两级放大器的设计

两级放大器的设计

摘要：两级放大器在实际生活中有着非常重要的作用，它可以把我们生活中需要的信号进行放大来便利人们的生活。在生活中有着非常广泛的应用。该设计是两级放大器的设计，首先是对设计方案的选择和设计，详细分析了两级放大器的所需数据，然后在multisim中选择所需的元器件来进行电路的设计。通过改变电路的电压来进行动态的分析。仿真结果表明：在电路中输入的电压在第二级放大器的输出端可以准确的看到放大了1000倍，实现了题目的要求。

关键词：两级放大器；电路仿真；设计

目录

1.设计任务与要求

2.方案设计与论证

3.单元电路的设计与仿真

3.1第一级放大器的设计

3.2第二级放大器的

3.3桥式整流电源的设计

4.总电路设计及其仿真调试过程

4.1总体电路的设计

4.2仿真结果及其分析

5.结论和心得

6.参考文献

1.设计任务与要求

（1）中频带电压的放大增益1000

（2）通频带30HZ—30KHZ

（3）输出电阻10

（4）输入电阻20K

（5）负载电阻20K

（6）最大不失真输出电压5V

（7）用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计所需的正负直流电源

2.方案的设计与论证

两级放大器的设计具有组装简单，调试方便，工作稳定的实验电路。设计中包括电源输入电路，一级同相放大电路，二级反相放大电路三部分。

电路原理图如下图2.1所示：

图2.1 两级放大器电路原理

由设计与要求可以知道，两级放大器设计的实验主要分为三部分，即对于电源输入信号和第一级放大电路，第二级放大电路的设计。进过分析，电源输入信号电路是桥式整流滤波集成稳压块所设计出来

的正负直流电源。第一级放大电路可以是由同相放大电路的组成，第二级放大电路是由反相放大电路所组成。

由于所需要的电压放大倍数是1000，而同相放大器的电压放大倍数在1—100之间，反相放大器的电压放大倍数在0.1—100之间，因此放大1000倍的设计就可以使用这两个放大器来实现。

因为设计初稿有很多东西都是借鉴书上或者网站上的东西，Multisim 则是第一次接触的仿真软件，因此有的某些电器元件只能够使用Multisim 中所有的。比如采用函数信号发生器来代替交流电压源。

主要的参考元器件：LM741CH、TS＿POWER、桥式整流电路、电阻和电容若干

3.单元电路的设计与仿真

3.1桥式整流电源的设计

因为在电路中需要的±12的直流电源，而输入电源则是普遍的220V交流电源，因此需要桥式整流电源来把电网电压变为能够加载在负载上的±12V的电压源。

下图 3.1.1为桥式整流电路的仿真结构图

图 3.1.1 桥式整流电路的仿真结构图

设计的原理如下图3.1.2所示：

图3.1.2 整流电路原理图

电源变压器：将交流电网电压变为合适的交流电压。

整流电路：将正负交替的交流电压变为单方向的脉动的直流电压。滤波电压：将脉动直流电压转换为平滑的直流电压。

稳压电路：清除电网波动和负载变化的影响，保持输出电压的稳定性。

3.2第一级同相放大器

放大器是放把输入的微小信号放大的电路，第一级同相放大器的放大倍数进过分析最终设定为放大10倍。

（1）图3.2.1为同相放大器的电路结构图：

图3.2.1 同相放大器电路结构图

其中

R1：输入电阻

R f：反馈电阻，引入负反馈

R2：平衡电阻，要求 R2=R1//R f

（2）电压放大倍数：Au=1+（Rf/R₁）

以下图3.2.2为第一级同相放大器的仿真结构图

图 3.2.2 第一级同相放大电路仿真结构图此时实际电路中所需要的电阻值如下：

KΩ

=KΩ=KΩ==+

==

2002220设：//1111f1

111

f p p f i

o U

R R R R R R R R U U A

下图

3.2.3为示波器所示的仿真结果图

图3.2.3 第一级示波器所示的仿真结果图

分析：从放大器的输入端输入频率为1KHz 幅度Uim=5mV 的交流信号，用示波器在放大器的输出端测出输出电压的幅值Uo1m ，根据Uim 与Uo1m 算出该级电压放大倍数Au1电压增益Au1=10，以降低放大电路的信噪比。观察波形图可知，输入电压与输出电压同相位，输出电压幅值为输入电压幅值10倍，因而稳定了输出电压，增益也达到了要求。

此时第一级的幅频特性曲线如下图3.2.4所示：

图3.2.4第一级放大器的幅频特性曲线

3.3 反相放大电路

因为第一个放大器电路的放大倍数已经被规定为10倍，因此第二级反相放大电路中的放大倍数因该为100被才会符合设计要求中的1000倍。

（1）下图3.3.1为反相放大器的电路结构图：

图3.3.1 反相放大器电路结构图

如图所示，此图为反相放大器的电路图，

R1：输入电阻

R f：反馈电阻，引入电压并联负反馈

R2：平衡电阻，要求 R2=R1//R f

（2）电压放大倍数：f o

vf i i

R V A V R =

=- V 0和V i 成比例关系，比例系数为-R f /R i ，负号表示V 0和V i 反相比例系数的数值可以是大于、等于或小于1的任何值。

下图3.3.2为第二级反相放大器的电路仿真结构图

图

3.3.2 第二级反相放大器电路仿真结构图

此时实际电路中的电阻值为：

KΩ=KΩ

=KΩ==-

==

10001010设：//2222

221

o u f p f p f

i R R R R R R R R U U A 图3.3.3 为第二级示波器所示仿真结果图