大后由集電極輸出經(jīng)電容耦合后與下一級(jí)電路相連。同時(shí)電阻與上級(jí)電路形成電流并聯(lián)負(fù)反饋，穩(wěn)定該級(jí)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。第三級(jí)為共集電極放大電路，所以信號(hào)由發(fā)射極輸出經(jīng)電容耦合作用與負(fù)載。同時(shí)與第一級(jí)放大電路形成電壓串聯(lián)負(fù)反饋使整個(gè)電路穩(wěn)定。該電路的優(yōu)點(diǎn)在于使個(gè)級(jí)放大電路穩(wěn)定，輸入電阻大，輸出電阻小，放大倍數(shù)高，能放大變化很小的信號(hào)，結(jié)構(gòu)簡單易懂符合各項(xiàng)指標(biāo)要求。缺點(diǎn)在于一二級(jí)放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)不能相互獨(dú)立。3．3方案三方案三為一個(gè)兩級(jí)放大電路,信號(hào)經(jīng)電容耦合后與共發(fā)射極的三級(jí)管基極相連,放大后由集電極輸出直接與下一級(jí)放大電路的基極相連，屬于直接耦合。同時(shí)發(fā)射極的電阻起反饋?zhàn)饔?，影響輸入信?hào)，加旁路電容是為了既要滿足交流反饋，也要滿足直流反饋。經(jīng)第二級(jí)共集電極放大電路放大的信號(hào)從集電極經(jīng)電容耦合后加在負(fù)載電阻上。電阻Ｒ連接了輸入與輸出形成電壓串聯(lián)負(fù)反饋。該電路的優(yōu)點(diǎn)是元件使用少，反饋效果明顯，缺點(diǎn)是各靜態(tài)工作點(diǎn)不能相互獨(dú)立，不能保證輸出穩(wěn)定。根據(jù)不同的要求，放大電路中各級(jí)所選用的電路也是不同的。輸入級(jí)選擇的一般原則輸入級(jí)采用什么電路主要取決于信號(hào)源的特點(diǎn)。如果信號(hào)源不允許較大的電流，則輸入級(jí)應(yīng)具有較高的輸入電阻，那么應(yīng)采用射及輸出器為宜。如要求有特別高的輸入電阻（>1M?）,可以采用場效應(yīng)管，并采用自舉電路或多級(jí)串聯(lián)負(fù)反饋放大電路。如信號(hào)源要求放大電路具有低的輸入電阻，則可用電壓并聯(lián)反饋放大電路。如果無特殊要求，可選用一般的共射放大電路。輸入級(jí)放大管的靜態(tài)工作點(diǎn)一般取≤1mA,UCE=(1~2)V.中間級(jí)選擇的一般原則中間級(jí)主要是積累電壓及電流放大倍數(shù)，多采用共射放大電路，而且選用β大的管子。其靜態(tài)工作點(diǎn)一般為=（1~3）mA,U=(2~5)V.輸出級(jí)選擇的一般原則輸出級(jí)采用什么電路主要決定于負(fù)載的要求。如負(fù)載電阻較大（幾個(gè)千歐左右），而且主要是輸出電壓，則可用共射放大電路；反之，如負(fù)載為低阻，且在較大范圍內(nèi)變化時(shí)，則用射極輸出器。如果負(fù)載需要進(jìn)行阻抗匹配，則用變壓器輸出。因輸出級(jí)的輸出電壓和輸入電流都較大，其靜態(tài)工作點(diǎn)的選擇要比中間級(jí)高，具體數(shù)值要視輸出電壓和輸出電流的大小而定。3．5方案選定及總框圖綜上所述：各種元器件構(gòu)成的負(fù)反饋放大電路都有自己的優(yōu)點(diǎn)，但是僅某個(gè)單元電路性能優(yōu)越，并不代表整個(gè)電路就是最好的。我們應(yīng)總觀全局，考慮到?jīng)]每個(gè)單元的性能指標(biāo)擇優(yōu)選擇。最后經(jīng)過我的反復(fù)論證，覺得第二種方案能更好的達(dá)到各性能指標(biāo)，并且線路簡單適用，所以我選擇了第二種方案。第4章單元電路的設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算確定第一級(jí)的電路參數(shù)電路如圖所示為了提高輸入電阻而又不致使放大倍數(shù)太低，應(yīng)取05mA，圖并選=50，則=+（1+）=300+（50+1）利用同樣的原則，可得為了獲得高輸入電阻，而且希望也不要太小，并與第二級(jí)的阻值一致以減少元器件的種類，取，代入，可求得，再利用，求出。為了計(jì)算，選，則有得出K選。為了計(jì)算，可先求出由此可得K選51K。為了確定去耦電阻，需先求出再利用，取為。為了減少元器件的種類，選用10，，均為電解電容。有下限頻率可以驗(yàn)證，。確定第二級(jí)的電路參數(shù)為了穩(wěn)定放大倍數(shù)，在電路中引入如圖所示，一般取幾十歐至幾百歐。由于希望這一級(jí)的電壓放大倍數(shù)大些，故取較小的=51?，由此可求出這級(jí)的電壓放大為圖==選=1mA，=50，則又由于預(yù)先規(guī)定了{(lán) 由此可以解得?。再利用=∥代入?，則3.35=選=3V，=1mA,則由Vcc=可得由此可以得出第二級(jí)的輸入電阻可以計(jì)算如下由于輸出電壓UO=1v（有效值）,輸出電流IO=1mA（有效值），故負(fù)載電阻UO/IO=1K?.1確定及Vcc在射級(jí)輸出器中，一般根據(jù)來選擇，取系數(shù)為2，則，=667?。在圖中，取=1mA，=1v，可以求出=+（/′)=1+(=++2=8.64V式中，ULP是輸出負(fù)載的電壓峰值。為了留有余量，取=3.5mA,Vcc=12v；由此可以求出=7V.4.2.2確定及為了計(jì)算及，首先要求出及，由圖可知，=V。選用=50的管子，則=0.07mA=70A， 選用=（5~10）=0.35~0.7mA,為了提高本級(jí)輸入電阻，取0.35mA，則得=/?=（-）/?取=13K?，由此可以求出輸出級(jí)對(duì)第二級(jí)的等效負(fù)載電阻約為RL2==∥∥(1+)=13∥22∥(510.67)?式中忽略了的影響。4.2.3確定及由于有三級(jí)電容耦合，根據(jù)多級(jí)放大器下限截止頻率的計(jì)算公式假設(shè)每級(jí)下限頻率相同，則各級(jí)的下限頻率應(yīng)為=Hz為了留有余地，忽略第二級(jí)的輸出電阻（因尚未標(biāo)出），則（3~10）（31.8~106.2）（4.82~16.1）因此，可選用10電解電容器。同理，忽略射極輸出器的輸出電阻，則（3~10）（31.8~106.2）（31.8~106.2）因此，可選用100的電解電容器。由于，又已知A=1000，則F=。再利用可求出。電容器，可以驗(yàn)證。第5章核算技術(shù)指標(biāo)確定放大管的靜態(tài)工作點(diǎn)及電路元件后，放大電路的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是否能滿足要求，尚需進(jìn)行最后核算。5．1核算核算射級(jí)術(shù)出器的電壓放大倍數(shù)射級(jí)輸出器的電壓放大倍數(shù)可用下式求得=5．1．2核算第二級(jí)電壓放大倍數(shù)第二級(jí)電壓放大倍數(shù)用下式求得5．1．3核算第一級(jí)電壓放大倍數(shù)第一級(jí)電壓放大倍數(shù)用下式求因此可以求出這說明放大電路元件的選擇是合適的。5．2核算輸出電阻放大電路開路時(shí)的輸出電阻為故得因此滿足要求5．3核算輸入電阻閉環(huán)時(shí)的輸入電阻為而總輸入電阻，可滿足要求。第6章