多级放大电路实验报告.doc

多级放大电路的设计与测试电子工程学院一、实验目的1.理解多级直接耦合放大电路的工作原理与设计方法2.熟悉并熟悉设计高增益的多级直接耦合放大电路的方法3.掌握多级放大器性能指标的测试方法4.掌握在放大电路中引入负反馈的方法二、实验预习与思考1.多级放大电路的耦合方式有哪些？分别有什么特点？2.采用直接偶尔方式，每级放大器的工作点会逐渐提高，最终导致电路无法正常工作，如何从电路结构上解决这个问题？3.设计任务和要求 （1）基本要求用给定的三极管2SC1815(NPN)，2SA1015(PNP)设计多级放大器，已知VCC=+12V, -VEE=-12V，要求设计差分放大器恒流源的射极电流IEQ3=11.5mA，第二级放大射极电流IEQ4=23mA；差分放大器的单端输入单端输出不是真电压增益至少大于10倍，主放大器的不失真电压增益不小于100倍；双端输入电阻大于10k，输出电阻小于10，并保证输入级和输出级的直流点位为零。设计并仿真实现。三、实验原理直耦式多级放大电路的主要涉及任务是模仿运算放大器OP07的等效内部结构，简化部分电路，采用差分输入，共射放大，互补输出等结构形式，设计出一个电压增益足够高的多级放大器，可对小信号进行不失真的放大。1.输入级电路的输入级是采用NPN型晶体管的恒流源式差动放大电路。差动放大电路在直流放大中零点漂移很小，它常用作多级直流放大电路的前置级，用以放大微笑的直流信号或交流信号。典型的差动放大电路采用的工作组态是双端输入，双端输出。放大电路两边对称，两晶体管型号、特性一致，各对应电阻阻值相同，电路的共模抑制比很高，利于抗干扰。该电路作为多级放大电路的输入级时，采用vi1单端输入，uo1的单端输出的工作组态。计算静态工作点：差动放大电路的双端是对称的，此处令T1，T2的相关射级、集电极电流参数为IEQ1=IEQ2=IEQ，ICQ1=ICQ2=ICQ。设UB1=UB20V，则Ue-Uon，算出T3的ICQ3，即为2倍的IEQ也等于2倍的ICQ。此处射级采用了工作点稳定电路构成的恒流源电路，此处有个较为简单的确定工作点的方法：因为IC3IE3，所以只要确定了IE3就可以了，而，采用ui1单端输入，uo1单端输出时的增益2.主放大级本级放大器采用一级PNP管的共射放大电路。由于本实验电路是采用直接耦合，各级的工作点互相有影响。前级的差分放大电路用的是NPN型晶体管，输出端uo1处的集电极电压Uc1已经被抬得较高，同时也是第二级放大级的基极直流电压，如果放大级继续采用NPN型共射放大电路，则集电极的工作点会被抬得更高，集电极电阻值不好设计，选小了会使放大倍数不够，选大了，则电路可能饱和，电路不能正常放大。对于这种情况，一般采用互补的管型来设计，也就是说第二级的放大电路用PNP型晶体管来设计。这样，当工作在放大状态下，NPN管的集电极电位高于基极点位，而PNP管的集电极电位低于基极电位，互相搭配后可以方便地配置前后级的工作点，保证主放大器工作于最佳的工作点上，设计出不失真的最大放大倍数。采用PNP型晶体管作为中间主放大级并和差分输入级链接的参考电路，其中T4为主放大器，其静态工作点UB4、UE4、UC4由P1、R7、P2决定。差分放大电路和放大电路采用直接耦合，其工作点相互有影响，简单估计方式如下：， （硅管），由于，相互影响，具体在调试中要仔细确定。此电路中放大级输出增益3.输出级电路输出级采用互补对称电路，提高输出动态范围，降低输出电阻。其中T4就是主放大管，其集电极接的D1、D2是为了克服T5、T6互补对称的交越失真。本级电路没有放大倍数。四、测试方法用Multisim仿真设计结果，并调节电路参数以满足性能指标要求。给出所有的仿真结果。电路图如图1所示仿真电路图图1静态工作点的测量：测试得到静态工作点IEQ3，IEQ4如图2所示，符合设计要求。图2 静态工作点测量 输入输出端电压测试：测试差分放大器单端输入单端输出波形如图3，输入电压为VPP=4mV，输出电压为VPP=51.5mV得到差分放大器放大倍数大约为12.89倍。放大倍数符合要求。 图3 低电压下波形图主放大级输入输出波形如图4图4 主放大级输入输出波形图如图所示输入电压为VPP=51.5mV，输出电压为VPP=6.75V放大倍数为131.56倍。整个电路输入输出电压测试如图5 图5 多级放大电路输入输出波形图得到输入电压为VPP=4mV，输出电压为VPP=4.29V，放大倍数计算得到为1062倍实