多级低频电压放大器设计报告

多级低频电压放大器设计

姓 名 学 号 院、系、部 班 号 完成时间

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2013级

模拟电子技术课程设计

摘要

本设计采用二级高通运算放大器的设计思路，分别设计了二级运算放大电路、可变放大倍数的二级运算放大电路等多种方案，并应用放大器对电压放大的特点，要求电压在满足放大倍数的前提下，对大于10KHz高频的信号进行选取，并运用多级反相放大器对电压进行放大。并且多级电压放大倍数等于组成它的各级电路电压放大倍数之积。其输入电阻是第一级的输入电阻，输出电阻是末级的输出电阻。在求解某一级的电压放大倍数时应将后级输入电阻作为负载。我们经常听广播，当我们选台时其实是对不同的频率的信号进行选择，对信号的选择这时我们就要用到多级低频电压放大器的实现。根据所选信号的频率范围可分为低通、高通、带通、带阻。这其中带通是允许每一段频带范围内的信号通过，而将此频带以外的信号阻断，而消除高频段和低频段的干扰和噪声，经常用与抗干扰设备的组成中。

由于多级放大倍数等于各级放大倍数之积算出所需要的电路，并通过对设计的电路图经过Multisim仿真运行后，得到了放大倍数大于600倍，频率大于10KHz的符合要求的高频输出波，因此可以确定此次电路设计可以满足要求。

关键词：多级放大滤波

目录

第1章设计任务与要求......................错误!未定义书签。第2章方案与论证. (1)

第3章设计电路图.......................错误!未定义书签。第4章调试分析.. (3)

第5章结论与心得 (4)

参考文献 (5)

第1章设计任务与要求

课程设计名称：多级低频电压放大器

题目要求：

1. 要求电压放大倍数：| A u|≥600

2. 输出电压峰峰值: U p-p≥10V ( R L=1KΩ)

3. 输入输出阻抗: R i≥100KΩ, R o≤50Ω

4.通频带: ≥10KHz

电路可以采用分立器件，也可以选用运算放大器。运放供电电源既可以采用单电源也可以选用双电源。

设计目的：

（1）熟悉电子仪器的正确使用；

（2）学会通过multisim软件中电路的安装与调试；

（3）查询相关资料，培养学生独立分析解决问题能力；

（4）运用模电课本中相关课程所学到的理论知识去独立完成课题设计；

第2章方案与论证

1. 运算放大器是最早应用于模拟信号的运算电路。其作用主要是用于电路的放

大，本次课程设计多级低频电压放大器，主要采用运算放大器来实现。

2. 高通滤波器。采用的是高通滤波器对频率的限制，通带宽度高于10kHz，

f0=10kHz，根据公式可得f0=1/6.28RC为固定值，然后定C，求R。

3. 运算放大主要采用反相比例运算电路的二级放大，第一级放大倍数为7倍，

第二级放大倍数为100倍。放大倍数A u= A u1*A u2, A u=-R f /R1，R2= R1 //R f；

通过计算算出所需要的电路。

4. 计算的主要元件参数：

R1=1Ω，R2=100kΩ，R3 =87.5 kΩ，R4 =0.99 kΩ，R5 =700 kΩ，R6 =1 kΩ，R7 =100 kΩ，C1 =15.9uF输入输出电阻大小满足设计要求。

5.电路设计：a、设计信号发生器为10mV，100kHz的正弦交流电，通过滤波器，

得到正常放大，观看波形，计算放大的倍数；b、设计信号发生器为10mV,4kHz 的正弦交流电，通过滤波器，观看波形，计算放大倍数。

图2.1 基本原理框图

第3章设计电路图

图3.1 设计电路图

如图所示：最左端是一个信号发生器，与其连接的是一个由电容C

1与R

1

组成的

高通滤波器，然后U

1与U

2

是两个反相比例运算电路，U

2

的输出与滤波器相接，通过

观察示波器的波形与放大倍数，得到结果。

第4章调试分析

a.设计信号发生器为10mV，100kHz的正弦交流电，通过滤波器，得到正常

放大，观看波形，计算放大倍数。

图4.1 正常放大波形

当频率处于100kHz,大于等于10k Hz，电压得到正常放大，放大倍数A u=6.968V/10mV=696.8大于600，满足设计的要求。

b.设计信号发生器为10mV,4kHz的正弦交流电，通过滤波器，观看波形，计算放大倍数;

图4.2 信号发生器

图4.3不能正常放大的波形

由于滤波作用当频率处于4kHz时，A u=2.145V/10mV=214.5小于600，得不到正常放大。

综合分析：当频率处于高于10kHz时，放大倍数大于600，得到正常放大，当频率处于低于10kHz时，放大倍数小于600，得不到正常放大，设计的多级低频电压放大器符合设计要求。

第5章结论与心得

本次设计熟悉了运算放大器的功能及特点，更进一步了解了二极管等元件的性能特点等，也更加熟悉了各个元件之间的搭配应用。

对于输出电压峰值调节，可以通过一个可调节的V CC来取代，从而实现对峰值的调节。本次设计的最终结果与预期结果相差在允许范围内。只是因为各个元件的具体值比较难以得到，使得计算出的各个元件的数值有一定的误差，但总体来说误差也在允许范围内。

在本学期开设《模电》这门学位课的基础上，这次小学期我们做了模电仿真电路实验。这门学科属于电子电路范畴，与我们的专业有密切联系，主要是理论方面的问题。将所学知识实践、探索，才能对模电知识有更深的认识。

在这几天学习中，虽然到处查资料，问同学，但是我从中学到了许多东西，不仅巩固了以前所学的书本上的知识，而且还学到了许多书上没有的东西，同时也提高了我的动手操作能力，锻炼实践能力。

拿到题目后，我都不知道是干啥用的，不知该如何下手，然后在模拟仿真过程中也遇到了许多问题，不知该如何运用该软件，后来我上网查资料，加上同学的帮助，最后终于使理论值与仿真结果相符合。

回顾这次课程设计，从理论到实践，在这几天里，我从中学到了许多东西，通过这次实践，让我进一步明白独立自主能力的重要性，所以说实践是很重要的，以后的生活学习都要学会实践。

参考文献

[1] 康华光. 电子技术基础[M]. 北京高等教育出版社.2008.

[2] 杨素行. 模拟电子技术基础简明教程[M]. 清华大学电子学教研组.2006.

[3] 余孟尝. 数字电子技术基础简明教程[M]. 清华大学电子学教研组.2011.