多级放大电路设计与调试实验报告.doc

多级放大电路设计与调试实验报告
一,实验目的:
自行设计,安装,调试一个放大电路,满足规定实验要求
对实验电路的设计,调试过程进行分析,用实验验证模拟电路分析所采用的近似方法的可行性及同实际电路特性相比的差异性。
学会在对电路进行检测后,对对应的问题和不足进行对应调节,有针对性对元件进行调整的方法。
二,实验设备:
直流稳压电源,函数信号发生器,交流毫伏表,万用电表,双踪示波器,BJT三极管,电容器,电阻,导线若干。
三,实验原理:
由小功率BJT组成的电压放大电路可以对交流小信号起到线性放大作用,但是由于BJT的技术特性所限,其构成电路只能在一定范围信号电压,一定信号频带宽度,一定范围环境温度内达到线性放大的目的,超出限度,便可能出现信号失真,噪声增大,甚至烧毁电路的结果,因此对电路的设计要根据具体工作要求,选取符合要求的电路组态,元件参数进行设计。
此次实验所规定的所要满足的技术参数如下:
=12V;
电压增益音视颇简称=40dB;
输入电阻Ri(20k;
最大输出电压VOM (有效值)>1V;
频带宽度30Hz~30KHz;
负载电阻RL=2k;
信号源内阻RS=1k;
使用环境温度:-10~+60
鉴于电路的上述工作要求,在对电路组态以及元件选取的时候有如下考虑:
由于电路电压增益要达到40DB,也就是要电压放大100倍,因此要选用一种高增益的电路组态,由BJT放大电路三种组态知,其中共发射极放大电路增益大,因此可选用其做为放大电路的一部分。
对电路输入电阻的要求为Ri>20k,而共射极放大电路的输入电阻一般较小,很难满足此种要求,考虑加入另一级电路以提高输入电阻,而射极输出电路具有高输入阻抗的特点,因此选用共集电极射极输出电路做为放大电路的输入级。
由电路设计要求放大信号的频带宽度为30Hz~30Khz,而放大电路中对交流信号频率响应起主要作用的是电路中的偶合电容,旁路电容,以及三极管的极间电容,因此要设法调节这些电容的大小,以满足频带宽度的要求。
对电路温度范围的考虑,由于试验要求电路要在-10~60摄氏度的温度范围内能正常工作,又由于三极管特性会随温度变化产生变化,因此电路中要有对温度进行补偿的设置,故选用分压式反馈电路减小温度对放大电路的影响。
通过上述考虑,所选电路为二级放大电路,初级射极输出电路高阻抗,次级共射极放大电路高增益,二级之间通过阻容耦合,并使用分压式偏置电路使电路温度特性稳定。
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四,分析调试过程:
(一),电路理论分析以及模拟仿真阶段
根据实验原理的分析,实验所采用的电路为初级射极输出器,次级共射极放大器的二级放大电路,采用阻容耦合,电路图如下:(元件参数确定在后面解释)
1,首先对初级电路元件进行确定。
要使初级电路中Q1的静态工作点满足,,则又由所用晶体管β约为160,则由Ic=βIb,
,则有,由集电极电流Ic约为1~5 mA,则可得的数量级为级,因此选取Rb1为1M欧,Re1为射极电阻,用PSpice模拟,在Re1=2k的时候,Ic=,满足三极管工作要求。
2,第二级电路设计有如下分析:
由于第一级放大电路增益接近1,故第二级电路的增益要达到略大于100才能满足增益40DB,由所采用的三极管β约为160,
增益Av=-100=-β·(Rc||RL)/Rbe
取Rc=3k,知RL=2k,则R`=3k||2k=
Rbe=200+(1+β)Vt/Ie ,Vt=26mv
,―――――(1)
由以上几式得,要满足增益为100,,则有基极电流在20uA附近,
根据实验板上元件规格则大致选取Rb2=200k,Rb3=160k,Rc=3k,Re2=1k,
连接电路,进行Pspice仿真,得到如下页所示的静态工作点数据:
下图中为在Pspice软件中模拟的静态工作点:
由图像可知,基本满足了静态工作点的问题,下面考虑增益的问题:对上面电路图进行仿真分析,得到下面的分析图像
,但是从图上可以看出,电路的通频带还不能满足实验要求。
下面对电路的频带宽度进行分析:
首先看电路的下限频率的确定问题,由实验要求知电路要在频率为30Hz时为其转折频率,并且由于下限频率主要同二级的旁路电容Ce有直接关系,现在先大致判断Ce的大小。

=1k = =2k
低频转折频率
选择旁路电容Ce=500uf,Cb1=20uf,则C1=20·500/(160·20+500)=3