实验六：两级放大电路的设计(赖丽娟).ppt

模拟电路单元及系统实验,华南理工大学 吕念玲 主编 甘伟明 刘凤军 参编及课件制作 机械工业出版社 出版,实验目的,掌握多级放大电路的工程设计方法、组装调试技术和实验方案的设计方法。 培养学生灵活运用所学知识,分析与解决电路实际问题能力,加强实验全过程的训练。,设计任务1,1设计题一： 用分立元件设计一阻容耦合两级放大电路，在电源电压为 12V，Vi5mV，信号源内阻为50，RL=5.1k的条件下，满足 以下指标要求： （1）Ri10k； （2）Av250； （3）BW=50Hz50kHz； （4）D5%。,取ICQ1=0.7mA,VCEQ1=2V 取ICQ2=1.2mA,VCEQ2=4V,要求AV250，设计计算时可取AV=300，其中取T1级AV1=？， T2级AV2=？,设计任务2,2设计题二： 用分立元件设计一阻容耦合放大电路，在信号源内阻为50， Vi10mV，RL=1k的条件下，满足以下指标要求： （1）Vo1V； （2）Ri20k； （3）fL30Hz； （4）AV的稳定度提高10倍。,设计题一提示,设计题一： （1）从设计指标要求看，设计该放大电路应从电压放大倍数、输入电阻和减小失真等方面考虑，至于通频带，由于要求不高，一般较容易达到，设计时可暂不考虑。 （2）指标要求该放大电路是对小信号放大且放大倍数不高，同时为了稳定工作点，采用两级分压式偏置的共发射极放大电路即可达到设计要求。 （3）为了满足输入电阻和失真度小于5%的要求，各级射极须引入交流串联负反馈。 （4）指标中，上限频率为50kHz，要求不高，故可选用一般的小功率管。现选用NPN型9013，取=150。,设计题二提示,（1）从设计指标要求看，设计该放大电路应从电压放大倍数及其稳定性、输入电阻等方面考虑，至于通频带，设计时可暂不考虑。 （2）设计指标要求放大电路的电压放大倍数的稳定度较高，因此电路应引入适当的电压串联负反馈。 （3）设计指标要求输入电阻的要求较高，须采用串联负反馈才可达到设计要求。 （4）其余与设计选题A相同。,设计指南,放大级数的确定,指标分配,各级静态工作点的设定,电路形式的选择,半导体器件的选择,偏置电路设计与计算,指标核算与电路确定,详细方法参见本书3.3.1 及3.3.2节,放大级数的确定,多级放大电路的级数主要根据对电路的电压增益（放大倍数）的要求来确定。,电路形式的选择,要考虑的因素主要包括：是小信号放大型还是大信号（功率）放大型；各级放大电路的组态及级间信号的耦合方式等。,设计指南,指标分配 放大倍数的分配,通常，分配给前级放大电路的电压增益低一些，后级放大电路电压增益高一些为宜，并要留有15%20%的余量。,要求AV250，设计计算时可取AV=300，其中取T1级AV1=？， T2级AV2=？,半导体器件的选择,半导体器件根据电路输出信号幅度、通频带、输入阻抗及电路的某些指标要求来选择。,指标中，电路为小信号放大，对电路噪声没有特别要求，上限频率fH=50kHz，要求不高，故可选一般的小功率管。现选取NPN型管9013，测量其取=150。,设计指南,各级静态工作点的设定,可见， T1级VCEQ1可选小些，T2级VCEQ2可选大些。,T1级静态工作点确定：,VCEQ的选择要考虑到电路在正常工作范围应使输出电压幅度Vom足够大，同时在满足放大倍数的前提下，输出电压不应出现饱和失真，为此,VCEQ应满足下列关系：,ICQ取值 考虑：ICQ设定主要根据 ICQICM+ICEQ ，由于小信号电压放大电路ICM 较小，另从减少噪声及降低直流功率损耗出发， T1、T2工作电流应选小些，并取前一级电流小于后一级电流。,设计指南,T级静态工作点确定：,由ICQ2 ICQ1 和VCEQ2VCEQ1 选定ICQ和CQ的值,偏置电路设计与计算,偏置电阻Rb1、Rb2值的选择,射级电阻Re的选择,设计指南,集电极电阻Rc的选择,集电极电阻Rc的选择:一是要满足放大倍数要求，二是不能产生饱和失真。,设计指南,各电容值的选择,耦合电容C1和C2的作用是隔直流耦合交流，对交流信号应是近似短路，所以耦合电容的阻抗应远小于与之串联的电阻，旁路电容阻抗应远小于与之并联的等效电阻。,在本电路中，电容的耐压值应取实际工作电压的2倍以上,设计指南,指标核算与电路确定,静态工作点的核算,T1级：,与上述取值比较，是否符合设计要求。,T级的核算 与T1级相同。,指标核算是指根据已设计的电路参数逐级进行理论计算，核算各项指标（静态工作点、Av、Ri、Ro、f L、f H等）是否满足设计要求，否则需要重新设计计算。 尤其是对静态及动态指标均有影响的电路参数，需要通过指标核算，确认其取值是否合理。,设计指南,指标核算,核算Ri、Av、BW是否符合下列指标的要求： Ri10k；Av250；BW=50Hz50kHz 否则需要重新设计计算。,核算无误后，画出整机电路图，列出元器件清单表。,设计指南,面包板的结构,凹槽，凹槽上下不连通,实验箱内电位器、电源接入插孔、信号输入、输出接孔内部互不连通，使用时需用导线连起来。为了避免干扰，安装时用第一块面包板。,提醒：,电路的安装,两行插孔，每行插孔中的小孔互相连接，但两行绝缘，可作为电源线或地线使用。,布线要点,1、 接线前应先画好布线图，以免发生差错，一般以集成电路或三极管为中心，并根据输入输出分离的原则，以适当的间距来安排其他元件。 2、集成块与晶体管的布局，一般按主电路信号流向的顺序在插座板上直线排列，各级元器件围绕各级的集成块或晶极管布置，各元件间的间距应视周围元件多少而定。 3、第一级的输入线与末级的输出线、高频线与低频线要远离，以免形成空间交叉耦合。 4、合理布置地线。当电路有多级时 ，应将各级单独接地，再分别接公共地线。,电路的安装,布线注意事项,1、布线的顺序一般是先布电源线与地线，然后按布线图从输入到输出依次连接好各元器件和接线。在此条件下，尽量做到接线短、接线少、测量方便。 2、集成电路的安装：集成电路引脚必须插在面包板中央凹槽两边的孔中。 3、 为便于检查，尽可能采用不同颜色的导线；尽量在器件周围连线，并不允许导线在集成块上方跨过，或从三极管下方穿过。 4、查线无误，才能接通电源。查线时仍以集成电路或三极管的引脚为出发点，逐一检查与之相连的元件和导线。,电路的安装,两级放大器电路安装图此图仅供参考！请每个同学自已另外设计。,2.2K,11K,+,11K,1K,5.1K,100,510,100,510,100K,+,+6V,-,-,IN,GND,OUT,GND,10uF,47uF,10uF,47uF,3300PF,实验内容,自拟步骤测试下列指标参数： 1完成静态工作点的调整，并列表测量每一级静态工作点Q的参数。 2列表测量第一级的增益AV1、第二级的增益AV2及两级总的增益AV。 3列表测量总电路的Ri、Ro、BW。 4测量放大电路输出波形的失真度D。,调试与测量,实验前,应先用数字万用表测量三极管的值，同时判别三极管的好坏。,故障分析,直观检查法 通过观察故障状态的具体现象，直接发现故障位置的检查方法。它是一 个综合性、经验性、实践性很强的检查方法，检查故障的原理很简单，实际运用过程 则不容易。,排查故障的常用方法及步骤：,追踪信号踪迹的信号寻迹检查法 利用信号寻迹器，查找信号流程踪迹来确定信号有 还是没有，来确定故障位置的检查方法。实验室一般使用示波器作为寻迹器。 检查法方法如下；,调试前的直观检查电路安装完毕,不宜急于通电,先要认真检查以下内容:1.连线是否正确,包括错线、多线、少线。此时要按照电路原理图检查安装好的线路；元器件引脚之间有无短路、接触不良，三极管、电容极性有无接错； 电源供电、信号源连线是否正确；电源端对地是否存在短路。然后按下面的方法检查：,从第一级输入信号，用示波器由前级到后级，逐级观察输出端信号的变化情况，如发现某一级的输出波形不正确或没有输出时，则故障就发生在该级或下级电路，这时可将级间连线或耦合电路断开，进行单独测试，即可判断