音频信号放大器.doc

电子系统设计实验报告1、 设计要求（选做其一即可）1、 视频信号放大器设计1.任务与要求 用通用电路板和分立元件设计并制作一个能对视频信号（15Hz6MHz）进行放大的电路。2.基本部分技术指标(1) 放大器的带宽：20KHz6MHz；(2) 放大器的增益：25倍（Uipp50mV）；(3) 放大器的输入、输出阻抗均为2K；(4) 带内平坦；(5) 供电：5V。3. 发挥部分技术指标(1) 在保证带宽不变的情况下增加放大器的增益；(2) 扩展放大器的带宽，达到：15Hz6MHz。低端截止频率尽量低，高端截止频率尽量高。2、 音频信号放大器设计1.任务与要求 用通用电路板和分立元件设计并制作一个能对音频信号（10Hz20KHz）进行放大的电路。2.基本部分技术指标(1) 放大器的带宽：1KHz15KHz；(2) 放大器的增益：40dB（Uipp50mV）；(3) 放大器的输入阻抗大于500K，输出阻抗小于2K；(4) 带内平坦；(5) 供电：12V。3. 发挥部分技术指标(1) 在保证带宽不变的情况下增加放大器的增益；(2) 扩展放大器的带宽至：10Hz20KHz；(3) 增加一测量装置，能显示出放大器的输出幅度；(4) 增加AGC功能，启动AGC后能使输入信号幅度在20mVpp100mVpp范围变化时，输出幅度稳定在1Vpp ；(5)尽量降低放大器的供电电压。二、方案设计与论证我组选做实验2（音频信号放大器设计）依要求放大倍数需较大，因此中间放大电路部分采用达林顿连接的共发射极电路；输入阻抗要求较大，因此采用输入阻抗高的FET作为初级放大电路；输出阻抗要求较小，则采用共集电极放大电路作为输出级电路。3、 参数分析与计算源级放大器采用课本上的经典模式，R8=R3=1M，C8=10F，输入大约为1mA，电源12V。在一级放大发射极电流的电阻R5+R4上，设所加电压为2V，略去晶体管的基极电流，IE1=IC1=1mA，R5+R4= =2k，R3越大，第一级放大器增益越大，尽可能提高阻值，增加增益。R3上的电压取10V，给R7留5V电压，R3等于10k。R7上的电压为5V，电流为2mA，R7=2.2k，为了使输出增幅更大，R6上压降为5V，R6= =2.5k。R8与R4是决定电路增益的重要反馈电阻，R8与电路的输出电阻有关系，不可以做的太小。在发射极电路集电极直接作为输出的电路结构情况下，R8的范围是几千欧到几十千欧。这里取R8=15k。可以知道R4=100。为了使第一发射极的电阻R4+R5=2k。发射极电流为1mA。R52k。对于R1和R2，为了略去基极电流的影响，在R1、R2上通过基极10倍的电流，所以R1、R2上电流为0.1mA，R1= = 94k，R2= ，在电路系列中取值。R1=150k，R2=33k。C1，C5是将直流电压切去的耦合电容，C1=C5=10F，C6，C7是将电源去耦的电容，这里取C6=10F，C7=0.1F。C2是使第一放大级交流发射极电阻成为R4本身值，对R5旁路的旁路电容。为了降低截至频率，取C2为100F稍大的值。C3是提高第二个放大器的增益，将R7旁路使得第二放大极交流发射电阻为2.2k的旁路电容。这里取100F稍大的值。C4是将第二个放大器集电极直流部分切断，仅让交流部分通过R8进行反馈用的电容器。相对R8交流阻抗要非常低。这里取C4=10F。4、 测试方法及结果连接电路，将电路输出端连至示波器，输入端接信号发生器，接好VCC=+6V，VEE=-6V和GND。1、 将信号发生器的峰峰值调至10mV，频率调至10kHz，通过示波器观察波形是否有明显失真，记录输出峰峰值；2、 将信号发生器频率调至10Hz，通过示波器观察波形是否有明显失真，记录输出峰峰值；3、 将信号发生器频率调至20kHz，通过示波器观察波形是否有明显失真，记录输出峰峰值。4、 测试电路的输入阻抗和输出阻抗。测试输入阻抗时，先测出原电路输出信号峰峰值，再在输入端串入500K的电阻，测出输出信号峰峰值，通过比值计算出输入阻抗；同理可测出输出阻抗。测试结果记录：信号频率输出峰峰值（V）输出信号波形10Hz1.1910kHz1.6820kHz1.465、 实验心得本次实验选取工作在低频范围的音频放大器，考虑到高频系统工作比较不稳定，但真正去做低频工作电路时发现并不是那么简单。首先根据参考书籍和电路仿真，不断更改参数以达到一个较为理想的结果。其中遇到了两个问题，其一：增益与带宽的矛盾，由于要求带内平坦并且满足增益，又要使带宽满足10Hz20kHz，这就要求提高增益带宽积，虽然做了许多尝试，但是并未得到什么好的效果，最终只能取一个相对好的数据；第二，要求尽量降低放大器的供电电压，但是供电电压降低之后要么增益不足，要么波形失真，最终通过适当调整静态工作参数能达到一定的改善。在测试输入输出阻抗时，我们的输出波形与设想的相差甚远。在测输出阻抗时，我们串了一个1.95K的电阻，输出波形出现了底部切割失真，此时峰峰值为1.50V，原电路的峰峰值为1.64V，如果这样算正确则输出电阻为0.182K。而在测输入阻抗时，我们串了一个404K的电阻，此时输出波形为一个奇怪的不规则波形，且峰峰值达到了67V，因此无法测出输入电阻。暂时还不清楚是什么原因，应该可以使用其他的方法来测出其输入输出阻抗。我们也尝试了发挥部分的AGC的设计，但是由于缺乏对AGC比较深入的理解，最终失败