放大电路设计及分析

一、实训目的1. 理解单管放大电路的基本原理和设计方法。

2. 掌握放大电路静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。

3. 学会放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。

4. 熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。

二、实训原理单管放大电路是模拟电子技术中最基本的放大电路之一，它主要由晶体管、偏置电路、负载电阻和耦合电容等组成。

放大电路的作用是将输入信号放大到所需的幅度，并保持信号的相位不变。

本实训以共射极单管放大电路为例，介绍其设计方法和实验步骤。

三、实训设备1. 模拟电路实验箱2. 函数信号发生器3. 双踪示波器4. 交流毫伏表5. 万用电表6. 连接线若干四、实训步骤1. 设计电路根据实验要求，设计一个电压放大倍数为40dB，最大不失真输出电压为1V的单管放大电路。

电路如图所示：```+Vcc|R1 ----|---- Q (晶体管)| |R2 ----|---- C2 (耦合电容)| |R3 ----|---- RL (负载电阻)| |GND |```2. 电路仿真使用电路仿真软件对设计好的电路进行仿真，观察电路的静态工作点和动态性能。

3. 电路制作根据仿真结果，制作实际电路板，并检查电路焊接质量。

4. 电路调试将电路接入实验箱，使用万用电表测量电路的静态工作点，包括基极电压、集电极电压和发射极电压。

根据实验要求调整偏置电阻R1和R2，使静态工作点符合设计要求。

5. 性能测试使用函数信号发生器输入一个频率为1kHz，幅度为100mV的正弦波信号，使用交流毫伏表测量输入信号和输出信号的幅度，计算电压放大倍数。

使用示波器观察输入信号和输出信号的波形，分析放大器的失真情况。

五、实验结果与分析1. 静态工作点经过调试，电路的静态工作点为：Vcc=12V，Vb=2.5V，Vc=7.5V，Ic=5mA。

2. 电压放大倍数输入信号幅度为100mV，输出信号幅度为4V，电压放大倍数为40dB。

放大电路设计与分析实验报告实验目的：1. 熟悉放大电路的设计和分析方法。

2. 掌握放大电路的参数计算和实验测量方法。

3. 理解各种放大电路的特点和应用场合。

实验原理：放大电路是电子电路的重要组成部分。

它可以将小信号放大到较大幅度，从而实现信号增强、波形整形、滤波等功能。

放大电路一般由一个放大器和其它元器件组成。

放大器的基本功能是将输入信号放大到一定程度，同时不改变其波形和频率。

按照输出信号的特点，放大电路可以分为音频放大电路、射频放大电路、功率放大电路等。

在放大电路中，放大器是核心部件。

一般来说，放大器的增益和频率响应是其最重要的特性。

增益是指输出电压和输入电压之比，通常用分贝(dB)表示。

频率响应是指输出信号的幅度和频率之间的关系。

在一定频率范围内，放大器的增益和频率响应应该保持稳定。

在放大电路设计中，需要注意以下几个方面：1. 输入阻抗和输出阻抗的匹配。

2. 偏置电路的设计，确保放大器的工作状态稳定。

3. 常用的放大电路拓扑结构，如共射放大电路、共基放大电路、共集放大电路等。

实验仪器：1. 双踪示波器。

2. 函数信号发生器。

3. 直流稳压电源。

4. 万用表。

5. 电阻箱、电容箱。

实验步骤：1. 搭建共射放大电路。

将三极管(NPN型)作为放大器核心部件，外加偏置电路和输入、输出电容等元器件。

其中，偏置电路应该满足三极管工作状态的要求，即基极电压为正，发射级和集电级处于正向偏置状态。

输入电容应该滤除输入信号中的直流分量，输出电容应该防止信号向下级传播时对下级线路产生影响。

将电路连接到直流稳压电源、函数信号发生器和示波器上，调整函数信号发生器的幅度和频率，记录电路的输入信号与输出信号的波形和幅度，计算电路的增益和频率响应曲线。

2. 搭建共基放大电路。

将三极管(PNP型)的基极接到地电平上，集电级接到负电源电平，发射级接到输入电源，外加输出电容和输入电容等元器件。

其中，输出电容应该防止信号向下级传播时对下级线路产生影响，输入电容应该滤除输入信号中的直流分量。

三极管放大电路及分析三极管是一种具有三个电极的半导体器件，通常由一个P型或N型的掺杂基片和两个掺杂型材料的层组成。

根据材料的不同，可以分为PNP型和NPN型三极管。

在三极管的正常工作状态下，基极和发射极之间的结为正向偏置，而基极和集电极之间的结为反向偏置。

当输入信号施加在基极上时，可以控制从发射极到集电极的电流，从而实现信号放大。

三极管放大电路的一种常见形式是共发射极放大电路。

该电路由三个元件组成：三极管、输入电容和负载电阻。

输入信号通过输入电容作用于三极管基极，而输出信号则通过负载电阻从三极管的集电极获得。

在该电路中，输入信号的幅度决定了三极管的工作点（DC偏置点），而输出信号的幅度则由三极管的放大能力决定。

为了更好地理解三极管放大电路的工作原理，我们需要对其输入特性和输出特性进行分析。

首先是输入特性分析。

三极管的输入特性可以用输入特性曲线来表示，其中横轴表示输入电压或输入电流，纵轴表示基极-发射极电压。

当输入信号施加在三极管的基极时，可以通过改变输入电压或输入电流，观察基极-发射极电压的变化情况。

输入特性曲线可以帮助我们确定三极管的截止区、饱和区和放大区等工作状态。

其次是输出特性分析。

三极管的输出特性可以用输出特性曲线来表示，其中横轴表示集电极－发射极电压，纵轴表示集电极电流。

输出特性曲线可以帮助我们了解三极管的工作状态以及最大输出幅度等参数。

在三极管放大电路中，需要确定合适的偏置电压和工作点，以保证信号的放大不失真。

常见的偏置方法是通过电阻器网络实现的。

在共发射极放大电路中，一种常见的偏置网络是“电阻-电容耦合偏置网络”。

在三极管放大电路中，还需要选择合适的负载电阻以获得所需的放大倍数。

负载电阻的大小会影响输出信号的幅度和失真。

通常情况下，通过选择合适的负载电阻可以实现最大功率输出。

除共发射极放大电路外，三极管还可以用于其他形式的放大电路，如共集电极放大电路、共基极放大电路等。

这些电路的特点和应用场景各不相同。

EDA设计(一) 实验报告——实验一单级放大电路的设计与仿真一．实验内容1.设计一个分压偏置的单管电压放大电路，要求信号源频率2kHz(峰值5mV) ，负载电阻Ω，电压增益大于50。

2.调节电路静态工作点，观察电路出现饱和失真和截止失真的输出信号波形，并测试对应的静态工作点值。

3.调节电路静态工作点，要求输入信号峰值增大到10mV电路输出信号均不失真。

在此状态下测试：①电路静态工作点值；②三极管的输入、输出特性曲线和 、r be 、r ce值；③电路的输入电阻、输出电阻和电压增益；④电路的频率响应曲线和f L、f H值。

二．单级放大电路原理图单级放大电路原理图三．饱和失真、截止失真和不失真1、不失真不失真波形图不失真直流工作点静态工作点：i BQ=, i CQ=, v CEQ=2、饱和失真饱和失真电路图饱和失真波形图饱和失真直流工作点静态工作点：i BQ=,i CQ=,v CEQ=3、截止失真截止失真电路图截止失真波形图截止失真直流工作点静态工作点：i BQ=,i CQ=,v CEQ=四．三极管输入、输出特性曲线和 、r be 、r ce值1、β值静态工作点：i BQ=,i CQ=,v CEQ=V BEQ=β=i C/i B=2、输入特性曲线及r be值:由图：dx=，dy=r be=dx/dy=输入特性曲线3、输出特性曲线及r ce值:由图dx=, 1/dy=r ce=dx/dy=输出特性曲线五．输入电阻、输出电阻和电压增益1、输入电阻测输入电阻电路图由图：v= ，i=μAR i=v/i=μA=Ω2、输出电阻测输出电阻电路图1测输出电阻电路图2 由图：v o’= v o=R o=(v o’/v o-1)R L==Ω3、电压增益测电压增益电路图由图可得A V=六．幅频和相频特性曲线、f L、f H值由图可得f L= f H=Δf= f H - f L=七．实验结果分析1、R iR i理论=[r be+(1+β)R E]//R b1//R b2 =[2976+(1+220)x10]//127k//110k=ΩE1=、R oR o理论=R c=3 kΩE2=/3=1%3、AvI E理论=V B/R E=[ V cc R5/(R2+R5)]/( R6+R1)=[10x110/(127+110)]/2010=r be理论=200+26(1+β)/ I E =2976ΩAv理论=β(R C//R L)/[ r be+(1+β)R E]=220(3kΩ//Ω)/[2976+(220+1)x10]= E3=、V1=10mV时，会出现失真，但加一个小电阻即可减少偏差。

多级放大电路设计与调试实验报告1多级放大电路设计与调试实验报告一，实验目的:1( 自行设计，安装，调试一个放大电路，满足规定实验要求2( 对实验电路的设计，调试过程进行分析，用实验验证模拟电路分析所采用的近似方法的可行性及同实际电路特性相比的差异性。

3( 学会在对电路进行检测后，对对应的问题和不足进行对应调节，有针对性对元件进行调整的方法。

二，实验设备:直流稳压电源，函数信号发生器，交流毫伏表，万用电表，双踪示波器，BJT 三极管，电容器，电阻，导线若干。

三，实验原理:由小功率BJT组成的电压放大电路可以对交流小信号起到线性放大作用，但是由于BJT的技术特性所限，其构成电路只能在一定范围信号电压，一定信号频带宽度，一定范围环境温度内达到线性放大的目的，超出限度，便可能出现信号失真，噪声增大，甚至烧毁电路的结果，因此对电路的设计要根据具体工作要求，选取符合要求的电路组态，元件参数进行设计。

此次实验所规定的所要满足的技术参数如下:电源电压VCC=12V;电压增益音视颇简称=40dB;输入电阻Ri(20k;最大输出电压VOM (有效值)>1V;频带宽度30Hz~30KHz;负载电阻RL=2k;信号源内阻RS=1k;使用环境温度:-10~+60鉴于电路的上述工作要求，在对电路组态以及元件选取的时候有如下考虑: 1，由于电路电压增益要达到40DB，也就是要电压放大100倍，因此要选用一种高增益的电路组态，由BJT放大电路三种组态知，其中共发射极放大电路增益大，因此可选用其做为放大电路的一部分。

2，对电路输入电阻的要求为Ri>20k,而共射极放大电路的输入电阻一般较小，很难满足此种要求，考虑加入另一级电路以提高输入电阻，而射极输出电路具有高输入阻抗的特点，因此选用共集电极射极输出电路做为放大电路的输入级。

3，由电路设计要求放大信号的频带宽度为30Hz~30Khz,而放大电路中对交流信号频率响应起主要作用的是电路中的偶合电容，旁路电容，以及三极管的极间电容，因此要设法调节这些电容的大小，以满足频带宽度的要求。

什么是多级放大电路如何设计一个多级放大器多级放大电路是指由多个放大器级联组成的电路，用于提高输入信号的幅度，并有较大增益的电子设备。

在设计一个多级放大器之前，我们需要了解多级放大器的基本原理以及设计要点。

一、多级放大器的原理多级放大器是通过将多个放大器级联连接起来，以便连续放大信号的电压或功率。

它由输入级、中级和输出级组成。

1. 输入级：输入级负责接收输入信号并将其转化为电压或电流信号。

它通常包含一个低噪声放大器，其作用是增加输入信号的幅度，并将它传递给中级放大器。

2. 中级：中级放大器是多级放大器的核心部分，它的作用是增加电压或功率的增益。

中级通常包含多个级别的放大器，其中每个级别都提供一定的增益。

3. 输出级：输出级负责将信号放大到所需的幅度，并驱动负载电阻或其他负载。

输出级通常包含高功率放大器，以确保输出信号具有足够的驱动能力。

二、多级放大器的设计要点在设计一个多级放大器时，需要考虑以下几个要点：1. 增益和带宽：多级放大器的设计目标之一是在实现所需增益的同时保持足够的带宽。

增益与带宽的折衷是设计的关键考虑因素之一。

2. 输入和输出阻抗匹配：为了最大限度地传递信号并减少反射，需要确保输入和输出阻抗与信号源和负载的阻抗相匹配。

3. 稳定性：多级放大器必须具有良好的稳定性，以确保不会出现自激振荡或非线性失真。

这可以通过使用稳定的放大器设计和适当的负反馈技术来实现。

4. 噪声：多级放大器的设计应尽可能减少噪声的引入，并提供清晰的信号放大。

5. 功率供应：多级放大器需要合适的功率供应以保证其正常工作。

供应电压和电流必须满足放大器的工作要求，并且应提供稳定和纹波较小的电源。

三、一个多级放大器的示例设计以下是一个四级放大器的示例设计，以演示多级放大器的设计过程：1. 输入级：- 使用低噪声MOSFET放大器作为输入级，以提供高增益和低噪声。

- 输入级的增益设置为10倍，输入阻抗为50欧姆。

2. 中级：- 选择两个通用增益放大器级别级联，每个级别的增益为5倍。

差分放大电路是为解决直流放大器的工作点漂移而出现的。

由于集成电路中晶体管的一致性好，且大电容不易制造，差分电路已成为模拟集成电路中放大电路的主要形式。

电子管差分放大器与晶体管差分放大器原理差不多，但在音频领域内实际应用并不多。

其基本电路如上图所示。

当两个电子管的特性一致时，两管的屏流相等，两个输出端的电压幅值相等，相位相反。

由于阴极电阻R5的作用，在电子管的栅极输入信号时，一个管子屏流的增加必然导致另一个管子屏流的减少，并且增加量与减少量相等，而输出电压则是二者之差，这正是差分电路名称的由来。

但当电子管的工作点选择不当时，仍可能出现一个管子的增加量不等于另一个管子减小量的情况，即放大器出现了失真。

当双端输出时，失真被抵销一大部分，而单端输出时，失真并不能被抵销，与单管放大器（工作点相同）差不多。

电子管差分放大电路对管子的配对要求也比较高，两管一致性越好，电路性能越好。

此外还与阴极电阻R5有关，R5越大，电路性能越好。

但阴极电阻大，相应要求负电源电压高。

例如《电子报》2006年24期《电子管差分放大电路》一文阴极电阻高达68kΩ，若每管屏流为1mA，则负电源应达－134V）（栅负压－2V）功耗也增加。

为此，也可采用在阴极电路接入恒流源的方法，如下图所示，但又增加了电路的复杂性，恒流源除可采用晶体管，也可采用恒流二极管或电子管，此时，阴极负电压只需10～20V。

在采用阴极电阻的情况下，电阻大小可用下式计算：R5＝｜VS｜＋｜VG｜／2I式中VS为阴极负电压，VG为栅负压，I为单管屏极电流。

当｜VS｜｜VG｜时，可按R5＝VS2／2I选取电阻。

当电阻接入电路后，其直流负反馈作用可自动提供适宜的栅负压稳定工作点（工作点可能与原选值略有差异，但不影响正常工作）。

较之单管放大器，电子管差分放大器有如下优点：1.省去了阴极旁路电路，电路频响可至OHz，成为直流放大器，但高端频响不变。

2.具有高的共模抑制能力，对共模干扰、噪声及电源电压变化不敏感。

三极管放大电路实验报告范文要求设计一放大电路，电路部分参数及要求如下：（1）信号源电压幅值：0.5V；（2）信号源内阻：50kohm；（3）电路总增益：2倍；（4）总功耗：小于30mW；（5）增益不平坦度：20~200kHz范围内小于0.1dB2、问题分析：通过分析得出放大电路可以采用三极管放大电路。

2.1对三种放大电路的分析（1）共射级电路要求高负载，同时具有大增益特性；（2）共集电极电路具有负载能力较强的特性，但增益特性不好，小于1；（3）共基极电路增益特性比较好，但与共射级电路一样带负载能力不强。

综上所述，对于次放大电路来说单采用一个三极管是行不通的，因为它要求此放大电路具有比较好的增益特性以及有较强的带负载能力。

2.2放大电路的设计思路在此放大电路中采用两级放大的思路。

先采用共射级电路对信号进行放大，使之达到放大两倍的要求；再采用共集电极电路提高电路的负载能力。

3、实验目的（1）进一步理解三极管的放大特性；（2）掌握三极管放大电路的设计；（3）掌握三种三极管放大电路的特性；（4）掌握三极管放大电路波形的调试；（5）提高遇到问题时解决问题的能力。

4、问题解决测量调试过程中的电路：增益调试：首先测量各点（电源、基极、输出端）的波形：结果如下:绿色的线代表电压变化，红色代表电源。

调节电阻R2、R3、R5使得电压的最大值大于电源电压的2/3 VA=R2〃R3〃(1+3)R5/[R2//R3//(1+3)R5+R1]，其中由于R1较大因此R2、R3也相对较大。

第一级放大输出处的波形调试(采用共射级放大电路)：结果为：红色的电压最大值与绿色电压最大值之比即为放大倍数。

则需要适当增大R2，减小R3的阻值。

总输出的调试：如果放大倍数不合适，则调节R4与R5的阻值。

即当放大倍数不足时，应增大R4，减小R5如果失真则需要调节R6，或者适当增大电源的电压值，必要时可以返回C极，调节C极的输出。

功率的调试：由于大功率电路耗电现象非常严重，因此我们在设计电路时，应在满足要求的情况下尽可能的减小电路的总功耗。

三极管放大电路分析方法1.直流分析法：首先需要对三极管的直流工作点进行分析，确定三极管的偏置电流及偏置电压。

偏置电流的大小决定了三极管的放大倍数，偏置电压的大小决定了输出信号的工作范围。

直流分析法的步骤如下：-根据电路图，将三极管放大电路简化为三极管模型，剔除输入和输出耦合电容等影响。

-利用基本电路分析技巧，根据电路中的电阻、电压和电流关系，列出基于基尔霍夫定律的电路方程。

-解电路方程，计算出各个节点和元件的电流和电压值。

-利用得到的结果，确定三极管的工作状态和偏置电流。

2.小信号分析法：在直流偏置条件下，对三极管的输入信号进行小信号分析，得到输入端和输出端的端口等效电路，从而计算三极管的增益和带宽等性能指标。

小信号分析法的步骤如下：-对三极管放大电路进行小信号模型化处理，即将电路中的大信号元件（如三极管和电容等）线性化为小信号源和等效电路。

-根据放大电路的小信号模型，利用基本电路分析技巧，建立输入端和输出端的等效电路。

-根据等效电路，计算放大电路的增益和带宽等性能参数。

3.负反馈法：-确定三极管放大电路的基本参数，如放大倍数、输入和输出阻抗等。

-控制负反馈系统的增益，确定电压比例器的比例关系。

-根据反馈系统的特性和电路的参数，确定电压比例器的阻值，从而实现所需的放大倍数。

-在确定了电压比例器的阻值后，通过计算反馈回路的频率响应、相移等参数，来进一步优化电路性能。

以上是三极管放大电路分析的几种常用方法，每种方法都有其独特的优势和适用范围。

通过综合运用这些方法，可以对三极管放大电路进行全面的分析和优化，实现设计要求。

放大电路实验报告一、实验要求利用简单的三级放大电路实现对小信号放大1000倍，输入电阻大于等于100千欧，输出电阻限于等于500欧的目的。

二、实验环境Pspice仿真软件。

三、实验过程与分析初步设计：1、初步设计为第一级为共集放大电路，第二、三级为共射放大电路，分两次对信号进行放大。

2、由于输出电阻为500欧，设计第三级R C为500Ω,放大倍数为25倍，射级电阻的目的是保证一定的输入电阻，防止二、三级间损耗过大。

3、第二级放大倍数较大所以设计不带射级电阻，以尽量扩大放大倍数。

但需要考虑到第二级输出电阻不能过大，所以R C不应该过大。

4、第一级应保证足够大的输入电阻，由于共集电路的限制所以暂时没有考虑输出电阻。

5、电源利用正负6V电源。

6、为了使计算方便，三级间的连接方式使用阻容耦合的方式，使其静态工作点不互相影响。

7、利用以上的初步设计计算了电阻，在电阻的选取中主要考虑了各级放大电路的静态工作点，使U CE尽量保持在6V左右，以保证较大的放大幅度。

进行仿真：1、仿真过程中放大倍数没有准确的稳定在1000倍，通过调整了一些电阻的值使其在一定的频率范围内保持了1000（电容的值选取较大）。

2、在输出电阻的测量中没有问题，输出电阻在允许范围内。

3、在测量输入电阻时遇到了较大的问题，比计算中的共集输入电阻小了很多，被这个问题困惑了很久，最终通过仔细分析交流微变等效电路，发现第二级的输入电阻也对第一级的输入电阻产生了很大的影响（相当于负载），由于第二级的Rπ较小，所以极大的影响了第一级的输入电阻。

所以通过进一步的调整第二级的I CQ，来改变第二级的Rπ，使输入电阻达到100KΩ。

仿真结果：下面是我设计电路一些主要仿真结果的截图：上图为实验电路图及最终的各项参数上图为各三极管的静态工作点上图为取分贝后的放大倍数在一定的范围内分贝值为60，即放大倍数为1000倍上图为输入电阻大小上图为输出电阻四、设计的分析与评价优点：1、该设计静态工作点比较适中，即处于负载线的中点附近，能够放放大较大幅度的电压。