多级放大电路的设计及测试

3.16多级放大电路的设计及测试一、 实验预习与思考设计任务和要求(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，要求设计差分放大器恒流源的射极电流，第二放大级射极电流；差分放大器的单端输入单端输出不失真电压增益至少大于倍，主放大级的不失真电压增益不小于倍；双端输入电阻大于，输出电阻小于，并保证输入级和输出级的直流电位为零。给出设计过程，画出设计的电路，并标明参数。首先设计，第一级的差分放大电路要使两端串联的电阻值一样然后集电极的两个电阻的阻值也要差不多最后为确保发射极上的电阻为无穷大，则需要利用长尾式差分电路，确定其发射极电阻来构成一个电流源然后设计主放大部分，要使发射极和集电极上的电阻的差值足够大，以使其达到放大倍的要求，但还要确保阻值的合理性，以使三极管不会处于截止区或者饱和区最后设计输出级电路要选用尽可能小的电阻，以确保输出电阻可以足够的小，以达到要求最后还要注意避免互补输出级出现交越失真的现象参数：，二、 实验目的(1) 理解多级直接耦合放大电路的工作原理和设计方法。(2) 学习并熟悉设计高增益的多级直接耦合放大电路的方法。(3) 掌握多级放大器的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。三、 实验原理与测量方法直耦式多级放大器的主要设计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，设计出电压增益足够高的多级放大器，可对小信号进行不失真地放大。1. 输入级放大电路两边对称，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。双端输入，双端输出。计算静态工作点：差动放大电路的双端是对称的，此处令，。设0,则，算出的2。此处射极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，所以只要确定了就可以了，而，采用单端输入，单端输出时的增益2. 主放大级采用PNP型晶体管作为中间主放级并和差分输入级连接的参考电路。为主放大器，其静态工作点、由，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。简单估算方式如下：，（硅管），由于，相互影响，具体在调试时要仔细确定。此电路放大级输出增益四、 实验内容(一) 基本实验内容用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。输入信号信号频率输出电阻1mV1kHz1.286mA10.65mV10.652.141mA1.1V103.3110010.15kHz1.286mA10.98mV10.982.372mA1.392V126.813929.210kHz1.286mA11.2mV11.22.244mA1.427V127.414279.512mV1kHz1.286mA20.957mV10.4792.935mA2.204V105.222049.3255kHz1.286mA11.525mV 5.762.139mA2.809V243.728099.1210kHz1.286mA11.519mV5.82.021mA2.83V245.728309.244mV1kHz1.286mA41.092mV10.2732.021mA4.447V108.244479.3675kHz1.286mA24.946mV6.242.021mA5.433V217.654339.54110kHz1.286mA23.03mV5.762.138mA5.465V237.354659.1241kHz时的输入1mV时的仿真结果1kHz时的输入2mV时的仿真结果1kHz时的输入5mV时的仿真结果五、 实验发现与分析输入信号在0-10mV之间都能都正常放大工作，且不失真。而放大器的通频带并不够宽。尤其是差分放大部分在5-10kHz时通常只能放大到5倍作用，但主放大级部分的放大倍数却可以达到200倍以上，因此总体的放大倍数不变，都控制在1000被放大级上，且主放大级的集极电流也随频率的改变而有微小改变。而且如何再提高放大倍数和通频带的宽度，也是需要去解决的下一个问题。六、 心得与体会在本次实验中，让我学会更加熟练地运用仿真软件。同时也让我学会如何去调节、设计一个完整的电路，更加让我了解了三极管放大电路的特性和多级放大电路的特性。并且了解了如何消除交越失真的方式。