實驗六兩級放大電路的設計賴麗娟

實驗六兩級放大電路的設計賴麗娟第一頁，共二十六頁，2022年，8月28日實驗目的掌握多級放大電路的工程設計方法、組裝調(diào)試技術和實驗方案的設計方法。培養(yǎng)學生靈活運用所學知識,分析與解決電路實際問題能力,加強實驗全過程的訓練。第二頁，共二十六頁，2022年，8月28日設計任務11．設計題一：

用分立元件設計一阻容耦合兩級放大電路，在電源電壓為12V，Vi≤5mV，信號源內(nèi)阻為50Ω，RL=5.1kΩ的條件下，滿足以下指標要求：（1）Ri>10kΩ；（2）Av>250；（3）BW=50Hz~50kHz；（4）D<5%。取ICQ1=0.7mA,VCEQ1=2V取ICQ2=1.2mA,VCEQ2=4V要求AV>250，設計計算時可取AV=300，其中取T1級AV1=？，T2級AV2=？

第三頁，共二十六頁，2022年，8月28日設計任務22．設計題二：

用分立元件設計一阻容耦合放大電路，在信號源內(nèi)阻為50Ω，Vi≤10mV，RL=1kΩ的條件下，滿足以下指標要求：（1）Vo≥1V；（2）Ri≥20kΩ；（3）fL<30Hz；（4）AV的穩(wěn)定度提高10倍。第四頁，共二十六頁，2022年，8月28日設計題一提示設計題一：（1）從設計指標要求看，設計該放大電路應從電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和減小失真等方面考慮，至于通頻帶，由于要求不高，一般較容易達到，設計時可暫不考慮。（2）指標要求該放大電路是對小信號放大且放大倍數(shù)不高，同時為了穩(wěn)定工作點，采用兩級分壓式偏置的共發(fā)射極放大電路即可達到設計要求。（3）為了滿足輸入電阻和失真度小于5%的要求，各級射極須引入交流串聯(lián)負反饋。（4）指標中，上限頻率為50kHz，要求不高，故可選用一般的小功率管?，F(xiàn)選用NPN型9013，取β=150。第五頁，共二十六頁，2022年，8月28日設計題二提示（1）從設計指標要求看，設計該放大電路應從電壓放大倍數(shù)及其穩(wěn)定性、輸入電阻等方面考慮，至于通頻帶，設計時可暫不考慮。（2）設計指標要求放大電路的電壓放大倍數(shù)的穩(wěn)定度較高，因此電路應引入適當?shù)碾妷捍?lián)負反饋。（3）設計指標要求輸入電阻的要求較高，須采用串聯(lián)負反饋才可達到設計要求。（4）其余與設計選題A相同。第六頁，共二十六頁，2022年，8月28日設計指南放大級數(shù)的確定指標分配各級靜態(tài)工作點的設定電路形式的選擇半導體器件的選擇偏置電路設計與計算指標核算與電路確定詳細方法參見本書3.3.1及節(jié)第七頁，共二十六頁，2022年，8月28日放大級數(shù)的確定

多級放大電路的級數(shù)主要根據(jù)對電路的電壓增益（放大倍數(shù)）的要求來確定。由指標要求：

Av>250

放大電路的級數(shù)。電路形式的選擇

要考慮的因素主要包括：是小信號放大型還是大信號（功率）放大型；各級放大電路的組態(tài)及級間信號的耦合方式等。由指標要求：Vi≤10mV放大電路是小信號放大型；由Ri>10kΩ和D<5%放大電路的組態(tài)；由BW=50Hz~50kHz放大電路級間信號的耦合方式；由Ri>10kΩ是否需引入負反饋?何種負反饋?

——設計指南第八頁，共二十六頁，2022年，8月28日指標分配—放大倍數(shù)的分配

通常，分配給前級放大電路的電壓增益低一些，后級放大電路電壓增益高一些為宜，并要留有15%～20%的余量。要求AV>250，設計計算時可取AV=300，其中取T1級AV1=？，T2級AV2=？

半導體器件的選擇半導體器件根據(jù)電路輸出信號幅度、通頻帶、輸入阻抗及電路的某些指標要求來選擇。

指標中，電路為小信號放大，對電路噪聲沒有特別要求，上限頻率fH=50kHz，要求不高，故可選一般的小功率管?，F(xiàn)選取NPN型管9013，測量其取β=150。動態(tài)范圍估算：T1級：T2級：——設計指南第九頁，共二十六頁，2022年，8月28日各級靜態(tài)工作點的設定≥可見，T1級VCEQ1可選小些，T2級VCEQ2可選大些。T1級靜態(tài)工作點確定：由指標要求：Ri>10kΩrbe1ICQ1由IＣQ1

IＢQ1

選定ICQ1和ＶCQ1的值

VCEQ的選擇要考慮到電路在正常工作范圍應使輸出電壓幅度Vom足夠大，同時在滿足放大倍數(shù)的前提下，輸出電壓不應出現(xiàn)飽和失真，為此,VCEQ應滿足下列關系：

ICQ取值考慮：ICQ設定主要根據(jù)ICQ≥ICM+ICEQ

，由于小信號電壓放大電路ICM

較小，另從減少噪聲及降低直流功率損耗出發(fā)，T1、T2工作電流應選小些，并取前一級電流小于后一級電流?！O計指南第十頁，共二十六頁，2022年，8月28日T２級靜態(tài)工作點確定：由ICQ2＞ICQ1

和VCEQ2＞VCEQ1

選定ICQ２和ＶCQ２的值偏置電路設計與計算偏置電阻Rb1、Rb2值的選擇

，

由電源電壓VCCVBQ;由I1=(5～10)IBQ１

和VBQ

Rb2

和Rb１。射級電阻Re的選擇

Re

由——設計指南第十一頁，共二十六頁，2022年，8月28日集電極電阻Rc的選擇集電極電阻Rc的選擇:一是要滿足放大倍數(shù)要求，二是不能產(chǎn)生飽和失真。

RC

由或由RC

——設計指南第十二頁，共二十六頁，2022年，8月28日各電容值的選擇

耦合電容C1和C2的作用是隔直流耦合交流，對交流信號應是近似短路，所以耦合電容的阻抗應遠小于與之串聯(lián)的電阻，旁路電容阻抗應遠小于與之并聯(lián)的等效電阻。在本電路中，電容的耐壓值應取實際工作電壓的2倍以上．——設計指南第十三頁，共二十六頁，2022年，8月28日指標核算與電路確定靜態(tài)工作點的核算

T1級：與上述取值比較，是否符合設計要求。T２級的核算與T1級相同。

指標核算是指根據(jù)已設計的電路參數(shù)逐級進行理論計算，核算各項指標（靜態(tài)工作點、Av、Ri、Ro、fL、fH等）是否滿足設計要求，否則需要重新設計計算。尤其是對靜態(tài)及動態(tài)指標均有影響的電路參數(shù)，需要通過指標核算，確認其取值是否合理?！O計指南第十四頁，共二十六頁，2022年，8月28日指標核算核算Ri、Av、BW是否符合下列指標的要求：Ri>10kΩ；Av>250；BW=50Hz~50kHz否則需要重新設計計算。核算無誤后，畫出整機電路圖，列出元器件清單表?！O計指南第十五頁，共二十六頁，2022年，8月28日面包板的結構凹槽，凹槽上下不連通電位器電源接入插孔電源輸出接口電位器輸出接口信號輸入接口信號輸出接口第一塊面包板第二塊面包板

實驗箱內(nèi)電位器、電源接入插孔、信號輸入、輸出接孔內(nèi)部互不連通，使用時需用導線連起來。為了避免干擾，安裝時用第一塊面包板。

提醒：——電路的安裝每列有5個小孔且互相連通，但每列之間的小孔不連通。兩行插孔，每行插孔中的小孔互相連接，但兩行絕緣，可作為電源線或地線使用。第十六頁，共二十六頁，2022年，8月28日布線要點1、接線前應先畫好布線圖，以免發(fā)生差錯，一般以集成電路或三極管為中心，并根據(jù)輸入輸出分離的原則，以適當?shù)拈g距來安排其他元件。2、集成塊與晶體管的布局，一般按主電路信號流向的順序在插座板上直線排列，各級元器件圍繞各級的集成塊或晶極管布置，各元件間的間距應視周圍元件多少而定。3、第一級的輸入線與末級的輸出線、高頻線與低頻線要遠離，以免形成空間交叉耦合。4、合理布置地線。當電路有多級時，應將各級單獨接地，再分別接公共地線?！娐返陌惭b第十七頁，共二十六頁，2022年，8月28日布線注意事項1、布線的順序一般是先布電源線與地線，然后按布線圖從輸入到輸出依次連接好各元器件和接線。在此條件下，盡量做到接線短、接線少、測量方便。2、集成電路的安裝：集成電路引腳必須插在面包板中央凹槽兩邊的孔中。3、為便于檢查，盡可能采用不同顏色的導線；盡量在器件周圍連線，并不允許導線在集成塊上方跨過，或從三極管下方穿過。4、查線無誤，才能接通電源。查線時仍以集成電路或三極管的引腳為出發(fā)點，逐一檢查與之相連的元件和導線?！娐返陌惭b第十八頁，共二十六頁，2022年，8月28日

兩級放大器電路安裝圖此圖僅供參考！請每個同學自已另外設計。2.2K11K+11K1K5.1K100510100510100K++6V--INGNDOUTGND10uF47uF10uF47uF3300PF第十九頁，共二十六頁，2022年，8月28日實驗內(nèi)容自擬步驟測試下列指標參數(shù)：1．完成靜態(tài)工作點的調(diào)整，并列表測量每一級靜態(tài)工作點Q的參數(shù)。2．列表測量第一級的增益AV1、第二級的增益AV2及兩級總的增益AV。3．列表測量總電路的Ri、Ro、BW。4．測量放大電路輸出波形的失真度D?！{(diào)試與測量

把測量結果與設計任務中的指標要求對照，看是否滿足指標要求。實驗前,應先用數(shù)字萬用表測量三極管的Β值，同時判別三極管的好壞。第二十頁，共二十六頁，2022年，8月28日——故障分析直觀檢查法

—通過觀察故障狀態(tài)的具體現(xiàn)象，直接發(fā)現(xiàn)故障位置的檢查方法。它是一個綜合性、經(jīng)驗性、實踐性很強的檢查方法，檢查故障的原理很簡單，實際運用過程則不容易。排查故障的常用方法及步驟：追蹤信號蹤跡的信號尋跡檢查法

—利用信號尋跡器，查找信號流程蹤跡來確定信號有還是沒有，來確定故障位置的檢查方法。實驗室一般使用示波器作為尋跡器。檢查法方法如下；故障現(xiàn)象判斷故障級

確定故障點

修復電路

1.直觀檢查法2.信號尋跡法1.靜態(tài)檢查2.動態(tài)檢查

調(diào)試前的直觀檢查－電路安裝完畢,不宜急于通電,先要認真檢查以下內(nèi)容:1.連線是否正確,包括錯線、多線、少線。此時要按照電路原理圖檢查安裝好的線路；２．元器件引腳之間有無短路、接觸不良，三極管、電容極性有無接錯；３．電源供電、信號源連線是否正確；４．電源端對地是否存在短路。然后按下面的方法檢查：第二十一頁，共二十六頁，2022年，8月28日

從第一級輸入信號，用示波器由前級到后級，逐級觀察輸出端信號的變化情況，如發(fā)現(xiàn)某一級的輸出波形不正確或沒有輸出時，則故障就發(fā)生在該級或下級電路，這時可將級間連線或耦合電路斷開，進行單獨測試，即可判斷故障級。提示：在測量前級放大器時，應把信號源電壓調(diào)得較大，在測量后級放大器時，應把信號源電壓調(diào)得較小。1.由前向后逐級檢查，尋找故障級。第二十二頁，共二十六頁，2022年，8月28日

由后向前逐級推進尋找故障級?？稍谀臣壿斎攵思有盘?，測試其后各級輸出端信號是否正常，無故障則往前級推進，若在某級輸出信號不正常時，則故障就發(fā)生在該級.2.由后向前逐級檢查，尋找故障級。第二十三頁，共二十六頁，2022年，8月28日多級放大電路常見故障及排除方法

（1）現(xiàn)象原因排除方法靜態(tài)工作點不正?；虿荒苷{(diào)整1.電源未接好。用萬用表測量電路的電源電壓是否正常。2.元器件位置及連線錯誤。檢查元器件位置及線路。3.三極管管腳連接錯誤。將三極管管腳連接正確。靜態(tài)工作點正常，無任何輸出1.測量電路連接線未連接好。檢查信號發(fā)生器連接線、示波器探頭是否與電路連接好;連接線是否開路。2.耦合電容未連接好或損壞。連接好耦合電容仍無輸出，更換耦合電容。第二十四頁，共二十六頁，2022年，8月28日多級放大電路常見故障及排除方法

（2）排除方法原因現(xiàn)象避免輸入輸出信號交叉。4.接線走向不合理。避免接線平行。3.接線平行。盡量縮短接線。2.