课程设计 多级放大电路设计报告

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1、模拟电路课程设计报告多级放大电路设计一、设计任务与要求1．设计、仿真和安装调试一个放大电路。2．电路的技术指标：1)电源电压…………VCC=12V；2)电压增益…………Av=40dB；3)输入电阻…………Ri³20k；4)最大输出电压……VOM（有效值）³1V；5)频带宽度…………30Hz~30kHz;6)负载电阻…………RL=2k；7)信号源内阻………RS=1k；8)使用环境温度：…-10°C~+60°C。3．利用PSpice或OrCAD进行模拟仿真。二、方案设计与论证1.设计要求总体分析若采用单级放大电路，在共射电路、共集电路、共基电

2、路、共源电路、共漏电路5种基本放大电路中，不可能使用单个放大电路达到设计要求，因此至少采用二级放大电路。技术指标中有电路工作的环境温度：-10°C~+60°C，设计的电路要采用分压式偏置以稳定电路工作点；电压增益=40dB=100，要采用的两种基本放大电路形式，或者一个的放大器和一个电压跟随器等等。考虑到输入电阻的指标要求，所选的放大器中至少一个的输入电阻作为第一级电路。在设计的电路中要恰当地并、串联电容以达到隔直、调节频带宽度的大小和上下限频率范围的效果。1.方案设计采用二级放大电路的形式：第一级为共集电路，不采用分压偏置式，利用其作为电压

3、跟随器的性质，略小于1，其输入电阻为几十千~上百千欧姆数量级，可以实现设计要求电路技术指标，输出电阻很小，一般在几到几十欧姆，负载变动对增益影响不大，带负载能力强。第二级为射极偏置电路，采用分压偏置式，利用其放大能力强的优点，较大，补偿第一级的电压损耗、提高放大电路的电压增益以达到设计要求；射极偏置电路作为基本工作点稳定电路，能减少温度对电路工作点Q点的影响，符合设计要求中电路指标的电路工作环境变化的温度。两级放大电路采用阻容耦合式连接。三、单元电路设计与参数计算1.第一级电路——共集电路的设计1)选取三极管S9013H331，该型号三极管在

4、5V时，；2)由共集电路输入电阻，其中为第二级电路射极偏置电路的输入电阻，约为1k，由此计算可得，考虑到输入信号要尽可能全部加在三极管的基极和发射极两端、减少输入电流，以及仿真调试与实验调试的器材限制，取=50k，此时；3)成立的条件是，同时不能过大，否则第一级电路的工作点Q点太低以致造成第一级输出信号截止失真，取=10k。第一级放大电路设计图如图3.1：图3.11.第二级电路——射极偏置电路的设计1)选取三极管S9013H331，该型号三极管在=5V时，；2)参考《模拟电子技术实验》第三章模拟电路基础实验《实验1电压放大分压式偏置电路》所做

5、的实验报告，取，；3)对于集电极电阻，由设计要求电路技术指标，可得，其中，，，由此计算可得，考虑到第一级电路跟随器，以及仿真调试与实验调试的器材限制，取，则此时；4)将第二级电路的工作点Q点设定为=6V，由射极偏置电路的直流分析可得，，其中=12V，，，，解得；1)对于频带宽度，设计要求电路技术指标为30Hz~30kHz，即上、下限频率：=30kHz，=30Hz。参考《模拟电子技术实验》第三章模拟电路基础实验《实验1电压放大分压式偏置电路》所做的实验报告，取，其中为输入回路耦合电容，为输出回路耦合电容，为第一级电路与第二级电路连接的耦合电容。

6、对于下限频率第二级射极偏置电路的发射极旁路电容是主要因素，决定的下限频率，其中输出电阻，，，，按设计要求电路指标=30Hz，求得，考虑到仿真调试与实验调试的器材限制，取。对于上限频率=30kHz，因为在高频时，第二级射极偏置电路的Miller效应比第一级共集电路的Miller效应大，第二级射极偏置电路在高频中跨接在b、e两端的对放大电路的频带宽度起主要作用，一般为数量级，因此要在第二级三极管的b、e两端并联数量级的电容，增大，提高上限频率，取。第二级放大电路设计图如图3.2：图3.2四、总设计图及元器件清单1.二级放大电路总设计图（图4.1）

7、图4.11.元件清单元件序号型号主要参数数量备注T1S9013H331(5V)1T2S9013H331(5V)1五、PSpice仿真调试1.设计电路仿真调试1)仿真调试二级放大电路设计图：2)静态工作点分析图5.1.1设计图放大电路静态工作点由以上两图可得知：第一级共集电路：，，；第二级射极偏置电路：，，；1)动态分析：信号源为=1.02mV，=1kHz的正弦信号输入波形：图5.1.2设计图放大电路输入波形输出波形：图5.1.3设计图放大电路输出波形由以上两图可得知：设计图放大电路输入=1mV，输出=40mV，增益=40，输入电阻；最大不失真

8、输出波形：图5.1.4设计图放大电路最大不失真输出波形最大不失真输出电压1)频率响应：图5.1.5设计图放大电路频率响应由频率响应图可得知：设计图放大电路的下限频率