1、第四輪培訓(xùn)第四輪培訓(xùn)多級運(yùn)算多級運(yùn)算放大器放大器 設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)報(bào)告制作者：劉從湖摘要摘要本放大器以差分運(yùn)放、電壓跟隨器和有源負(fù)載為核心的放大器，使用分立元件三極管、電阻實(shí)現(xiàn)電壓放大，使用電壓跟隨器減小輸出電阻，增大負(fù)載能力，配合電容進(jìn)行信號濾波，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)輸出穩(wěn)定、放大、不失真的波形。本制作使用 multisim 進(jìn)行軟件仿真，用實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行初次設(shè)計(jì)，過程中還使用 protel 99se 制板。充分利用所學(xué)知識，溫習(xí)所學(xué)知識，達(dá)到學(xué)以致用的目的。通過仿真，摒除了一些虛無縹緲的想法。前期實(shí)驗(yàn)箱上制作，減少了一些麻煩，同時(shí)也節(jié)約輪了資源并且贏得了時(shí)間。通過一系列的調(diào)試，本放大器基本實(shí)現(xiàn)了電壓放大的功能

2、，在實(shí)際的測試中，它也比較好的實(shí)現(xiàn)放大作用。關(guān)鍵字關(guān)鍵字：放大器，差分運(yùn)放，有源負(fù)載, protel 99se ，實(shí)驗(yàn)箱，multisim目錄目錄第一章第一章 摘要摘要.2第二章第二章 放大器放大器整體設(shè)計(jì)思路整體設(shè)計(jì)思路和器件選擇和器件選擇.42.1 設(shè)計(jì)思想 .42.2 器件. 4第三章第三章 制作全過程制作全過程.3.1 紙上談兵.53.1.1 第一極輸入極電路的設(shè)計(jì)第一極輸入極電路的設(shè)計(jì).53.1.23.1.2 共集電極電壓放大器共集電極電壓放大器 .83.1.3 第三極輸出極設(shè)計(jì)第三極輸出極設(shè)計(jì).103.2 軟件仿真.113.3 回到現(xiàn)實(shí)箱上測試.133.4 電路板制作.143.5

3、焊接與調(diào)試.15第第四四章章 總結(jié)總結(jié).15第二章第二章 總體方案概要說明總體方案概要說明2.1 設(shè)計(jì)思想放大器主要由三個(gè)部分組成：差分放大器，恒流源共射極放大器，射極跟隨器輸出。其中差分放大器主要用于提高輸入阻抗。恒流源共射極放大器主要用于放大信號，實(shí)現(xiàn)電壓的放大。射極跟隨器用于降低輸出阻抗，增強(qiáng)負(fù)載能力。2.2 元器件與工具箱的選擇三極管 :9011在頻率為 1000Hz 條件下，通過多次測試，第二級用 9011 代替 9013 做放大器、雖然放大倍數(shù)略小，但更穩(wěn)定。9012制作恒流源時(shí)，用 90129013制作差分放大器時(shí)使用 9013電阻 ：330 歐、10K 歐、5.1K 歐、500

4、 歐、電位器 ：1K 歐、100K 歐電容 ：10uf濾波作用萬用表示波器函數(shù)發(fā)生器電壓表第三章：設(shè)計(jì)全過程第三章：設(shè)計(jì)全過程第一階段：紙上談兵第一階段：紙上談兵第一極輸入極電路的設(shè)計(jì)方案一：用差分放大器。它是由一對特性相同的晶體管組成，而且電路元件也都是對稱的。輸入信號 為 Ui1、Ui2；單端輸出信號分別是 Uc1、Uc2；雙端輸出為 UC1 與 UC2 之差，即 UO=UC1-UC2O 差動電路具有下列特點(diǎn)：1、具有抑制零點(diǎn)漂移能力差動電路由于管特性相同和電路元件對稱，所以當(dāng)溫度升高時(shí)，兩管的集電極電流將得到同樣的增量，即 IC1=IC20 而雙端輸出為 UO=IC1RC-IC2RC=0

5、，所以輸出沒有零點(diǎn)漂移。2、共模輸入時(shí)，具有抑制放大能力，當(dāng) Ui1=Ui2 時(shí)，在對稱條件下，則雙端輸出 Uo=KUil-KUi2=0,3、差模輸入時(shí)，具有放大能力當(dāng) Ui1=-Ui2 差模輸入時(shí)，兩面三刀管集電極輸出分別為 Uc1=-KUi1、Uc2=-KUi2；所以，差模放大倍數(shù) Kud:Kud=(Uc1-Uc2)/(Ui1-Ui2)=(-Ui1K-Ui1K)/2Ui1=-K=(-)(hfeRc)/(Rs+hie)由于差動電路的雙端輸入電壓、雙端輸出電壓均比單管共射放大電路多了一倍，所以差模放大倍數(shù) Kud 與單管共射電路的放大倍數(shù)相同為提高抑制零漂能力，應(yīng)使共模放大倍數(shù)越小越好，差模放

6、大倍數(shù)越大越好 。 4、具有穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的能力射極度電阻 Re 對共模信號及溫漂電平均有很強(qiáng)的負(fù)反饋?zhàn)饔谩＠缭跍囟壬邥r(shí)， Ic1、Ic2 都同時(shí)增加，并產(chǎn)生下列負(fù)反饋過程：結(jié)果使 IC1、IC2 的實(shí)際變化相對地減小，這里 Re 起著恒流作用，從而穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，顯然 Re 越大，恒流作用也越大，抑制零漂的能力也就越強(qiáng)，引入輔助電，以抵消Re 的壓隆。使射極度對地電位能維持正常的數(shù)值。值得注意的是，對差模信號，Re 不起負(fù)反饋?zhàn)饔茫虼耍粫档筒钅Ｐ盘柕姆糯蟊稊?shù)。方案二：共集電極電壓放大器 1、電路的組成 共集電極電壓放大器電路的組成如圖 5-30 所示。2、靜態(tài)分析計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)用

7、的直流通路如圖 5-31 所示。根據(jù)節(jié)點(diǎn)電位可得 3、動態(tài)分析進(jìn)行動態(tài)分析用的微變等效電路如圖 5-32 所示。計(jì)算動態(tài)參數(shù)的方法如下： 式中的 為 由 Au 的表達(dá)式可見，該電路的電壓放大倍數(shù)約等于 1，說明該電路沒有電壓放大的作用，輸出電壓隨著輸入電壓的變化而變化。 計(jì)算輸入電阻 輸出電阻為 可得共集電極電路的特點(diǎn)是：電壓放大倍數(shù)約等于 1，輸入電阻大，輸出電阻小。 因共集電極電路的輸入電阻大，所以共集電極電路對信號源的影響較小，用很小功率的信號源就可以帶動它，根據(jù)這一特點(diǎn)，共集電極電路可作為輸入電路。因共集電極電路的輸出電阻小，輸出電阻小的電壓源帶負(fù)載的能力強(qiáng)，根據(jù)這一特點(diǎn)，共集電極電路

8、可作為輸出電路。比較兩方案，它們都很適合作輸入極,再根據(jù)制作要求,要求共模抑制比大，所以采用了方案一。第二極放大極電路的設(shè)計(jì)共發(fā)射極放大電路具有以下特性：1、輸入信號與輸出信號反相；2、電壓增益高；3、電流增益高；4、功率增益最高（與共集電極、共基極比較）；5、適用于電壓放大與功率放大電路。利用恒流源代替放大電路中的負(fù)載，就構(gòu)成有源負(fù)載放大電路。這種放大電路不僅單級電路電壓放大倍數(shù)高，還可以改善放大電路的其他性能。 圖 Z0604 是有源負(fù)載共射放大電路的基本形式。圖中 T 是共射放大級，PNP 型管 T1 、T2 及電阻組成恒流源電路。此時(shí)，放大電路的負(fù)載為有源器件T2。 由于 為恒流源輸出

9、電阻 ro 與負(fù)載電阻 RL 的并聯(lián)值，只要RL 足夠大，這種電路的電壓放大倍數(shù)可高達(dá)幾千倍。而且放大倍數(shù)與負(fù)載兩端直流壓降（或 Ic）無關(guān)。基于此特點(diǎn)，我選擇了有源共射極放大電路作中間級。第三極輸出極設(shè)計(jì)方案一：共集電極電路作電壓跟隨器，信號從基極輸入，射極輸出，基極電壓與集電極電壓相位相同，即輸入電壓與輸出電壓同相。這一電路的主要特點(diǎn)是：高輸入電阻、低輸出電阻、電壓增益近似為 1，可用作電壓跟隨器。降低輸出阻抗，提高負(fù)載能力。 方案二：推挽式輸出 主要特點(diǎn)是：高輸入電阻、低輸出電阻、電壓增益近似為1，可用作電壓跟隨器。降低輸出阻抗，提高負(fù)載能力。 但因推挽式輸出很難調(diào)制，本人采用的是共集電極電路作輸出級。第二階段：軟件仿真（第二階段：軟件仿真（multisim）這兩圖是嘗試用共射極放大器作主要放大作用。分別調(diào)整輸入幅度，圖形不失真，值得考慮。此三圖嘗試差分放大器的應(yīng)用，波形很好，值得使用。此圖嘗試使用有源負(fù)載的共射極電路的使用，波形也很好，增添信心！第三階段：回到現(xiàn)實(shí)第三階段：回到現(xiàn)實(shí)箱上測試箱上測試(圖片圖片)上面這些圖片是對不同級，不同輸入幅度波形的調(diào)試。開始是有些失真，但經(jīng)過逐步調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了下面穩(wěn)定輸出。，第四階段：電路板制作第四階段：電路板制作 protel由于初次刻板，出現(xiàn)一些失誤，這種未采用自己刻的電路板。此處不再多述，但經(jīng)過此次，也長了點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)。此之謂：有所失必