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1、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
2、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10kQ,输出电阻小于10Q,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
3、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，此处令片，T2的相关射级、集电极 电流参数为 Ieq1=IeQ2=IEQ，ICQ1=ICQ2=ICQ 设 UB1 = UB20V，则 叱7n，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
4、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I二分4U - (-V ) 二一E3EER4RU = U U 二(V - (- V )5 UE3B 3on CCEE采用ui1单端输入,Uoi单端输出时的增益A.】u=o1ui1R卩(R /牙R + rb be卩(P / / Rl)R + r1 be562.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
5、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P、r7、P2决定。差分放大电路和放大电路采用直接
6、耦合，其工作点相互有影响，简单估计方式如下：U 二 V I RE 4CCE 47U = U U = U 0.7 (硅管),U =V +1 RB4 E4 onE4C4 EEC 4 P2由于UB 4 = J，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Au 2&uo10RcR + rb be3.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D、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 所示XFG
7、1/ * 1B /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。0T1丁2通道B反向保存触发_边沿:A 加水平:单亘|正常自动无邇道A-4.645 mV-4.645 mV0.000 V-通道詁57.542.mV5.542 mV0.000 V-v轴位移（格）：0 眇-o直疏口T2-T1迥间519.803 ms519.8Q3-.m50.000 s：-
8、时基 标度:50 mV/Div通道3Sfe :5 mV/DivX軸位叔格）：叵軸位移（格）：叵回傣加B/A A/B 眇 0 直硫图 3 低电压下波形图主放大级输入输出波形如图4L外帥发50 mV/Div0I運遼耳正常时基 标度:，翅道A 刻度；通道E 刻度】： y轴位m） 画i a 直流二|V 芜x1反向俣存序百回因触发边沿； 水汗；0通道 E.OlV -2,013 V0.000 V適道EJ15.301 mV15.301 mV0.000VX軸位移（格讨0 包T |甬加B/A A/B萋轴位移（格了； 0 匡骊 0 克骊时间0.000 50,000 5500 us/DiyT2-T1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 实验结论：本电路利用差动放大电路有效地抑制了零点漂移,利用 PNP 管放大级实现主 放大电路,利用互补对称输出电路消除交越失真的影响,设计并且测试了多级放 大电路,得到放大倍数为 1000多倍,电路稳定工作。
多级放大电路实验报告
