13模电课程设计模板两级负反馈放大电路

2014~2015学年第二学期《电子线路CAD》课程设计报告题目：两级负反馈放大电路班级：姓名：指导教师：电气工程系2014年12月《模电课程设计》任务书摘要负反馈又名回馈，指把系统的输出返回到输入端并以某种方式改变输入，进而影响系统功能的过程。

负反馈过程中，输出返回使输出起到与输入相反的作用，使得系统输出与系统目标的误差减小，系统趋于稳定；改变使输出起到与输入相似的作用，使系统偏差不断增大，使系统振荡，可以放大控制作用。

本次的设计原理是利用具有放大特性的原件，如晶体三极管，在它上面加一个微小的电流输入变化会引起较大的输出变化量，在通过负反馈网络求得净输入量的值，用过仿真观察出波形图。

此次的主要设计步骤为：方案设计与论证，回馈方式的原则，电路的确定设计及绘制，以及利用Multisim进行仿真来测试电路的性能指针。

在本次设计中，主要选取晶体三极管、电阻、电解电容等常用的元器件，这也为电路的检测和分析等工作带来了便利。

关键词：负反馈放大器电阻电容目录课程设计报告 (1)模电课程设计任务书 (2)摘要；关键词 (3)目录 (4)第一章方案设计与论证 (5)1．1设计原理： (5)第二章负反馈对放大器各项性能指针的影响 (6)2.1 回馈方式的选择 (6)2.2 电路的确定 (6)2.3 放大管的选择 (6)2.4 电容的选择 (7)第三章单元电路设计与参数计算 (8)3.1 第一级放大电路参数设定 (8)3.2 第二级放大电路参数设定 (9)3.3 总原理图 (10)第四章性能测试与分析 (12)4.1 观测负反馈对放大器输出波形的影响，并测量电压放大倍数 (12)4.2 测量放大电路的频率特性 (14)第五章结论与心得 (17)5.1 实验结论 (17)5.2 心得体会 (17)参考文献 (18)附录 (19)答辩记录及评分表 (20)第1章 方案设计与论证1.1设计原理图1.1 负反馈放大电路的分块图图中的X 表示电压或电流量；箭头表示信号传输的方向；圆圈○表示输入求和，+、- 表示输入信号Xi 与回馈信号是相加（正回馈）、相减 （负反馈）的关系，即放大电路的经输入量为：f i id X -X =X在方块图中定义基本放大电路的放大倍数为：id O X X =A /回馈系数为：O f F X X =/负反馈放大电路的放大倍数（也称闭环放大倍数）：i O f X X =A /第2章 负反馈对放大器各项性能指针的影响负反馈放大电路的电路形式很多，但就基本形式而言，可分为四种：电压串联负反馈，电压并联负反馈，电流串联负反馈，电流并联负反馈。

一个放大器加上一个回馈环节，虽然会损失一部分放大倍数，但对放大器的一系列性能指针有很大的影响和提高。

因此，可以根据实际需要，引入任意形式的负反馈，从而使放大器的性能符合实际要求。

2.1回馈方式的选择根据信号情况来选择回馈方式，当要求放大电路稳定电压输出时，需要选择电压负反馈；当要求放大电路稳定电流输出时，就要采用电流负反馈。

也可以根据电压负反馈减小输出电阻，电流负反馈增大输出电阻来选择是电压还是电流负反馈。

接下来是根据放大电路的输入电阻来选择串联或并联方式，当要求放大电路具有高输入电阻时，应采用串联负反馈；当要求放大电路具有小的输入电阻时，应采用并联负反馈。

2.2 电路的确定1、输入级放大管的静态工作点一般取()2~1,1=A ≤I CE E U m V ,不允许有较的电流，所以输入级应具有高输入电阻，故采用共射放大电路。

2、输出级负载电阻比较大，而且主要是输出电压故采用共集放大电路。

其特点是从信号源获取的电流较小而且带负载能力强。

2.2放大管的选择由于Q2需要输出电流的最大值L LM I =I 2。

为了不产生失真，需要使得,32LM E I ≥I 因此它的射级电流A ≈A ⨯≥I m 34.12m E 。

根据设计要求，通频带较宽：MH Z H Z 100~50，故选用晶体三极管2SC2786，其特性为：频率较高，导通截止特性良好。

2.4．电容的选取由于电容对直流量的容抗无穷大，所以信号源与第一级放大电路、第一级与第二级、第二级与负载之间采用耦合电容连接而没有直流通量通过。

旁路电容可以产生一个交流分路，将混有高频电流和低频电流的交流电中的高频成分旁路掉，把输入信号中的高频噪音作为滤除对象过滤掉高频杂波，故将第一级的射级并联一个旁路电容。

第三章 单元电路设计与参数计算3.1 第一级放大电路的参数设定图3.1 第一级放大电路原理图晶体三极管工作在放大区需要满足的条件为：BE U ＞ON U 且BE CE U U ≥ 在直流通路中，节点B 的电流方程为：BQ R R I +I =I 21为了稳定静态工作点Q ，通常使参数的选取满足BQ R I ≥I 2 (3—1)因此，21R R I ≈I ，B 点电位为：()()CC BQ V R R R U 212+÷≈ （3—2） 式（3-2）表明基极电位几乎仅取决于R 2和R 1对V CC 的分压，而与环境温度无关。

即当温度变化时U BQ 基本不变。

为了提高输入电阻而不致使放大电路的电压放大倍数太低，应取I E1=1mA ，并选择1β=80.故： ()EQ bb be U r r I ++=T /11'1β=300+(1+80)26/1=2.406K Ω因此，第一级电压放大倍数为：()()511111////R r R R U U A be L C I O U ββ++-== （3—3）为了获得高输入电阻，且取501=A u ，取KΩ=0.14R ,代入501=A u ，解得：KΩ=1.53R .根据()EQ E EQ U R R V U =+I =541,1 解得：Ω=235R , 则可选取Ω=205R为了计算2R ，可先求A =≈I =I μβ25.680/5.0/111C B 由此可得()KΩ=I -=24/12B BQ EQ U U R为了确定R1，再根据：()1111C C CC C R R V V +I -=801≈R Ω3.2 第二级放大电路的参数设定图3.2 第二级放大电路原理图为了稳定放大倍数，在电路中引入9R ，取KΩ=0.19R ，由此可求出该级电压放大倍数2u A .因为，,12A =I m B 且2β=80.所以，()()KΩ=++=++=T 3.21/26801300/122'2E bb be U U r r β。

由于共集放大电路的电压放大倍数12≤A u .代入()()()()()9822298211/1/R R r R R U U be I O ++++++=βββ解得：KΩ=38R 。

选取：22172612/,;1,3βC B B B B B B CC C CE R R V m V U I =I I =I +I ⨯I +⨯I =A =I =由于解得：K ≈KΩ≈20,6276R R Ω确定C1和C5。

由于此处为两级电容耦合，可根据多级放大器下限截止频率 的计算公式：≈f 1.12211f L L L L f f f ⨯+⨯假设每级下限频率相同，则各级的下限频率应为： 1.1/1F F d =2F C f L μ10,505≈H Z =则又3.3 原理图图3.3 总原理图第四章性能测试与分析根据原理图在Multisim13上进行电路仿真，调节测试各个元器件上的电压和电流，直到各个参数满足实验要求。

4.1观察负反馈对放大器输出波形的影响，并测量电压放大倍数（1）创建电路放置双通道示波器XSC1,创建电路图如下图4.1 实验电路仿真图（2）仿真测试断开开关s1和关闭开关S1情况下的波形输出（a）无负反馈时电压波形（开关S1断开）由上图易知，无负反馈时输出的波形明显出现了失真现象。

（a）有回馈时电压波形（开关S1闭合）在上图中，信道B显示的是输出电压，信道A显示的是输入电压。

根据（b）图可以计算负反馈电路电压放大倍数为：()()59--=UA I=/≈77913713/.346.Ou U4.2 测量放大电路的幅频特性（1）创建电路如下图4.2（a）用波特图仪测量频率特性电路（2）仿真测试a、打开波特图仪窗口，参数如下图设置，拖动游标如下：图4.2(b) 放大电路的频率指标从上图中可以看出：在放大电路的频率特性曲线中，中间较为平坦的区域为中频段，电路的电压放大倍数基本不变且为最大值；左侧为频率较低段，右侧为频率较高段，且放大倍数都会发生变化。

在上图中，此时的频率值为065.95KH Z ，电路的增益为199.37B d 。

b 、分别将游标拖到下限截止频率和上限截止频率的位置处，得图如下：（c ）负反馈放大电路下限截止频率图（d ）负反馈上限截止频率图由图可知：H Z=MH Z=116.88651.110L M f f第五章结论与心得5.1 实验结论本次试验采用的是两级阻容耦合放大电路引入电压串联负反馈来实现课题要求的，从以上仿真中，我们可以得到如下结论：对电路引入电压串联负反馈，会减小电路的电压放大倍数，并增大电路可不失真放大的最大信号频率，减小非线性失真；引入电压串联负反馈，使得电路的上限截止频率增大，下限截止频率减小，从而使得电路的通频带得到展宽；引入电压串联负反馈会增大输入电阻，减小输出电阻。

最后，通过计算验证了FA的结果。

此次设计基本成功。

F/1=5.2 心得体会两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。

在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。

学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。

课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着实我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础．通过这次模具设计，本人在多方面都有所提高。

通过这次电路设计，综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识进行一次两级负反馈放大电路设计工作的实际训练从而培养和提高学生独立工作能力，巩固与扩充了负反馈放大电路设计等课程所学的内容，掌握课程设计的方法和步骤，了解了负反馈电路的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。

在这次设计过程中，体现出自己单独设计模具的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。