多级放大电路设计及测试

电子实验报告：两级放大电路的设计、考试与调试报告

设计

本次实验要求设计一种两级放大电路，其中第一级是一个放大器，第二级是一个集电极跟随器，使得输入信号经过放大后通过输出终端输出。

设计的过程主要分为以下几个步骤：

1. 确定设计参数

由于本次实验要求使用BJT三极管进行放大，因此需要先确定设计所使用的管子，并从数据手册中获取其参数。

假设设计使用的是2N3904 NPN型晶体管，其参数如下：

最大集电极电流Ic = 200mA

最大集电极电压Vce = 40V

最大功率Ptot = 625mW

最大频率fT = 300MHz

在确定了晶体管的参数后，就可以着手进行电路设计。

2. 设计第一级放大器

第一级放大器是本电路的核心部分，它负责将输入信号进行放大。因此，我们需要选择适当的电路结构，并计算出电路中的各个元件的参数。

在本设计中，采用了共射极放大器的结构。该结构的特点是输入阻抗较小，输出阻抗较大，但是放大系数不稳定。在实际应用中，可以通过加入负反馈电路来提高其性能。

因此，对于本设计来说，我们需要计算出共射极电阻R1和电容C1的参数。

首先，假设输入信号的频率为1kHz，放大系数为10，则我们可以写出放大器的增益公式为：

A = -Rc / (R1+R2) * gm *Rc

其中，gm为晶体管的转移电导，可以通过以下公式进行计算：

gm = Ic / (VT * β)

其中，VT为温度系数，约为25mV，β为晶体管的直流电流放大系数，可以在数据手册中找到其值约为100。

根据以上公式，我们可以计算出Rc、R1和R2的值。可以采用一般的放大器频率损失公式，计算C1的值：

Afc = 1 / (2π * f *Rc *C1)

当C1确定后，就可以设计出第一级放大器的电路图：

+Vcc

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一、实验目的

1. 理解多级放大器电路的工作原理与设计方法。

2. 掌握多级放大器电路的搭建与调试技术。

3. 学习分析多级放大器电路的性能指标，如电压放大倍数、输入输出电阻、频率响应等。

4. 熟悉常用放大器电路的耦合方式，如阻容耦合、直接耦合、变压器耦合等。

二、实验原理

多级放大器电路是由多个单级放大电路级联而成，主要用于放大微弱信号。通过级联多个放大电路，可以实现较高的电压放大倍数。多级放大器电路的搭建与调试主要包括以下几个方面：

1. 选择合适的放大器电路，如共射放大电路、共集放大电路、差分放大电路等。

2. 确定各级放大器的耦合方式，如阻容耦合、直接耦合、变压器耦合等。

3. 设计各级放大器的电路参数，如晶体管型号、电阻阻值、电容容值等。

4. 搭建实验电路，并进行调试。

三、实验内容

1. 搭建共射放大电路，并进行调试。

（1）电路搭建：选择合适的晶体管（如2SC1815），设计电路参数，搭建共射放大电路。

（2）调试：调整偏置电阻，使晶体管工作在放大区。通过测量输入输出电压，计算电压放大倍数。

2. 搭建阻容耦合多级放大器电路，并进行调试。

（1）电路搭建：选择合适的晶体管，设计电路参数，搭建阻容耦合多级放大器电路。

（2）调试：调整各级放大器的偏置电阻，使晶体管工作在放大区。通过测量输入输出电压，计算电压放大倍数。

3. 搭建直接耦合多级放大器电路，并进行调试。 （1）电路搭建：选择合适的晶体管，设计电路参数，搭建直接耦合多级放大器电路。

（2）调试：调整各级放大器的偏置电阻，使晶体管工作在放大区。通过测量输入输出电压，计算电压放大倍数。

4. 搭建变压器耦合多级放大器电路，并进行调试。

（1）电路搭建：选择合适的晶体管，设计电路参数，搭建变压器耦合多级放大器电路。

（2）调试：调整各级放大器的偏置电阻，使晶体管工作在放大区。通过测量输入输出电压，计算电压放大倍数。

四、实验结果与分析

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。

电子科技大学

电子技术实验报告

学生姓名：

班级学号：

考核成绩：

实验地点： 指导老师：

试验时间：2013·12·6

实验名称：两级放大电路的设计、测试与调试

一． 实验目的

1． 进一步掌握放大电路各种性能指标的测试方法。

2． 掌握两级放大电路的设计原理、各性能指标的测试原理。

二． 实验原理

由一只晶体管组成的基本组态放大器往往达不到所要求的放大倍数，或者其他指标达不到要求。这时，可以将基本组态放大器作为一级单元电路，将其一级一级地连接起来构成多级放大器，以实现所需的技术指标。

信号传输方式成为耦合方式。耦合方式主要有电容耦合、变压器耦合和直接耦合。

1. 多级放大器指标的计算

一个三级放大器的通用模型如下图所示： 由模型图可以得到多级放大器的计算特点：

Ri=Ri1，多级放大器的输入电阻等于第一级放大器的输入电阻；

Ro=Ro末，多级放大器的输出电阻等于末级放大器的输出电阻；

Ri后=RL前，后级放大器的输入电阻是前级放大器的负载；

Ro前=Rs后，，voo前=vs后前级放大器的输出电路是后级放大器的信

号源；

Av=Av1·Av2·Av3，总的电压增益等于各级电压增益相乘。 2. 实验电路

实验电路如下图所示，可得该实验电路是一个电容耦合的两级放大器。

1测试静态工作点

令ccV=+12V，调节wR，是放大器第一级工作点1EV=1.6V,用数字万用表测量各管脚电压并记录与下表中。

静态工作点的测量

VB1 VC1 VE1 VB2 VC2 VE2

2.347 6.38 1.605 3.136 8.005 2.384

2，放大倍数的测量 调整函数发生器，使放大器iU=5mV，f=1kHz的正弦信号，测量输出电压oU,计算电压增益，并记录与下表中。