1、多級放大電路的設計與測試電子工程學院一、實驗目的1.理解多級直接耦合放大電路的工作原理與設計方法2.熟悉并熟悉設計高增益的多級直接耦合放大電路的方法3.掌握多級放大器性能指標的測試方法4.掌握在放大電路中引入負反饋的方法二、實驗預習與思考1.多級放大電路的耦合方式有哪些？分別有什么特點？2.采用直接偶爾方式，每級放大器的工作點會逐漸提高，最終導致電路無法正常工作，如何從電路結構上解決這個問題？3.設計任務和要求（ 1）基本要求用給定的三極管2SC1815(NPN) ， 2SA1015(PNP) 設計多級放大器，已知 V CC=+12V,-V EE=-12V ，要求設計差分放大器恒流源的射極電流

2、I EQ3=11.5mA ，第二級放大射極電流I EQ4=23mA ；差分放大器的單端輸入單端輸出不是真電壓增益至少大于10 倍，主放大器的不失真電壓增益不小于100 倍；雙端輸入電阻大于10k ，輸出電阻小于10，并保證輸入級和輸出級的直流點位為零。設計并仿真實現。三、實驗原理直耦式多級放大電路的主要涉及任務是模仿運算放大器OP07 的等效內部結構，簡化部分電路，采用差分輸入， 共射放大， 互補輸出等結構形式，設計出一個電壓增益足夠高的多級放大器，可對小信號進行不失真的放大。1.輸入級電路的輸入級是采用NPN 型晶體管的恒流源式差動放大電路。差動放大電路在直流放大中零點漂移很小，它常用作多級

3、直流放大電路的前置級，用以放大微笑的直流信號或交流信號。典型的差動放大電路采用的工作組態是雙端輸入，雙端輸出。 放大電路兩邊對稱，兩晶體管型號、特性一致，各對應電阻阻值相同，電路的共模抑制比很高，利于抗干擾。該電路作為多級放大電路的輸入級時，采用vi1 單端輸入， uo1 的單端輸出的工作組態。計算靜態工作點：差動放大電路的雙端是對稱的，此處令T1 ，T 2 的相關射級、集電極電流參數為I EQ1=IEQ2=I EQ， ICQ1 =I CQ2=ICQ。設 U B1=U B20V ，則 U e - Uon，算出 T3 的 I CQ3，即為 2 倍的 I EQ 也等于 2 倍的 ICQ。此處射級采

4、用了工作點穩定電路構成的恒流源電路， 此處有個較為簡單的確定工作點的方法：因為 I C3 IE3，所以只要確定了I E3 就可以了，而U R4U E 3( VEE)I E 3，R4R4U E3U B 3 U on (VCC (VEE )R5U onR5R6uo1( Rc / / RL( P1/RL）采用 ui1 單端輸入， uo1 單端輸出時的增益Au122ui1RbrbeR1rbe2.主放大級本級放大器采用一級PNP 管的共射放大電路。由于本實驗電路是采用直接耦合，各級的工作點互相有影響。前級的差分放大電路用的是 NPN 型晶體管，輸出端 uo1 處的集電極電壓 U c1 已經被抬得較高，同

5、時也是第二級放大級的基極直流電壓，如果放大級繼續采用NPN 型共射放大電路，則集電極的工作點會被抬得更高，集電極電阻值不好設計，選小了會使放大倍數不夠，選大了，則電路可能飽和，電路不能正常放大。對于這種情況，一般采用互補的管型來設計，也就是說第二級的放大電路用PNP 型晶體管來設計。這樣，當工作在放大狀態下， NPN 管的集電極電位高于基極點位， 而 PNP 管的集電極電位低于基極電位，互相搭配后可以方便地配置前后級的工作點，保證主放大器工作于最佳的工作點上，設計出不失真的最大放大倍數。采用 PNP 型晶體管作為中間主放大級并和差分輸入級鏈接的參考電路，其中 T4為主放大器，其靜態工作點 U

6、B4、 UE4、 UC4 由 P1、 R7、 P2 決定。差分放大電路和放大電路采用直接耦合，其工作點相互有影響，簡單估計方式如下：U E4VCCIE4 R7， UB4 UE4U onU E4 0.7（硅管），U C 4VEEIC4 RP2由于 UB4U C1 ，相互影響，具體在調試中要仔細確定。此電路中放大級輸出增益uo 2RcAU 2Rbrbeuo13.輸出級電路輸出級采用互補對稱電路，提高輸出動態范圍，降低輸出電阻。其中 T 4 就是主放大管， 其集電極接的D 1、D 2 是為了克服T 5、T6 互補對稱的交越失真。本級電路沒有放大倍數。四、測試方法用 Multisim 仿真設計結果，并

7、調節電路參數以滿足性能指標要求。給出所有的仿真結果。電路圖如圖1 所示仿真電路圖圖 1靜態工作點的測量：測試得到靜態工作點I EQ3， IEQ4 如圖 2 所示，符合設計要求。圖 2靜態工作點測量輸入輸出端電壓測試：測試差分放大器單端輸入單端輸出波形如圖V PP=51.5mV 得到差分放大器放大倍數大約為3，輸入電壓為V PP=4mV ，輸出電壓為12.89 倍。放大倍數符合要求。圖 3 低電壓下波形圖主放大級輸入輸出波形如圖4圖 4 主放大級輸入輸出波形圖如圖所示輸入電壓為V PP=51.5mV ，輸出電壓為V PP=6.75V 放大倍數為131.56 倍。整個電路輸入輸出電壓測試如圖5圖 5 多級放大電路輸入輸出波形圖得到輸入電壓為VPP=4mV ，輸出電壓為 V PP=4.29V ，放大倍數計算