小信号多级放大电路设计-模电课程设计报告

机械与电气工程学院

《模拟电子技术》课程设计报告

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指导教师：

课题名称：小信号多级放大电路设计

一、设计目的

1．通过本课程设计，掌握晶体管放大电路工作原理。

2．熟悉简单模拟电路的设计方法和主要流程。

3．学习模拟电路的制作与调试方法。

二、设计要求

1．输入电压：Vi p-p =30mV。

2．输入电阻:10k～40k。

3．频率特性:100HZ～100kHZ。

4．总谐波失真度（THD）≦3%。

5．供电电压：15V。

6.电压增益：100倍。

7．全部用分立元器件组成，不得使用集成运算放大器等集成电路。核心部分必须包含两级共射放大电路，耦合方式自选，在确保指标的前提下可自行添加其他电路。

8. 所有元器件必须为标准件，且平均每级电路中包含的电位器个数不得超过1个（其中指标为增益可调的电路，每个电路的电位器总个数可增加1个）,最多不超过3个。

三、方案设计

1．负反馈的类型

在输出端，取样方式分为电压取样（电压反馈）和电流取样（电流反馈），在输入端，比较方式分为串联比较（串联反馈）和并联比较（并联反馈）。因此负反馈放大电路有四种类型：电压串联、电压并联、电流串联、电流并联。

2．负反馈对放大电路性能的影响

（1）引入负反馈使增益下降

闭环增益表达式为

=A/(1+AF)

A

f

其中D=1+AF为反馈深度。深度负反馈D>>1条件下

A

f

≈1/F

(2)负反馈提高增益的稳定性易得:

d A

f / A

f

=d A/(1+AF)*A=d A/D*A

上式表明，反馈越深，闭环增益的稳定性越好。（3）负反馈对输入电阻和输出电阻的影响

串联负反馈使R

i 增加，并联负反馈使R

i

下降。程度取决于反馈深度：

R if =（1+AF）R

i

（串联负反馈）

R if = R

i

/（1+AF）（并联负反馈）

电压负反馈使R

o 下降，电流负反馈使R

o

增加。程度上取决于反馈深度：

R of =（1+AF）R

o

（电流负反馈）

R of =R

o

/(1+AF) (电压负反馈)

（4）负反馈展宽频带

基本放大电路高、低频响应均只有一个极点时，闭环上、下限截止频率为：

f Hf =(1+AF)f

H

f Lf =f

L

/(1+AF)

3.方案确定

输入电阻：10k～40k，分析可知电路具有输入电阻较大的特点，则电路第一级要引入共集电路提高输入电阻。输出电阻：<1k，不是太小，则输出级不需要引入共集电路。电压增益：100倍，且题目要求必须要有两级共射电路，则电路分为两级共射放大。频率特性:100HZ～100kHZ，每一级的电容耦合，本来用10uF,但是通频带在仿真的时候下限只能达到290HZ，上限能达到4.5MHZ。所以用47uF电容耦合，能展宽通频带。

四、电路设计

设计电路图如图1所示

图1放大电路原理图

电路由三级放大电路构成，分别为Q1,Q2,Q3,,每级和输入输出端用电容

C3,C4,C5,C10耦合。下面分别分析。

第一级Q1放大电路，即跟随器。R16和R17为Q1提供基极偏置，R18作为发射极电阻。该级作为输入级，一方面能提供很高的输入电阻，一方面有很小的输出电阻，对后面放大电路没有影响。

第二级Q2放大电路。R1和R2为Q2提供基极偏置，R4和R5为发射极电阻，C8为R5的旁路电容（能通过储存电荷抑制电压降并在有电压尖峰产生时放电，消除电源电压的波动），R4为射极反馈电阻，R3为集电极电阻。

第三级Q3放大电路。R6和R7为Q3提供基极偏置，R9和R14为发射极电阻，C7为R14的旁路电阻，R9为射极反馈电阻，R8为集电极电阻。

下面分析电路中的反馈部分。首先根据设计要求，电路要稳定增益，并且具有较高输入电阻和较低输出电阻。因此不需要引入深度负反馈，且类型为电压串联负反馈。由于开环增益A是闭环增益A

的（1+AF）倍，开环增益比较大，，

f

其中输入级提供大的输入电阻，后两级提供足够高的开环增益。从第三级的集电极输出反馈到第二级的射极，用电阻作为反馈。其反馈系数

F≈R15/(R15+R10)

因此由负反馈条件有闭环增益

≈1/F≈1+R4/R15

A

f

为得到A

f

=100, R4尽量的小使第二级的开环增益提高。五、元器件使用列表

电位器：104*1 501*1 504*1

电阻：51Ω*2 1k*2 3k*1 3.6k*1 6.8k*1 10k*2 510k*2 三极管：2N3904*3

瓷片电容：104*1

电解电容：10uF*5

电解电容：47uF*2

六、电路仿真

1、闭环增益

A f =U

o

/U

i

图2中频仿真图

频率在1KHZ，输入为30mv正弦波下，闭环输出为3v，失真度为0.527%<=3%，

A f =U

o

/U

i

=3000/30=100，符合设计要求。