宽频带电压放大器

1、 模拟电子技术基础电课程设计宽频带电压放大器 答辩人 学号： 地点： 1.设计内容和要求直流稳压电源供电，多级电压放大： 3dB通频带：0Hz200kHz（可选：扩展到1MHz） 放大倍数：40dB 输入阻抗：10k 输出阻抗：5002.设计的基本方案 本课程设计，首先采用电压跟随器电路，再通过通过放大倍数固定为10倍的反相比例运放电路，再然后通过放大倍数可调的反相比例运放电路（放大倍数范围为8.2倍13.2倍），最后通过电压跟随器电路，最终构成放大倍数为100的放大电路。前级放大中级放大后级放大输出输入反馈 3.电路原理图4.电路分析及参数计算电路主要有三部分：输入级（前级放大）， 中间级（

2、中级放大）， 输出级（后级放大）。前级放大中级放大后级放大输出输入反馈1）输入级： 用了电压跟随器电路，运放芯片采用UA741。 输入级的作用主要是提高输入电阻Ri2）中间级 中间级这里包括第二和第三放大电路， 这两级放大电路都采用的是反向比例运算电路，运放芯片都采用NE55434。 中间级的作用是信号放大作用，本电路的核心。 反向比例运算电路：RRf-UiUoAvUiRR-Uof 要两级放大电路放大100倍，所以我们可以取每一级放大-10倍， 为了得到较精确的100倍放大电路，应引入可调电阻（电位器），本电路在第三级放大电路的反馈电路接入可调电阻R7，R7和R6构成第三级的Rf。 又因为反相

3、比例运算放大电路对电阻要求是至少要K级的电阻；所以我们设计中间级电路电阻： 第二级：R=R1=10K，Rf=R2=100K R=R3=10K； 第三级：RR=R4=10K，Rf=R6+R7=100K，R=R5=10K； R6=82K，R7=050K（可调电阻） 芯片NE5534是高性能低噪声双运算放大器集成电路。与很多标准运放相似，但它具有更好的噪声性能，优良的输驱动能力及相当高的小信号带宽，电源电压范围大等特点。最重要的是他的频带宽度：10MHZ；可为电路提供足够宽的频带。所以在中间级放大电路中了采用NE5534。3）输出级 第四级放大电路用了电压跟随电路，运放芯片采用NE5534。 电压跟

4、随器输出阻抗低，通常可以到几欧姆，甚至更低。用它做输出级可减小整个电路的输出电阻。因此采用电压跟随器做最后一级放大电路。作品照片 正面 反面作品测试结果与数据分析 1.仿真测试（简略） 2.作品实物测试（详细）仿真测试Ui=14.142，f=200KH时作品实物测试1）电压增益和动态范围参数测量 用信号发生器产生10KHz，100KHz，200KHz的的正弦波作为Us，接好实验电路，用示波器同时观察Ui和 Uo，使Us幅度从 10mV（有效值）逐渐增大，直至 Uo波形出现失真。在输出信号不失真的前提下，测量电压增益Av。 Ui/UoAv 图1 图2 图3 图4 图一：f=10KHZ，Uim=8

5、0.4mV，Uo=8.07V 图二：f=100KHZ，Uim=76.5mV，Uo=7.8V 图三：f=200KHZ，Uim=66.2mV，Uo=7.1V 图四：f=50KHz，Ui=20.2mV，Uo=2.00V Uim最大不是真输入电压 由上述可知，在f为10KHz200KHz范围内，要使得电路输出波形不失真，输出信号Ui有效范围为066.2mV; 所以取图四数据计算电压增益AV： Av=（2.00*1000）/20.2=99.01 数据分析：Av=99.01，20lgAv=20lg99.140dB；所以作品放大倍数基本达标。2）输入电阻ri测量 对于信号源来说，放大器即等效于一个 ri 的

6、负载电阻。在输出信号不失真的前提下，按图 3-2 所示原理图接入Rs，测量Us与Ui；并计算输入电阻ri。sisisisiiRUUURUUUr数据处理： Us=20.2mV， Ui=15.9mV， 又Rs=R9=100k， 所以，得： 数据分析： ri=369K10K,作品输入电阻达标。K8 .369K1009 .152 .209 .15irK8 .369K1009 .152 .209 .15ir3）输出电阻Ro测量 对于负载来说，放大器即等效于一个戴维宁等效电路的信号源，其等效电阻就是放大器的输出电阻 ro。在输出信号不失真的前提下，按图 3-3所示原理测量输出电压（负载RL开路时测出 Uo

7、，接上负载RL测出Uo。），并计算输出电阻ro。LooLoooRUURUUUr) 1(0 Uo测量图 Uo测量图Ui=20.2mV，Uo=2.00V；Ui=20.2mv，Uo=1.98V；又RL=R8=500所以，得：数据分析： Ro=5.1500,所以作品输出电阻达标。1.5500198.100.2or4）频带范围测量 放大器在中频段的电压增益稳定，不随信号频率变化而变化。当信号频率过低或过高时，电压增益会下降。把增益下降到中频段的0.707倍时对应的频率作为上、下限截至频率，从而得到发大器带宽。 测试时，保持 ui 幅度不变，输出信号不失真，改变输入信号的频率，测量Uo，可测出上、下限截至

8、频率 fH 和 fL，并计算通频带宽BW。)(ffBW LHkHz(1)保持Ui=10mv不变，从1KHZ不断增大或减小频率，直至输出波形出现即将失真，记录此时频率。 f=1HZ时，Av=(1.02*1000)/10.3=99.02 f=10KHZ时，Av=（1.01*1000）/10.1=100 f=200kHZ时，Av=(1.08*1000)/10.2=105.88 f=599HZ时，Av=(1.66*1000)/10.2=162.27 即在输入为30mV时，频率范围0Hz599KHz;（2）保持Ui=20mv不变，从1KHZ不断增大或减小频率，直至输出波形出现即将失真，记录此时频率。f=

9、1HZ时，Av=（1.92*1000）/19.3=99.48 f=10KHZ时，Av=（2.00*1000）/20.2=99.01 f=200kHZ时，Av=(2.14*1000)/20.6=103.88f=479HZ时，Av=(2.76*1000)/20.6=133.98即在输入为20mV时，频率范围0Hz479KHz;（3）保持Ui=30mv不变，从1KHZ不断增大或减小频率，直至输出波形出现即将失真，记录此时频率。f=1HZ时，Av=（2.98*1000）/30.0=99.33f=10KHZ时，Av=（2.99*1000）/30.2=99.01f=200kHZ时，Av=(3.22*1000)/30.7=104.89f=379HZ时，Av=(3.74*1000)/30.4=123.03即在输入为30mV时，频率范围0Hz379KHz;数据分析： 当输入信号Ui在030mv 时，在满足电压增益（大于等于100倍）时，且输出波形不失真的情况下，频率范围:0HZ379KHZ。 因为200KH379KHz，所以作品通频带宽达标。5.实验总结： 这次课程设计