多级阻容耦合放大器的设计与仿真分析

通信与信息工程学院
电子设计与制作课程设计

班 级： 电子信息工程1201
姓 名：
学 号： 1207050117
指导教师：
设计时间： 2014.6.30———2014.7.4
成 绩：

评 语：

通信与信息工程学院
二〇一四年
多级阻容耦合放大器的设计与仿真
一．设计目的
1.能够较全面的巩固和应用“模拟电子技术”课程中的基本理论和基
本方法。并初步掌握电路设计的基本流程（设计-仿真-pcb板制作）
2.能灵活的应用各种元器件或者标准集成电路实现规定的电路。
3.培养独立思考，独立准备资料，独立设计模拟电子电路系统的能力
4.培养独立设计能力， 熟悉EDA工具的使用， 比如Multisim系列
（仿真分析）
5. 培养书写综合设计实验报告的能力。
二．设计内容和要求
1.电路性能指标
已知条件：
（1）电源电压VCC=12V；
（2）负载电阻RL=2KΩ；
（3）输入信号为Vi=4mv，f=1KHZ的正弦波电压，信号源内
阻Rg很小可忽略
技术指标：
（1）放大器不失真输出电压VO≥1000mv，即放大器电压增
益∣AV∣≥500
（2）△f=300Hz~80KHz
（3）放大器工作点稳定.
2. 原理简述

阻容耦合放大器是多级放大器中最常见的一种，两级之间通过耦合电
容及下级输入电阻连接，故称为阻容耦合，由于电容有隔直作用，使
前、后级的直流工作点互相不影响，各级放大电路的静态工作点可以
单独计算和调整。 每一级放大电路的电压放大倍数为输出电压与输
入电压之比，其中，第一级的输出电压即为第二级输入电压.
三．方案论证
采用三极管
采用三极管的级联方式组成多级放大电路。三极管又可以分为三
种放大电路：共射，共集和共基极放大电路。三种电路各有各自的特
点。
(1)采用三级放大电路。阻容耦合放大器是多级放大器中最常见
的一种，两级之间通过耦合电容及下级输入电阻连接，故称为阻容耦
合，由于电容有隔直作用，使用前、后级的直流工作点互相不影响，
各级放大电路的静态工作点可以单独计算。每一级放大电路的电压放
大倍数为输出电压Uo与输入电压Ui之比，其中，第一级的输出电压
Uo1 即为第二级输入电压Uo2，所以两级放大电路的电压放大倍数为
AV =*1AVAV2*A
V
3.

(
2)采用三级管 三级管具有功率放大的作用。根据实验的要求，本设
计最终采用了三极管设计的方案。 电路由两级放大电路级联组成，
第一级为射级输出器，第二级采用同样的放大电路通过电容耦合连接
起来。第三级采用共射级电路。采用射极跟随输出，防止失真，用以
稳定输出波形
。

四．电路设计及参数计算
设计步骤
（1）选择电路形式及晶体管；
（2）设置静态工作点并计算电路组件参数；
（3）电路性能仿真分析，静态工作点的测量与调整；性能指标测试
及电路
参数修改；
（4）放大器的幅频特性测试；
（5）放大器的输入电阻及输出电阻计算。
（6）在protus软件中绘制原理图及PCB版图
备注：步骤（3）-（4）在multisim中完成
三极管放大电路设计参数计算及静态工作点方法
图1是共射的基本放大电路，一般要求掌握如下：
（1）分析电路中各原件的作用；
（2）了解放大电路的放大原理；
（3）能分析计算电路的静态工作点；
（4）理解静态工作点的设置目的和方法。
上
图中，C1,C2为耦合电容，起信号的传递作用，电容能将信号从
前级耦合到后级，是因为电容两端的电压不能突变，在输入端输入交
流信号后，因两端的电压不能突变，输出端的电压会跟随输入端输入
的交流信号一起变化，从而将信号从输入端耦合到输出端。电容两端
的电压不能突变，但不是不能变。
R1,R2为三极管的直流偏置电阻，三极管的三种工作状态“截止，
放大和饱和”就由直流偏置决定，也就是由R1,R2来决定。
总电路图如下：
五、电路仿真及结果分析
(1)第一级各种参数结果如下：包括第一级输出电压，第一
极失真率。

由图得第一级电压幅值放大倍数为:
Au1=3.95/4=0.9875
（2）第二级各种参数结果如下：
由图得第二级电压幅值放大倍数为
Au2=99.157/3.95=25.103
（3）第二级各种参数结果如下：

由图得第三级电压幅值放大倍数为
Au3=1923/99.157=19.39
所以总的放大倍数：
Au=Au1*Au2*Au3=0.9875
*25.103*19.39=480.66(符合标准Au>250)
由图可以知道Ro=RL=2kΩ
（4）输入电阻
双
击‘XMM1’和‘XMM2’两块万用表，并将它们切换在交流电压，交
流电流档上，本处测量的是交流输入电阻，当然要在合适的静态工作
点上测量，因而直流电源要保留。由图得出输入电阻
Ri=4mv/616.835nA=6.48kΩ

（5）输出电阻的测量
输出电阻的测量采用外加激励法，用1000mV，1kHz的电源，将电路
中的信号源短路，负载开路，在输出端接电压源，电压表，测量电压，
电流。本处测量的是交流输入电阻，当然要在合适的静态工作点上测
量，因而直流电源要保留。
得到输出电阻：Ro=1.923v/961.256uA=2.000kΩ
（6）幅频特性与相频特:
由图可知上限与下限的差为56.411kHz-60.838Hz=56.343kHz（在
300Hz~80KHz之间，所以符合设计要求）

相频图

（7）失真分析
由图可知输出信号的失真系数为2.075%
放大器的基本任务是不失真地放大信号。要使放大器能正常工作，必
须设合适的静态工作点Q。在输入信号幅度足够大的情况下， Q点应
该选在输出特性曲线上交流负载线的中点，这样就可获得最大的不失
真输出电压。若Q点选得过高，就会引起饱和失真；若Q点选得过低，
就会产生截止失真 。
（8）输入输出波形
六．心得与体会
这周的电子设计实习，我觉得主要还是对我们所学模电课程的一
次实质性的检测，由对multisim这个软件的一点都不了解，再到自
己可以慢慢尝试着自己去连接一些电路。感觉这两天自己一下收获了
很多。当然相对于学习好的同学的进步，自己那点进步可能不足挂齿，
可是即使有小的进步，那也是进步！这短短几天的实训，一直宅在宿
舍，查资料，看书，感觉自己的知识面也有所拓展。在软件的使用过
程中，我也遇到了很多难题，比如找一个元器件，往往在软件中找不
到，无从下手，慢慢的我发现，同过元器件的类属，我可以一级一级
的进行查找，这极大的提高了我从器件中找原件的速度。此外，我也
可以使用快捷方式，快速的运用元器件。使用Multisim这个软件我
的最大体会是：在操作一个软件之前我们应该学习一些基本的知识，
我们可以网上看看教程，在工具书上看看基本操作过程，以免我们在
使用软件中不会不知道一些基本的作，加快我们掌握软件。
最困难的地方当属设计电路图了，自己本来对模电知识的掌握就
很差，后来看书后才得以理解，“知识是需要长期运用的，才能形成
深刻的记忆”。电路设计完了后，在软件仿真中存在很大问题，比如：
一个元器件往往有固定的参数，有些参数不是我们随心所就能改的。
理论与实践也是存在差距的。我们在以后的学习中，应该多实践一点，
“实践出真知”，在大学学习阶段，重要的不只是去看，更需要自己
动手去做。这样自己的收获绝对超乎自己的想象！
参考文献：
1.基于Multisim 的电子电路计算机仿真设计与分析 （电子工
业出版社）
2.《电子电路基础》 童诗白 高等教育出版社 第二版
3. 百度文库相关资料