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第3章多级放大电路本章学习要求●掌握多级放大电路电压放大倍数的计算；互补对称功率放大电路的工作原理；差动放大电路的工作原理及输入输出方式。
●掌握集成运算放大器的性能特点。
●掌握反馈极性和类型的判别方法。
●理解差模放大倍数和共模抑制比的概念。
●了解多级放大电路的耦合方式和频率特性；功率放大电路的特点和交越失真；负反馈对放大电路性能的影响。
几乎在所有情况下，放大电路的输入信号都很微弱，一般为毫伏或微伏级，输入功率常在1mW以下。
从单级放大电路的放大倍数来看，仅几十倍到一百多倍，输出的电压和功率都不大。
为推动负载工作，必须由多级放大电路对微弱信号进行连续放大，方可在输出端获得必要的电压幅值或足够的功率。
一般多级放大电路的组成如图3-1所示。
小信号放大电路功率放大电路图3-1 多级放大电路的组成方框图根据信号源和负载性质的不同，对各级电路有不同要求。
各级放大电路的第一级称为输入级（或前置级），一般要求有尽可能高的输入电阻和低的静态工作电流，后者以减小输入级的噪声；中间级主要提高电压放大倍数，但级数过多易产生自激振荡；推动级（或称激励级）输出一定信号幅度推动功率放大电路正作；功率放大电路则以一定功率驱动负载工作。
本章介绍多级放大电路的耦合方式和分析方法；差动放大电路及功率放大电路的组成和工作原理；集成运算放大器的基本结构和主要参数；负反馈的概念、反馈极性及类型的判别以及负反馈对放大电路性能的影响。
电子技术基础 48 3.1 多级放大电路的耦合方式在多级放大电路中，每两个单级放大电路之间的联接方式称为耦合。
耦合方式有阻容耦合、变压器耦合和直接耦合三种。
阻容耦合和变压器耦合只能放大交流信号。
直接耦合既能放大交流信号，又能放大直流信号。
由于变压器耦合在放大电路中的应用已经逐渐减少，所以本节只讨论阻容耦合和直接耦合两种耦合方式。
3.1.1 阻容耦合放大电路1．阻容耦合放大电路的特点阻容耦合放大电路的各级之间通过耦合电容及下级输入电阻联接。
实验报告 多级级联放大器的研究一、实验目的1、掌握用仿真软件研究多级负反馈放大电路；2、学习集成运算放大器的应用，掌握多级级联运放电路的工作特点；3、研究负反馈对放大电路性能影响，掌握负反馈放大器性能指标测试方法。
二、实验原理实验用电路图如下：实验原理图在电子电路中，将输出量的一部分或全部通过一定电路形式作用到输入回路，用来影响其输出量的措施称为反馈。
若反馈使得净输出量减小，称之为负反馈；反之，为征反馈。
引入交流负反馈之后，可以大大改善放大电路多方面性能：提高放大电路的稳定性、改变输入、输出阻抗、展宽通频带、减小非线性失真等。
实验电路图1由两级运放构成的反相比例运算器组成，在末级的输出端引入了反馈网络f C 、2f R 和1f R ，构成了交流电压串连负反馈。
放大器的基本参数开环参数：将反馈支路的A 点与P 点断开、与B 点连接，便可得到开环时的放大电路。
由此可测出开环时放大电路的电压放大倍数V A 、输入电阻i R 、输出电阻o R 、反馈网络的电压反馈系数V F 和通频带BW ，即1'(1)o Vii ii No o L of Vo H L V A V V R R V V V R R V V F V BW ff ⎧=⎪⎪⎪=⎪-⎪⎪⎪=-⎨⎪⎪⎪=⎪⎪=-⎪⎪⎩式中，N V 为N 点对地的交流电压；'o V 为负载开路时的输出电压；f V 为P 点对地的交流电压；H L f f 和分别为放大器的上下限频率。
闭环参数：通过开环时放大电路的电压放大系数V A 、输入电阻、输出电阻、反馈网络的电压反馈系数和上下限频率，可以计算求得多级级联负反馈放大电路的闭环电压放大倍数、输入电阻、输出电阻和通频带的理论值。
测量负反馈电路的闭环特性时，应将负反馈电路的A 点与B 点断开、与P 点相连以构成反馈网络。
此时需适当增大输入信号，使输出电压达到开环时的测量值，然后分别测出各量值的大小并与理论值比较找出误差的原因。
模电设计多级放⼤器前⾔ (2)第⼀章放⼤器的概述 (2)1.1多级放⼤器的功能 (2)1.2.2设计任务及⽬标 (2)1.2.3主要参考元器件 (3)第⼆章电路设计原理与单元模块 (3)2.1设计原理 (3)2.2设计⽅案 (4)2.3单元模块 (6)第三章安装与调试 (6)3.1电路的安装 (6)3.2电路的调试 (7)第四章实验体会 (7)结论 (7)致谢 (7)参考⽂献 (8)附录 (8)前⾔电⼦技术电路课程设计是从理论到实践的⼀个重要步骤，通过这个步骤使我们的动⼿能⼒有了质的提⾼，也使我们对电路设计理念的认识有了质的飞跃。
本课程设计是对放⼤器对电压放⼤的基本应⽤，我们设计的⼆级低频阻容耦合放⼤器严格按照实验要求设计，能够充分满⾜的电压放⼤倍数、频带宽、输⼊输出电阻等实验要求的性能参数，这次课程设计让我们了解了类似产品的部原理结构。
设计时我和搭档设计了⼆级三极管放⼤电路、可变放⼤倍数的⼆级运算放⼤器电路等多种⽅案，由于考虑到器材的限制，我们最终采⽤了最为简洁的两级运算放⼤器电路，实现了⽤最少的元器件实现要求功能。
第⼀章放⼤器的概述1.1多级放⼤器的功能随着科技的进步，电⼦通讯产品越来越多的进⼊⼈们视野，⼩到⽿机⼿机收⾳机，⼤到⼤型雷达都要利⽤到信号放⼤器，可以说信号放⼤器是现代通讯设备的核⼼器件之⼀，⽽多级放⼤器⼜是⼀级放⼤器的推⼴，可以克服单级放⼤器放⼤倍数不够等诸多问题。
耦合形式多级放⼤电路的连接，产⽣了单元电路间的级联问题，即耦合问题。
放⼤电路的级间耦合必须要保证信号的传输，且保证各级的静态⼯作点正确。
直接耦合——耦合电路采⽤直接连接或电阻连接，不采⽤电抗性元件。
直接耦合电路可传输低频甚⾄直流信号，因⽽缓慢变化的漂移信号也可以通过直接耦合放⼤电路。
电抗性元件耦合——级间采⽤电容或变压器耦合。
电抗性元件耦合，只能传输交流信号，漂移信号和低频信号不能通过。
根据输⼊信号的性质，就可决定级间耦合电路的形式。
目录一放大电路基础 (2)1.1 放大的概念和放大电路的基本指标 (2)1.2第一种类型的指标： (2)1.3 第二种类型的指标： (4)1.4 第三种类型的指标： (4)二基本放大电路 (5)2.1 BJT 的结构 (5)2.2 BJT的放大原理 (6)三、多级放大电路 (7)3.1 多级放大电路概述 (7)3.2 耦合形式 (8)3.3 直接耦合放大电路的构成 (9)3.4放大电路的静态工作点分析 (10)3.5 设计电路的工作原理 (11)四设计总结 (12)五参考文献 (12)一放大电路基础1.1 放大的概念和放大电路的基本指标“放大”这个词很普遍，在很多场合都会发现放大的现象的存在。
比如，利用放大镜使微小的物体出现较大的形象，这是光学中的放大现象；利用杠杆能用较小的力移动重物，这是力学的放大现象；等等一些。
我们可以看见它们的一个共同点，它们都是把原物中的差异的程度放大了。
因此，所谓放大就是对差异的程度或变化量而言的。
这是我们要注意的第一点。
同时，我们可以发现，它们之间还存在着一个重要的差别。
经放大镜放大后的影像，其亮度比原来的要弱；利用杠杆得到较大的力，然而物理移动的距离要比加力点经过的距离短。
可见，这几种放大现象都是遵守能量守恒原则。
总之，得到了较大的功率。
我们首先要先定性看什么样的放大电路时比较好的。
希望不失真，最大能输出多少功率等等。
这些都应该是衡量放大电路性能的标准。
性能指标可以分为3种类型：第一种是对应于一个幅值已定、频率已定的信号输入时的性能，这是放大电路的基本性能。
第二种是对于幅值不变而频率改变的信号输出时的性能。
第三种是对应于频率不变而幅值改变的信号输入时的性能。
1.2第一种类型的指标：a.放大倍数放大倍数是衡量放大电路放大能力的指标。
它定义为输出变化量的幅值与输入变化量的幅值之比，有时也称为增益。
虽然放大电路能实现功率的放大，然而在很多场合，人们常常只关心某一单项指标的放大的倍数，比如电压或者电流的放大倍数。
模拟电子技术课程设计多级低频组容耦合放大器文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）电子技术课程设计实验报告基于Multisim10的电子电路设计与仿真学院: 计算机与通信工程学院班级：通信1002姓名：学号： 4指导老师：陈勇设计时间：目录课题二：（选做实验）多级低频组容耦合放大器1.设计任务和设计要求-----------------------------------------72.设计思路与电路结构-----------------------------------------73.设计方案--------------------------------------------------------74.电路工作原理及计算过程-----------------------------------105.波形仿真结果-------------------------------------------------156.设计存在的缺陷-----------------------------------------------157.参考文献--------------------------------------------------------15课题二：多极低频阻容耦合放大电路1.设计任务与要求:(1)设计任务：设计多级阻容耦合放大电路(2)设计要求:a、输入正弦信号有效值U i=10mV，信号源内阻为50 Ω，工作频率f=30Hz~ 30KHz；b、输出电压有效值U o≥1V；c、输出电阻Ro≤10 Ω；d、输入电阻Ri ≥20KΩ；e、温度变化时，开环Au/ Au =10%；闭环Auf/ Auf ≤1%。
2.设计思路a、引入负反馈，确定反馈深度b、确定放大电路级数c、确定每一级电路组态和电压放大倍数3.设计方案与电路结构从设计指标要求看，设计该放大电路主要解决的问题是电压放大倍数及其稳定性、输入电阻、输出电阻等等，由于通频带要求不高，比较容易达到，设计时可以暂不考虑。
机械与电气工程学院《模拟电子技术》课程设计报告课题名称多级放大电路1 设计任务1 基本功能（1）设计一个多级放大运算器，以差分运放、电压跟随器和有源负载为核心的放大器，使用分立原件三极管、电阻实现电压放大，使用电压跟随器减小输出电阻，增大负载能力，配合电容进行信号滤波，进而实现输出稳定、放大、不失真的波形。
（2）用multisim进行仿真，通过调试完成放大功能。
对所设计的电路进行连线、测试，分析是否达到设计要求。
（3）了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。
2 设计原理（1）在实际的电子设备中，为了得到足够大的放大倍数或者使输入电阻和输出电阻达到指标要求，一个放大电路往往由多级组成。
多级放大电路由输入级、中间级及输出级组成.于是，可以分别考虑输入级如何与信号源配合，输出级如何满足负载的要求，中间级如何保证放大倍数足够大。
各级放大电路可以针对自己的任务来满足技术指标的要求.多级放大电路的设计采用四级结构。
放大器主要由三个部分组成：差压放大器，恒流源共射级放大器，射级跟随器输出。
其中差分放大器主要用于提高输入阻抗。
恒流源共射级放大级主要用于放大信号，实现电压的放大。
射级跟随器用于降低输出阻抗，增强负载能力。
（2）集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。
当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。
在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。
（3）理想运算放大器特性，在大多数情况下，将运放视为理想运放，就是将运放的各项技术指标理想化，满足下列条件的运算放大器称为理想运放。
（4）理想运放在线性应用时的两个重要特性输出电压UO与输入电压之间满足关系式UO＝Aud（U+－U－）由于Aud=∞，而UO为有限值，因此，U+－U－≈0。
即U+≈U－，称为“虚短”。
（2）由于ri=∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即IIB＝0，称为“虚断”。
电路中的多级放大器设计与分析介绍：电路中的多级放大器是在电子设备中常见的一种电路结构。
多级放大器可以将电信号放大到理想的程度，以满足对信号处理的需求。
本文将探讨多级放大器的设计与分析。
一、多级放大器的原理与结构多级放大器由多个放大级组成，每个放大级都能够将输入信号放大。
多级放大器一般是由级联的增益电路组成，每个级别的增益叠加使得整个电路的增益更大。
二、多级放大器的设计要点1. 选择合适的放大器类型：根据不同的需求可以选择不同类型的放大器。
常见的选择包括共射放大器、共基放大器、共集放大器等。
2. 确定电路增益：在设计多级放大器时，需要考虑整个电路的总增益。
通过计算每个级别的增益以及级联时的增益叠加，可以得到整个电路的总增益。
3. 确定电路稳定性：多级放大器中的每个级别都会引入一定的相移和相位延迟，这可能导致电路不稳定。
设计时需要考虑如何抵消或降低相移和相位延迟的影响，以保持整个电路的稳定性。
三、多级放大器的分析方法1. 构造增益-频率响应曲线：通过优化不同级别的放大电路，可以得到每个级别的增益-频率响应曲线。
通过观察这些曲线，可以找到电路在不同频率下的增益特性，进而对电路进行调整和优化。
2. 频率补偿：多级放大器中的每个级别都可能引入不同的频率衰减。
可以通过添加补偿电路或通过改变元件参数来调整频率响应，以提高整个电路的平坦度。
3. 相位裕度：多级放大器中的相位变化可能导致信号失真或干扰。
在设计和分析过程中，需要探索相位裕度并进行调整，以确保信号的准确传输。
四、多级放大器的应用领域多级放大器广泛应用于各种电子设备中，如音响系统、通信设备和放大器电路等。
其中，音响系统中的前级放大器用于信号处理与放大，而后级放大器则负责驱动扬声器。
结论：多级放大器是电路设计中常见的一种结构，通过合理的设计与分析，可以实现对信号的放大和处理。
掌握多级放大器的设计要点和分析方法，对电子工程师来说是非常重要的。
通过不断探索和优化，可以进一步提高多级放大器的性能，满足不同应用领域的需求。
前言 (2)
第一章放大器的概述 (2)
1.1多级放大器的功能 (2)
1.2.2设计任务及目标 (2)
1.2.3主要参考元器件 (3)
第二章电路设计原理与单元模块 (3)
2.1设计原理 (3)
2.2设计方案 (4)
2.3单元模块 (6)
第三章安装与调试 (6)
3.1电路的安装 (6)
3.2电路的调试 (7)
第四章实验体会 (7)
结论 (7)
致谢 (7)
参考文献 (8)
附录 (8)
前言
电子技术电路课程设计是从理论到实践的一个重要步骤，通过这个步骤使我们的动手能力有了质的提高，也使我们对电路设计理念的认识有了质的飞跃。
本课程设计是对放大器对电压放大的基本应用，我们设计的二级低频阻容耦合放大器严格按照实验要求设计，能够充分满足的电压放大倍数、频带宽、输入输出电阻等实验要求的性能参数，这次课程设计让我们了解了类似产品的内部原理结构。
设计时我和搭档设计了二级三极管放大电路、可变放大倍数的二级运算放大器电路等多种方案，由于考虑到器材的限制，我们最终采用了最为简洁的两级运算放大器电路，实现了用最少的元器件实现要求功能。
第一章放大器的概述
1.1多级放大器的功能
随着科技的进步，电子通讯产品越来越多的进入人们视野，小到耳机手机收音机，大到大型雷达都要利用到信号放大器，可以说信号放大器是现代通讯设备的核心器件之一，而多级放大器又是一级放大器的推广，可以克服单级放大器放大倍数不够等诸多问题。
耦合形式多级放大电路的连接，产生了单元电路间的级联问题，即耦合问题。
放大电路的级间耦合必须要保证信号的传输，且保证各级的静态工作点正确。
直接耦合——耦合电路采用直接连接或电阻连接，不采用电抗性元件。
直接耦合电路可传输低频甚至直流信号，因而缓慢变化的漂移信号也可以通过直接耦合放大电路。
电抗性元件耦合——级间采用电容或变压器耦合。
电抗性元件耦合，只能传输交流信号，漂移信号和低频信号不能通过。
根据输入信号的性质，就可决定级间耦合电路的形式。
零点漂移是三极管的工作点随时间而逐渐偏离原有静态值的现象。
产生零点漂移的主要原因是温度的影响，所以有时也用温度漂移或时间漂移来表示。
工作点参
数的变化往往由相应的指标来衡量。
一般将在一定时间内，或一定温度变化范围内的输出级工作点的变化值除以放大倍数，即将输出级的漂移值归算到输入级来表示的。
本设计主要完成：实验要求电压放大倍数大于100倍，实际参数200倍，频带要求为：30Hz~30KHz，实际参数20Hz~150KHz，要求输入电阻大于20千欧，实际为23千欧，要求输出电阻均低于10欧，实际为8欧。
1.2设计任务及要求1.2.1基本要求（1）电压放大倍数大于100倍；（2）电路的频带为：30Hz~30KHz；（3）输出电阻大于20千欧； (4)输出电阻小于10欧；
1.2.2设计任务及目标
（1）综合运用相关课程所学到的理论知识去独立完成课题设计；
（2）通过查询相关资料，培养学生独立分析解决问题能力；
（3）学会电路的安装与调试；
（4）熟悉电子仪器的正确使用；
（5）学会撰写课程设计的总结报告；
第二章电路设计原理与单元模块
2.1设计原理
直接耦合放大电路的构成
直接耦合或电阻耦合使各放大级的工作点互相影响，这是构成直接耦合多级放大电路时必须要加以解决的问题。
(1) 电位移动直接耦合放大电路
如果将基本放大电路去掉耦合电容，前后级直接连接，如图07.02所示。
于是VC1=VB2 VC2= VB2+ VCB2＞VB2（VC1）这样，集电极电位就要逐级提高，为此后面的放大级要加入较大的发射极电阻，从而无法设置正确的工作点。
这种方式只适用于级数较少的电路。
图07.02 前后级的直接耦合
(2) NPN+PNP组合电平移动直接耦合放大电路
级间采用NPN管和PNP管搭配的方式，如图07.03所示。
由于NPN管集电极电位高于基极电位，PNP管集电极电位低于基极电位，它们的组合使用可避免集电极电位的逐级升高。
图07.03 NPN和PNP管组合
考虑到放大倍数要求不是很高，两级基本就可以满足要求，二级低频阻容耦合放大器参考方案方框图如图2-1所示，它包括信号发生器、第一级、第二级、示波器。
第一级第二级在电路中用芯片LM324N完成
二级低频阻容耦合放大器方框图
2.2设计方案
考虑到课程设计要求主要是放大信号，可以采用三极管或运算放大器，我和搭档共设计出三套方案：
方案一：采用三级管对信号放大的原理，设计了如下图所示的二级低频阻容耦合放大电路，通过改变各电阻的相应阻值可以改变二级放大电路的放大倍数。
方案二：采用运算放大器的放大功能，设计了如下图所示的二级低频阻容耦合放大电路，在第二级运算放大器上接一个滑动变阻器，可以有效的调节运算放大器的放大倍数。
方案三：下图所示电路为方案二的删减版，也可以说是改良版，也是我们在本课程设计中所采用的方案，它相对于方案一优点在于集成度较高，相对于方案二更为简洁，但放大倍数固定，也能满足实验设计要求
在实际焊接中，我们采用LM324N替代两个运算放大器，实现两级放大功能
2.3单元模块
LM324是由四个独立的运算放大器组成的电路。
它设计在较宽的电压范围内单电源工作，但亦可在双电源条件下工作。
本电路在家用电器上和工业自动化及光、机、电一体化领域中有广泛的应用。
其特点如下：（1）具有宽的单电源或双电源工作电压范围；单电源3V~30V，双电源±1.5V~±15V （2）内含相位校正回路, 外围元件少（3）消耗电流小:Icc=0.6mA (典型值, RL=∞) （4）输入失调电压低:±2mV (典型值) 芯片LM324N内部结构由下图所示，
第三章安装与调试
3.1电路的安装
安装时注意以下几点：
（1）遵循先矮后高、先小后大、先装耐热器件的原则；
（2）布线尽量使电源线和地线靠近实验电路板的周边，以起到一定屏蔽作用；
（3）最好分模块安装以便调试检错；
3.2电路的调试
调试时应小心谨慎，电路安装完毕后，首先应检查电路各部分的接线是否正确，检查电源、地线、元器件的引脚之间有无短路，器件有无接错，再接入电路所要求的电源电压，观察电路中各部分有无异常现象，如果出现异常，应立即关闭电源，排除故障后重试。
第四章实验体会
本次实验是迄今为止本人觉得意义最大也是收获最大的一次实习，身为电子信息科学与技术的学生，设计是将来我们必需的技能，是生存立业的根本，而此次实习恰恰给我们提供了一个应用自己所学知识的平台，使我们的书本知识不再只是局限于大脑而是用于实践。
从理论设计到仿真软件的仿真，之后又经历了方案的确定，实验器材的领取，电路的焊接以及不断地调试直至成功。
这些过程都需要我们积极动手动脑，借鉴书本知识，联合自己的电路图予以分析。
本次实验设计可以说是对于以往所学的一次检测，过程不可谓不辛苦，收获不可谓不丰厚。
本次实验设计，最重要的环节还是设计，设计的成功是实验成功的基础。
所以设计环节必需积极动脑，动手，查阅相关资料，以求设计成功。
前面的电路设计很令人头疼，而后面的焊接与调试则是真正考验一个人的耐心的过程。
我组的实验电路相对并不是很复杂，仿真也相当的成功，但是从古至今就有一个不变的真理，理论与实践是有差距的……果不其然，电路的调试过程反复碰壁，预期的结果不仅出不来，甚至一点像样的波形也没有。
最终通过改变实验仪器的接法和更换更精确的实验仪器，终于实验成功。
这之中的过程相当磨砺人的耐心。
做好本次实验的前提就是对于书本知识掌握较熟练，这样才能对出现的问题做出一定的分析和解决。
此次课程设计也离不开老师耐心指导，辛勤指教，老师在百忙之中抽出时间来对我们进行反复指导，很感谢老师。
结论
本次设计主要通过分级放大思想逐步达到实验设计所需的要求。
电路分为两级放大模块。
分别由一块LM324N运算放大器进行放大。
调整函数信号发生器的频率和电压，产生相应的正弦波信号，两个预算放大器将信号放大一百倍以上。
双踪示波器分别接入放大电路的输入与输出端，经过调整呈现对应输入输出的正弦波形。
至此，本次实验完成所有任务和要求
致谢
感谢我们的指导老师这段时间对我们的悉心辅导，我们所有人的预期结果与张老师的指导是分不开的，每当我们遇到问题向老师求助时，老师总是细心分析，为我们讲解什么地方出现了问题，在外界条件上给了我们很大的便利。
我组在调试过程中遇到了不少麻烦，老师为我们作了指导并交给我们检测的电路的方法，我组成员对其很是感激。
同时感谢实验室老师对我们的实验活动很配合，百忙
之中为我们抽调仪器，提供原件器材。
参考文献
《电子电路基础》谢清人民邮电出版社1999 第一版《数字电子技术基础》阎石高等教育出版社2001 《电子电路基础》童诗白高等教育出版社1995 第二版《电子技术课程设计指导》高等教育出版社彭介华2002 《电子技术基础（模拟部分）》康华光高等教育出版社
附录
元器件清单。
