模拟电子电路课程设计设计三极管多级音频放大器
一、设计题目
设计三极管多级音频放大器。
二、设计技术参数要求
要求输入阻抗大于20KΩ，电压增益大于400倍，输出阻抗小于200Ω，电源电压15V，输出信号峰峰值不小于8V,非线性失真度小于7%。
三、所用设备、仪器及器件
1.信号发生器一台，示波器一台，直流稳压电源一台，数字万用表一个，面包板一个。
2.9013NPN三极管4个，150KΩ的电阻1个，100KΩ的电阻3个，30KΩ的电阻1个，20KΩ的电阻2个，10KΩ的电阻2个，7.5KΩ的电阻1个，4.7KΩ的电阻1个，3KΩ的电阻1个，1.5KΩ的电阻一个，200Ω的电阻一个，100Ω的电阻3个，22.4uF的电容7个，
四、设计电路图
五、原理介绍
音频放大器实际上就是对比较小的音频信号进行放大。前置放大主要完成对小信号的放大，使用多个三极管对输入的音频小信号的电压进行放大。这个过程可以采用的是三极管组成的共射级放大电路和共基极放大电路，但是为了得到较稳定的静态工作点，我们选择了分压偏置的共射级放大电路，利用基级的偏置电阻的分压来稳定基极电位，从而稳定静态工作点。
如上图所示，此为音频放大器的原理图，其中首尾两级为射级跟随器，利用射级跟随器高输入阻抗、低输出阻抗的特点，来实现所要求的20KΩ高输入阻抗，200Ω的低输出阻抗。中间为放大区，因为对放大倍数要求较高，而一级放大最大也就200倍左右，因此一级放大不可能实现，所以选用两级放大来实现400倍的放大倍数。
其实可以实现放大的元器件不一定只有三级管组成的放大电路，场效应管也可以代替三级管实现放大，但是由于场效应管的放大倍数较小，一般在10以内，所以对于这样的设计要求，场效应管恐怕很难实现，因此确定用三极管组成的放大电路。
六、相关理论介绍
多级放大电路相关知识：
单级放大电路的放大倍数有时不能满足我们的需要，为此我们需要把若干个基本的放大电路连接起来，组成多级放大电路。多级放大电路之间的连接称为耦合，
它的方式由多种。
一：多级放大电路的耦合方式实际中我们常用的耦合方式有三种，即阻容耦合、直接耦合和变压器耦合。
1.阻容耦合
它的连接方法是:通过电容和电阻把前级输出接至下一级输入。
它的特点是：各级静态工作点相对独立,便于调整.
它的缺点是：不能放大变化缓慢（直流）的信号；不便于集成。如图（1）所示为阻容耦合接法。
2.直接耦合
为了避免电容对缓慢变化信号的影响，我们直接把两级放大电路接在一起，这就是直接耦合法。
它的特点是：即能放大交流信号，也能放大直流信号，便于集成，存在零漂现象。
3.变压器耦合
变压器耦合主要用于功率放大电路，它的优点是可变化电压和实现阻抗变换，工作点相对独立。缺点是体积大，不能实现集成化，频率特性差。
二：多级放大电路的指标计算 1.电压放大倍数 Au 多级放大电路的倍数等于各级放大电路倍数的乘积.即: Au=A u1.A u2.A u3.......A un
2.输入电阻和输出电阻
对于多级放大电路来说：输入级的输入电阻就是输入电阻；输出级的输出电阻就是输出电阻。我们在设计放大电路的输入级和输出级时主要是考虑输入电阻和输出电阻的要求
分压偏置共射级放大电路相关知识：
分压式偏置放大电路是一种应用最为广泛的放大电路，大电路无法稳定静态工作点的缺点。分压式偏置放大电路如图4-4所示，R1为上偏置电阻，R2力下偏置电阻，R c为负载电阻，R e为发射极电阻。 1．电流关系
接通电源后，电路中有I1、I2、I b、I c、I e电流产生，各电流的流向如图所示。不难看出，这些电流有以下关系：
I2+I b=I l
I b+I c=I e
I c=I b·β
2．电压关系
接通电源后，电源为三极管各个极提供电压，+V cc电源经R e降压后为VT提供集电极电压U e，+V cc经R1、R2分压为VT提供基极电压U b，I e电流在流经R4时，在R 4上得到电压U R4，U R4大小与VT的发射极电压U e相等。
图中的三极管VT处于放大状态，U c、U b、U e三个电压满足以下关系： U c>U b>U e
3．三极管内部两个PN结的状态
由于U c>U b>U e，其中U c>U b使VT的集电结处于反偏状态，U b>U e使VT的发射结处于正偏状态。
4．静态工作点的稳定
与固定偏置放大电路相比，分压式偏置放大电路最大的优点是具有稳定静态工作点的功能。分压式偏置放大电路静态工作点稳定过程分析如下。
当环境温度上升时，三极管内部的半导体材料导电性增强，VT的I b、I c电流增大→流过R的电流I e增大（I
e=I b+I c，I b、I c电流增大，I e就增大）→R4两端的电压UR4增大（U R4=I e R4，R4不变，I e增大，U R4也就增大）→
VT的e极电压U e上升（U e=U R4）→VT的发射结两端的电压Ube下降（U be= U b-U e，U b基本不变，U e上升，U be 下降）→I b减小→I c也减小（I c=βI b，β不变，I b减小，I c也减小）→I b、I c减小恢复到正常值，从而稳定了三极管的I b、I c电流。
七、测试数据分析
因为要求输出电压为8V，放大倍数不小于400倍，所以本次课程设计的输入信号采用的是2kHz，峰峰值为20mV的正弦信号。经过对每一级的调试，得到如下数据：
因为电源电压为15V，为了避免失真，所以每一级都需要调节较为合适的静态工作点，通过调节每一级的Rb，来调节静态工作点的大小。由于输入信号的峰峰值很小，第一级放大后峰峰值也不会超过1V，因此对第一级和第二级的静态工作点要求不是很高。但是经过两级放大之后，信号峰峰值已被放大到8V左右，因此对后两级的静态工作点要求较高，否则将会出现失真。
实现放大是由中间两级实现的，而放大倍数的大
