放大电路多级设计
多级放大电路的课程设计
多级放大电路的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解多级放大电路的基本原理，掌握其组成部分及各自功能。
2. 学生能够描述多级放大电路中各级之间的信号传输特性，解释信号放大的过程。
3. 学生能够运用数学表达式计算多级放大电路的电压增益、功率增益等关键参数。
技能目标：1. 学生能够设计简单的多级放大电路，并使用仿真软件进行模拟测试。
2. 学生能够运用所学知识分析多级放大电路在实际应用中可能出现的问题，并提出改进措施。
3. 学生能够通过实验操作，验证多级放大电路的性能，并准确记录实验数据。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到多级放大电路在电子技术中的重要性，增强对电子学科的兴趣和热情。
2. 学生在学习过程中，培养合作精神，学会与他人共同探讨问题、解决问题。
3. 学生能够关注电子技术的发展，了解多级放大电路在生活中的应用，提高科技素养。
课程性质：本课程为电子技术基础课程，以理论教学和实践操作相结合的方式进行。
学生特点：学生处于高中阶段，具备一定的电子基础知识，对新鲜事物充满好奇，动手能力强。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力，培养学生解决问题的能力。
在教学过程中，关注学生的情感态度，激发学生学习兴趣，提高教学效果。
通过分解课程目标为具体学习成果，便于后续教学设计和评估。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 多级放大电路基本原理：介绍多级放大电路的概念、组成及工作原理，使学生了解信号在多级放大电路中的传递过程。
2. 多级放大电路的级联方式：分析常见的级联方式，如共射极、共基极、共集电极级联，以及它们的特点和适用场景。
3. 多级放大电路参数计算：讲解电压增益、功率增益、带宽等参数的计算方法，使学生能够运用公式进行计算。
4. 多级放大电路设计：引导学生学习如何设计简单的多级放大电路，包括选择合适的元器件、搭建电路和调试。
5. 多级放大电路仿真与实验：运用仿真软件（如Multisim、Proteus等）进行电路设计和测试，以及实验室实际操作，验证电路性能。
什么是多级放大电路如何设计一个多级放大器
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。
多级放大电路的设计和实验
多级放大电路的设计和实验一、教学目的熟悉两级（或多级）放大电路设计和调试的一般方法。
电压放大倍数的测量，幅频特性的测量方法。
可用计算机辅助设计和仿真。
二、设计指标电压放大倍数A u ：≥5000（绝对值） 输入电阻R i ：≥1kΩ输出电阻R o ：≤3kΩ 通频带宽BW ：优于100Hz~1MHz 电源电压V CC ：+12V －２０Ｖ 负载电阻R L ：3kΩ输出最大不失真电压：5V （峰峰值） 电路要求：无自激、负反馈任选 三、实验电路及实验结果根据设计要求进行了理论计算，设计电路图如图１：图１１、在仿真软件Ｍｕｌｔｉｓｉｍ ２００１中绘制电路图，调试后输出波形不失真，放大倍数满足要求，完成表格１。
第一级 第二级 ＩＣＵＢＵＣＵＥ ＩＣ ＵＢＵＣＵＥ 1.59ｍＡ 2.326Ｖ 11.990Ｖ1.606Ｖ2.519ｍＡ3.267Ｖ 12.407Ｖ2.543Ｖ２、各级的电压放大倍数如下表，输出波形如下图： 第一级第二级总电压放大倍数 输入电压 （ｍＶｒｍｓ） 输出电压 （ｍＶｒｍｓ） 电压放大倍数 输入电压 （ｍＶｒｍｓ） 输出电压 （ｍＶｒｍｓ） 电压放大倍数 0.1418.466608.466653774627各级的输出波形如图2图２３、电路的输入输出电阻的测量（1）用输出换算法测量放大器输入电阻R i 选取Ｒｓ＝1 kΩ，完成表３，利用公式s o2o1o1i R u u u R -=计算输入电阻。
表3 放大器输入电阻R 不接R s 时输出电压 ｕo1(V ｒｍｓ) 串接R s 时输出电压 u o2(V ｒｍｓ) 输入电阻R i （kΩ） 0.6530.4593.3（2）用开路电压法测量放大器输出电阻Ro选取ＲＬ＝3 kΩ，完成表４，利用公式L oLooo )1(R u u R -=计算输出电阻。
开路输出电压U oo (V ｒｍｓ)连接负载时电压u oL (V ｒｍｓ)输出电阻R o （kΩ）1.301 0.6532.977４、思考题（1）避免自激振荡的措施主要有哪些？你在电路中是如何避免自激振荡的？ （2）你是如何分配各级电路的电压放大倍数的？分配依据是什么？ （3）如果引入负反馈，目的是什么？效果如何？。
多级放大电路和差分放大电路
小结： 小结：
1、多级放大器的耦合方式和指标计算 2、差分放大电路的性能分析
作业：见参考书2，P104 17
U O1 U O2 U O3 Au = ⋅ ⋅ = Au1 ⋅ Au2 ⋅ Au3 U i U i2 U i3
加以推广到n级放大器
Au = Au1 ⋅ Au2 ⋅ Au3 ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ Aun
图6 三级阻容耦合放大电路
＋ UCC Rb C1 ＋ ＋ Ui － Rb ri
11 2
＋ UCC Rb C2 Rc
22 2
Rc
12
1
C2 ＋ V Uo
1
C3 ＋ Uo ri
＋
V
3
2
Rb
Re
1
＋ Ce
21
Re
2
1＋ Ce2Fra bibliotek(a)
(b)
图7 考虑前后级相互影响
（2） 输入电阻和输出电阻 一般说来, 多级放大电路的输入电阻就是输入级的 输入电阻, 而输出电阻就是输出级的输出电阻。由于多 级放大电路的放大倍数为各级放大倍数的乘积, 所以, 在 设计多级放大电路的输入级和输出级时, 主要考虑输入 电阻和输出电阻的要求, 而放大倍数的要求由中间级完 成。 具体计算输入电阻和输出电阻时, 可直接利用已有 的公式。但要注意, 有的电路形式, 要考虑后级对输入级 电阻的影响和前一级对输出电阻的影响。
第一级:
I BQ
U CC − U BE 14.3 = = ≈ 0.012mA Rb1 + (1 + β ) Re1 150 + 1020
I CQ = βI BQ = 50 × 0.012 = 0.61mA U CEQ ≈ U CC − I CQ Re1 = 15 − 0.61 × 20 = 2.8V
第三章 多级放大电路
当 f >> fH 时，
f = 100 f H | AU |≈ 0.01
| AU |=
1 1 + ( f / fH )
2
≈ fH / f
斜率为 -20dB/十倍频程 的直线 十倍频程
f = f H | AU |=
1 ≈ 0.707 20 lg | AU |= 3dB 2
20 lg | AU |= 20 lg( f H / f )
)
2
0 -20 -40
f
当 f << f H 时，
| AU |=
1 1 + ( f / fH )
2
≈1
20 lg | AU |= 20 lg 1 ≈ 0 dB
f = 10 f H
| AU |≈ 0 .1
0分贝水平线 分贝水平线
20 lg | AU |= 20 dB 20 lg | AU |= 40 dB
+
- 20k
Re1
2.7k Ce1
Rc2
4.3k u o
-
+
I B1 = I C1 / β = 9 .9 uA
UC1 = UB2 = Vcc IC1Rc1 = 12 0.99× 5.1 = 7.2 V
UCE1 ≈ Vcc IC1(Rc1 + Re1) = 12 0.99× 7.8 = 4.6 V
R e2 T2
+ V CC + uo
- V EE
3. 变压器耦合
级与级之间利用变压器传递交流信号。 （1）优点:匹配好、耗能少、Q点独立、可阻抗转换
' β RL Au = rbe
（2）缺点:频带窄、体积大、笨重、非线性失真大、只传 递交流、无法集 成
3.16多级放大电路的设计及测试
3.16多级放大电路的设计及测试一、 实验预习与思考设计任务和要求 (1) 基本要求：用给定的三极管2SC1815（NPN ），2SA1015（PNP ）设计多级放大器，已知12CC V V =+，12EE V V =-，要求设计差分放大器恒流源的射极电流31~1.5EQ I mA =，第二放大级射极电流42~3EQ I mA =；差分放大器的单端输入单端输出不失真电压增益至少大于10倍，主放大级的不失真电压增益不小于100倍；双端输入电阻大于10K Ω，输出电阻小于10Ω，并保证输入级和输出级的直流电位为零。
给出设计过程，画出设计的电路，并标明参数。
首先设计，第一级的差分放大电路．要使两端串联的电阻值一样．然后集电极的两个电阻的阻值也要差不多．最后为确保发射极上的电阻为无穷大，则需要利用长尾式差分电路，确定其发射极电阻来构成一个电流源．然后设计主放大部分，要使发射极和集电极上的电阻的差值足够大，以使其达到放大１００倍的要求，但还要确保阻值的合理性，以使三极管不会处于截止区或者饱和区．最后设计输出级电路．要选用尽可能小的电阻，以确保输出电阻可以足够的小，以达到要求．最后还要注意避免互补输出级出现交越失真的现象．参数：Ｒ１＝Ｒ２＝５ｋΩ，Ｒ５＝１０ｋΩ，Ｒ３＝８．８７ｋΩ，Ｒ６＝Ｒ７＝１０ｋΩ，Ｃ２＝１ｐＦ，Ｃ１＝４μＦ，Ｒ１２＝１Ω，Ｒ９＝１ｋΩ，Ｒ１０＝Ｒ１１＝１Ω．二、 实验目的(1) 理解多级直接耦合放大电路的工作原理和设计方法。
(2) 学习并熟悉设计高增益的多级直接耦合放大电路的方法。
(3) 掌握多级放大器的性能指标的测试方法。
(4) 掌握在放大电路中引入负反馈的方法。
三、 实验原理与测量方法直耦式多级放大器的主要设计任务是模仿运算放大器OP07的等效内部结构，简化部分电路，采用差分输入，共射放大，互补输出等结构形式，设计出电压增益足够高的多级放大器，可对小信号进行不失真地放大。
多级放大电路
多级放大电路概述 电流源共发射极放大电路的组成及放大作用共集电极电路和共基极电路图解分析法本章小结微变等效电路分析法图2.7.1 多级放大器框图由于单级放大电路的放大倍数有限，不能满足实际的需要，因此实用的放大电路都是由多级组成的。
通常可分为两大部分，即压放大(小信号放大)和功率放大(大信号放大)，如图2.7.1框图所示。
前置级一般跟据信号源是电压源还是电流源来选定，它与中间主要的作用是放大信号电压。
中间级一般都用共发射极电路或组合电路组成。
末级要求有一定的输出功率供给负载R L ，称为功率放器，一般由共集电极电路，或互补推挽电路，有时也用变压器耦合放大电路。
2.7.1. 级间耦合方式在多级放大器中前置级的输入信号由信号源提供。
前级的输出信号(电压或电流)加到后级的输入端所采用的方式称为耦合，通过合电路使前后级联系起来。
前级的输出信号就是后级的输入信号源，前级的输出电阻就是后级的信号源内阻，后级的输入电阻就是级的负载电阻。
耦合方式解决的是级与级之间如何连接的问题。
对耦合方式的要求是不失真地、有效地传送信号。
在多级放大器中通常采用的耦合方式有三种，即变压器耦合、阻容耦合和直接耦合。
变压器耦合放大电路图2.7.2 变压器耦合多级放大器变压器耦合放大电路如图2.7.2所示。
它的特点是，各级工作点互相独立；通过变压器的阻抗变换作用，使级与级之间达到阻抗配，以获得最大功率输出。
缺点是体积大，笨重、价格高、频率响应差(高频段受线圈之间分布电容的影响，低频段受电感的影响不利于小型化，在低频小信号多级电压放大器中一般不采用。
在功率放大器中，有时选用。
阻容耦合放大电路图2.7.3 阻容耦合多级放大器阻容耦合(实际上应该称为电容耦合)放大电路如图2.7.3所示。
它的特点是，各级静态工作点互相独立，体积小，价格低。
缺点当频率很低时，电容的容抗不能忽略，输出电压比中频时低，低频响应差，级与级之间阻抗严重失配。
直接耦合放大电路图2.7.4 直接耦合多级放大器直接耦合放大电路如图2.7.4所示。
多级放大电路的设计
电工电子技术课程设计报告题目：多级放大电路的设计二级学院机械工程学院年级专业 14 动力本学号 1401250029学生姓名周俊指导教师张云莉教师职称讲师报告时间：2015.12.28目录第一章．基本要求和放电电路的性能指标 (1)第二章．概述和任务分析 (5)第三章．电路原理图和电路参数 (6)第四章．主要的计算过程 (9)第五章．电路调试运算结果 (11)第六章．总结 (12)制作调试步骤及结果 (12)收获和体会 (13)第七章．误差和分析 (14)第八章．参考文献 (15)第一章．基本要求和放电电路的性能指标1. 基本要求：用给定的三极管2SC1815(NPN)，2SA1015(PNP)设计多级放大器，已知V CC =+12V, -V EE =-12V ，要求设计差分放大器恒流源的射极电流I EQ3=1~1.5mA ，第二级放大射极电流I EQ4=2~3mA ；差分放大器的单端输入单端输出不是真电压增益至少大于10倍，主放大器的不失真电压增益不小于100倍；双端输入电阻大于10kΩ，输出电阻小于10Ω，并保证输入级和输出级的直流点位为零。
设计并仿真实现。
2. 放电电路的性能指标：第一种是对应于一个幅值已定、频率已定的信号输入时的性能，这是放大电路的基本性能。
第二种是对于幅值不变而频率改变的信号输出时的性能。
第三种是对应于频率不变而幅值改变的信号输入时的性能。
1.1第一种类型的指标：1.放大倍数放大倍数是衡量放大电路放大能力的指标。
它定义为输出变化量的幅值与输入变化量的幅值之比，有时也称为增益。
虽然放大电路能实现功率的放大，然而在很多场合，人们常常只关心某一单项指标的放大的倍数，比如电压或者电流的放大倍数。
由于输出和输入信号都有电压和电流量，所以存在以下四中比值：（1-1）1.（1-2）（1-3）（1-4）式中的错误!未找到引用源。
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放大电路多级设计
I. 引言
放大电路是电子设备中常见的一种电路结构，用于将信号放大以增强其幅度或功率。
在某些应用中，单级放大电路可能无法满足要求，因此需要通过多级放大电路进行设计。
本文将探讨放大电路多级设计的原理和方法，以及其在实际应用中的一些考虑因素。
II. 基本放大电路
在开始讨论多级设计之前，我们先回顾一下基本的放大电路。
放大电路通常由放大器、输入电路和输出电路组成。
其中放大器负责将输入信号放大，输入电路负责对输入信号进行预处理，输出电路负责将放大后的信号传递给外部载荷。
III. 多级放大电路设计原理
多级放大电路通过将多个放大器级联来实现更高的增益。
每个放大器级别都增加了总体放大电路的增益，并且可以实现更高的带宽。
多级放大电路的设计要考虑以下几个因素：
1. 总增益要求：根据具体应用的需求，确定所需的总增益。
随着级数的增加，总增益也会相应增加。
2. 频率响应：多级放大电路的频率响应应该与应用场景的要求相匹配。
因此，在设计过程中要考虑各级放大器的带宽以及相位延迟等参数。
3. 稳定性：在级联放大器时，必须考虑反馈和补偿电路的设计，以
确保整个放大电路的稳定性。
IV. 多级放大电路设计方法
多级放大电路的设计可以通过以下步骤进行：
1. 确定总增益要求：根据应用需求确定所需的总增益。
2. 选择放大器类型：选择适合应用需求的放大器类型，如共射放大器、共基放大器或共集放大器等。
3. 确定各级增益：根据总增益要求和放大器性能参数，计算每个级
别的增益。
4. 考虑稳定性：设计反馈和补偿电路以确保整个放大电路的稳定性。
5. 考虑频率响应：根据应用的频率要求，选择适当的带宽和延迟参数。
V. 实际应用考虑因素
在实际应用中，多级放大电路的设计还需要考虑以下几个因素：
1. 电源供电：选择合适的电源供电电压和容量，以确保放大电路的
正常工作。
2. 噪声：多级放大电路的设计要考虑电路内部和外部噪声的影响，
并采取相应的措施进行抑制。
3. 温度稳定性：温度对电子元件性能有较大的影响，因此设计中需
要考虑温度对放大电路的稳定性的影响，并采取相应的温度补偿措施。
VI. 结论
放大电路多级设计是在某些应用场景下必要的，它能够提供更高的
增益和更好的带宽。
在进行多级设计时，需要考虑总增益要求、频率
响应、稳定性和实际应用因素等。
通过合理选择放大器类型和设计反
馈和补偿电路，可以实现稳定性和性能的平衡。
在实际应用中，还需
要考虑电源供电、噪声和温度稳定性等因素。
因此，在进行放大电路
多级设计时，需要综合考虑各种因素以满足具体应用的要求。