模拟电路单元及系统实验两级放大电路的设计.ppt
指导教师：赖丽娟Tel:87112521Email:,模拟电路单元及系统实验,两级放大电路的设计,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。,两级放大电路的设计,模拟电路单元及系统实验,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%。,第一级：ICQ1=0.7mA,VCEQ1=2V第二级：ICQ2=1.2mA,VCEQ2=4V,要求AV250，设计计算时可取AV=300，其中第一级AV1=？，第二级AV2=？,两级放大电路的设计,模拟电路单元及系统实验,设计题2 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。,两级放大电路的设计,模拟电路单元及系统实验,设计题一提示（1）从设计指标要求看，设计该放大电路应从电压放大倍数、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。,两级放大电路的设计,模拟电路单元及系统实验,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。,两级放大电路的设计,模拟电路单元及系统实验,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P180-P183,两级放大电路的设计,模拟电路单元及系统实验,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。,两级放大电路的设计,模拟电路单元及系统实验,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。,两级放大电路的设计,模拟电路单元及系统实验,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。,两级放大电路的设计,模拟电路单元及系统实验,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,1.偏置电阻Rb1、Rb2值的选择,2.射级电阻Re的选择,两级放大电路的设计,模拟电路单元及系统实验,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。,两级放大电路的设计,模拟电路单元及系统实验,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,两级放大电路的设计,模拟电路单元及系统实验,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。,两级放大电路的设计,模拟电路单元及系统实验,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。,两级放大电路的设计,模拟电路单元及系统实验,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：,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。,两级放大电路的设计,模拟电路单元及系统实验,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。,两级放大电路的设计,模拟电路单元及系统实验,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。,两级放大电路的设计,模拟电路单元及系统实验,两级放大电路的设计,模拟电路单元及系统实验,两级放大电路的设计,模拟电路单元及系统实验,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。,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。,两级放大电路的设计,模拟电路单元及系统实验,什么是失真度-信号在传输过程中，可能产生非线性失真，非线性失真是由于器件的非线性引起的。非线性失真使得电路的输出信号中产生了不同于输入信号的新的频率成分，任何一个非线性失真波形，都可看成是由正弦波的基波和它的高次谐波叠加而成，波形失真越严重，包含的高次谐波分量越大。失真度的测量一般指非线性失真程度的测量，它的大小用非线性失真系数来衡量，用表示。,两级放大电路的设计,模拟电路单元及系统实验,失真度测量仪的使用,测量功率电平按钮,测量电压电平按钮,测量失真度按钮,测量电压按钮,两级放大电路的设计,模拟电路单元及系统实验,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：,两级放大电路的设计,模拟电路单元及系统实验,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，即可判断故障级。,1.由前向后逐级检查，寻找故障级。,两级放大电路的设计,模拟电路单元及系统实验,由后向前逐级推进寻找故障级。可在某级输入端加信号，测试其后各级输出端信号是否正常，无故障则往前级推进，若在某级输出信号不正常时，则故障就发生在该级.,2.由后向前逐级检查，寻找故障级。,两级放大电路的设计,模拟电路单元及系统实验,多级放大电路常见故障及排除方法（1）,两级放大电路的设计,模拟电路单元及系统实验,多级放大电路常见故障及排除方法（2）,两级放大电路的设计,模拟电路单元及系统实验,多级放大电路常见故障及排除方法（3）,The End!,
