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多级放大电路的设计与测试
一、实验目的
1.理解多级直接耦合放大电路的工作原理与设计方法
2.熟悉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
二、实验预习与思考
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1.多级放大电路的耦合方式有哪些分别有什么特点
2.采用直接偶尔方式，每级放大器的工作点会逐渐提高，最终导致电路无法正常工作，如何从电路结构上解决这个问题
3.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~，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。
三、实验原理
直耦式多级放大电路的主要涉及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，设计出一个电压增益足够高的多级放大器，可对小信号进行不失真的放大。
1.输入级
【
电路的输入级是采用NPN型晶体管的恒流源式差动放大电路。差动放大电路在直流放大中零点漂移很小，它常用作多级直流放大电路的前置级，用以放大微笑的直流信号或交
流信号。
典型的差动放大电路采用的工作组态是双端输入，双端输出。放大电路两边对称，两晶体管型号、特性一致，各对应电阻阻值相同，电路的共模抑制比很高，利于抗干扰。
该电路作为多级放大电路的输入级时，采用v i1单端输入，u o1的单端输出的工作组态。
计算静态工作点：差动放大电路的双端是对称的，此处令T 1，T 2的相关射级、集电极电流参数为I EQ1=I EQ2=I EQ ，I CQ1=I CQ2=I CQ 。设U B1=U B2≈0V ，则U e ≈-U on ，算出T 3的I CQ3，即为2倍的I EQ 也等于2倍的I CQ 。
此处射级采用了工作点稳定电路构成的恒流源电路，此处有个较为简单的确定工作点的方法：
因为I C3≈I E3，所以只要确定了I E3就可以了，而34344
()E EE R E U V U I R R --==， 53356
((V ))E B on CC EE on R U U U V U R R =-=--?-+ 采用u i1单端输入，u o1单端输出时的增益11111(//(//22L L c o u i b be be R R R P u A u R r R r ββ=
==-++） '
2.主放大级
本级放大器采用一级PNP 管的共射放大电路。由于本实验电路是采用直接耦合，各级的工作点互相有影响。前级的差分放大电路用的是NPN 型晶体管，输出端u o1处的集电极电压U c1已经被抬得较高，同时也是第二级放大级的基极直流电压，如果放大级继续采用NPN 型共射放大电路，则集电极的工作点会被抬得更高，集电极电阻值不好设计，选小了会使放大倍数不够，选大了，则电路可能饱和，电路不能正常放大。对于这种情况，一般采用互补的管型来设计，也就是说第二级的放大电路用PNP 型晶体管来设计。这样，当工作在放大状态下，NPN 管的集电极电位高于基极点位，而PNP 管的集电极电位低于基极电位，互相搭配后可以方便地配置前后级的工作点，保证主放大器工作于最佳的工作点上，设计出不失真的最大放大倍数。
采用PNP 型晶体管作为中间主放大级并和差分输入级链接的参考电路，其中T 4为主放大器，其静态工作点U B4、U E4、U C4由P 1、R 7、P 2决定。
差分放大电路和放大电路采用直接耦合，其工作点相互有影响，简单估计方式如下： 447E CC E U V I R =-?， 4440.7B E on E U U U U =-=-（硅管），
442C EE C P U V I R =-+?
由于41B C U U =，相互影响，具体在调试中要仔细确定。 此电路中放大级输出增益221o c U o b be u R A u R r β?=
=-+ 3.输出级电路
。
输出级采用互补对称电路，提高输出动态范围，降低输出电阻。
其中T 4就是主放大管，其集电极接的D 1、D 2是为了克服T 5、T 6互补对称的交越失真。本级电路没有放大倍数。
四、测试方法
用Multisim 仿真实验结果，并使用合适的电路参数以满足性能指标要求。给出仿真结果。
电路图如图1所示
图1
静态工作点的测量：
测试得到静态工作点I EQ3，I EQ4如图2所示，符合设计要求。
/
图2 静态工作点测量
输入输出端电压测试：
测试差分放大器单端输入单端输出波形如图3，输入电压为V PP=，输出电压为V PP=得到差分放大器放大倍数大约为倍。放大倍数符合要求。
图3 低电压下波形图
—
主放大级输入输出波形如图4
图4 主放大级输入输出波形图如图所示输入电压为V PP=，输出电压为V PP=放大倍数为117倍。整个电路输入输出电压测试如图5
图5 多级放大电路输入输出波形图
由图像知输入电压为V PP=，输出电压为V PP=，放大倍数计算得到为1058倍
五、实验结论与心得：
在此电路中利用了差动放大电路，利用PNP管放大级实现主放大电路，利用互补对称输出电路。可以有效地抑制零点漂移，消除交越失真的影响，设计的多级放大电路，得到放大倍数为1058倍，符合设计要求。
通过这次的仿真，使我对多级放大电路有了深刻地理解，对于差分放大电路有了更深的了解，学习到抑制零点漂移、消除消除交越失真的方法。丰富了自己的知识。
放大电路测试试题一、填空题1、当NPN半导体三极管的正向偏置，反向偏置偏置时，三极管具有放大作用，即极电流能控制极电流。2、根据三极管的放大电路的输入回路与输出回路公共端的不同，可将三极管放大电路分为，，三种。3、三极管的特性曲线主要有曲线和曲线两种。4、三极管输入特性曲线指三极管集电极与发射极间所加电压VCE一定时，与之间的关系。5、为了保证不失真放大，放大电路必须设置静态工作点。对NPN管组成的基本共射放大电路，如果静态工作点太低，将会产生失真，应调RB，使其，则IB ，这样可克服失真。6、共发射极放大电路电压放大倍数是与的比值。7、三极管的电流放大原理是电流的微小变化控制电流的较大变化。8、共射组态既有放大作用，又有放大作用。9、某三极管3个电极电位分别为VE=1V,VB=1.7V,VC=1.2V。可判定该三极管是工作于区的型的三极管。 10、已知一放大电路中某三极管的三个管脚电位分别为①3.5V，②2.8 V，③5V，试判断：a．①脚是，②脚是，③脚是（e, b，c）；b．管型是（NPN，PNP）；c．材料是（硅，锗）。11、画放大器交流通路时，和应作短路处理。二、选择题1、下列数据中，对NPN型三极管属于放大状态的是。A、VBE>0,VBE
3.16多级放大电路的设计与测试 一．实验目的 1.理解多级放大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.掌握多级放大器性能指标的测试方法。 4.掌握再放大电路中引入负反馈的方法。 二．实验预习与思考 基本要求： 用给定的三极管2SC1815（NPN），2SA1015(PNP)设计多级放大器，已知Vcc=+12V，Vee=-12V，要求设计差分放大器恒流源的射极电流Ieq3=1-1.5mA,第二放大级射极电流Ieq4=2-3mA；差分放大器的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10KOhm，输出电阻小于10Ohm，并保证输入级和输出级的直流电流为为零。 三．测试方法 静态工作点、增益、输入、输出阻抗、幅频特性等测试方法请参看前面的教学内容。 四．实验内容 用Multisim仿真设计结果，并调节电路参数以满足性能指标要求。给出仿真结果。 仿真实验电路： 测得放大电路单端输入电阻约为10KOhm，放大倍率3094.53倍。 由于放大倍率较大，如采用Ui=5mV，10kHz交流电，则放大电压Uo=Ui*Au=15.47V，超出了放大电路的最大输出，因此接下来的仿真实验采用交流电压为100uV，500Hz的交流电源。 测试电路： 2.电路放大倍率的测试
倍Au=3094.53总放大倍数： 测试电路：测试截图：差分输入，输出波形：主放大级输入、输出波形：总输入，输出波形：输入电阻测试2.Ri R U' U 10.372kOhm 49.085uV 10kOhm 100uV :测试电路：测试结果Ro=4.032hm 输出电阻： 370 1850 3.7K 18.5 37K 74K 185K 370K Au(dB) 69.790 69.811 69.798 69.328 67.71 65.573 54.922 46.614 分析电路： 测试结果：
实验1 单级放大电路 1．实验目的 1）学习使用电子仪器测量电路参数的方法。 2）学习共射放大电路静态工作点的调整方法。 3）研究共射放大电路动态特性与信号源内阻、负载阻抗、输入信号幅值大小的关系。2．实验仪器 示波器、信号发生器、交流毫伏表、数字万用表。 3．预习内容 1）三极管及共射放大器的工作原理。 2）阅读实验内容。 4．实验内容 实验电路为共射极放大器，常用于放大电压。由于采用了自动稳定静态工作点的分压式偏置电路（引入了射极直流电流串联负反馈），所以温度稳定性较好。 1）联接电路 (1)用万用表判断实验箱上的三极管的极性和好坏。由于三极管已焊在实验电路板上，无法用万用表的h EF档测量。改用万用表测量二极管档测量。对NPN三极管，用正表笔接基极，用负表笔分别接射极和集电极，万用表应显示PN结导通；再用负表笔接基极，用正表笔分别接射极和集电极，万用表应显示PN结截止。这说明该三极管是好的。用万用表判断实验箱上电解电容的极性和好坏。对于10μF电解电容，可选择200kΩ电阻测量档，用万用表的负极接电解电容的负极，用万用表的正极接电解电容的正极，万用表的电阻示数将不断增加，直到超过示数的范围。这说明该电解电容是好的。 ⑵按图1.1联接电路。 ⑶接通实验箱交流电源，用万用表测量直流12V电源电压是否正常。若正常，则将12V 电源接至图1.1的Vcc。 图1.1 共射极放大电路
⑷ 测量电阻R C 的阻值。将V i 端接地。改变R P （有案可查2 2k Ω、100k Ω、680k Ω三个可变电阻可选择），测量集电极电压V C ，求 I C =(V CC －V C )/R C 分别为0.5mA 、1mA 、1.5mA 时三极管的β值。建议使用以下方法。 b B cc 2b B B R V V R V I -=+ p 1b b R R R += B C I I =β （1-1） 请注意，电路断电、电阻从电路中开路后才能用万用表测量电阻值。本实验用测电阻值、电 压值来计算电流值，而不是直接测量电流，是因为本实验电路的电流较小，测量电流的测量误差较测量电压、电阻的误差大。同时还因为测量电流时万用表的内阻趋于零，使用不当很可能损坏万用表。 Vcc=11.992 V 图1.2是示意图。它示意i C 并不严格等于βi B ， 只是近似等于βi B ；或者说β并不是一个常数。通常， β随i B 增大而增大。 对于一个三极管，β随i B 的变化越小越好。用图 解法表示共发射极放大器放大小信号的原理可知，β 随i B 变化而变化是正弦波小信号经共发射极放大器放 大后产生非线性谐波失真的原因。若表1.1中β的数 值较接近，则表1.6中的非线性谐波失真应较小。使 用不同实验箱的同学之间可验证上述分析。由此可见， 在制作小信号放大器时，若要求其非线性谐波失真尽可能小，则应挑选β值随i B 变化而变化尽可能小的三极管。 2) 调整静态 电压放大器的主要任务是使失真尽可能小地放大电压信号。为了使输出电压失真尽可能小，一般地说，静态工作点Q 应选择在输出特性曲线上交流负载线的中点。若工作点选得太高，放大器在加入交流信号后容易引起饱和失真；若选得太低，容易引起截止失真。对于小信号放大器而言，若输出交流信号幅度较小，电压放大器的非线性失真将不是主要问题，因此Q 点不一定要选在交流负载线的中点，而可根据其他要求来选择。例如，希望放大器耗电省、噪声低，或输入阻抗高，Q 点可选得低一些。 将V i 端接地。调整R P ，使V C =6V ，测量计算并填写表1.2，绘制直流负载线，估算静态工作点和放大电路的动态范围；分析发射极直流偏置对放大器动态范围的影响。
晶体管共射极单管放大 电路实验报告 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
实验二 晶体管共射极单管放大器 一、实验目的 1．学会放大器静态工作点的调式方法和测量方法。 2．掌握放大器电压放大倍数的测试方法及放大器参数对放大倍数的影 响。 3．熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。 二、实验原理 图2—1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。偏置电阻R B1、R B2组成分压电路，并在发射极中接有电阻R E ，以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号后，在放大器的输出端便可得到一个与输入信号相位相反、幅值被放大了的输出信号，从而实现了电压放大。 三、实验设备 1、信号发生器 2、双踪示波器 3、交流毫伏表 4、模拟电路实验箱 5、万用表 四、实验内容 1．测量静态工作点 实验电路如图2—1所示，它的静态工作点估算方法为： U B ≈ 2 11B B CC B R R U R +?
图2—1 共射极单管放大器实验电路图 I E ＝ E BE B R U U -≈Ic U CE = U C C －I C （R C ＋R E ） 实验中测量放大器的静态工作点，应在输入信号为零的情况下进行。 1）没通电前，将放大器输入端与地端短接，接好电源线（注意12V 电源位置）。 2）检查接线无误后，接通电源。 3）用万用表的直流10V 挡测量U E = 2V 左右，如果偏差太大可调节静态工作点（电位器RP ）。然后测量U B 、U C ，记入表2—1中。 表2—1 测 量 值 计 算 值 U B （V ） U E （V ） U C （V ） R B2（K Ω） U BE （V ） U CE （V ） I C （mA ） 2 60 2 B2所有测量结果记入表2—1中。 5）根据实验结果可用：I C ≈I E ＝ E E R U 或I C ＝C C CC R U U -
模拟电子技术基础试题汇总 1.选择题 1．当温度升高时，二极管反向饱和电流将 ( A )。 A 增大 B 减小 C 不变 D 等于零 2. 某三极管各电极对地电位如图所示，由此可判断该三极管( D ) A. 处于放大区域 B. 处于饱和区域 C. 处于截止区域 D. 已损坏 3. 某放大电路图所示.设V CC>>V BE, L CEO≈0，则在静态时该三极管 处于( B ) A.放大区 B.饱和区 C.截止区 D.区域不定 4. 半导体二极管的重要特性之一是( B )。 ( A)温度稳定性 ( B)单向导电性 ( C)放大作用 ( D)滤波特性 5. 在由NPN型BJT组成的单管共发射极放大电路中，如静态工 作点过高，容易产生
( B )失真。 ( A)截止失真( B)饱和v失真( C)双向失真( D)线性失真 6.电路如图所示，二极管导通电压U D＝0.7V，关于输出电压的说法正确的是( B )。 A：u I1=3V，u I2=0.3V时输出电压为3.7V。 B：u I1=3V，u I2=0.3V时输出电压为1V。 C：u I1=3V，u I2=3V时输出电压为5V。 D：只有当u I1=0.3V，u I2=0.3V时输出电压为才为1V。 7.图中所示为某基本共射放大电路的输出特性曲线，静态工作点由Q2点移动到Q3点可 能的原因是 。 A：集电极电源+V CC电压变高B：集电极负载电阻R C变高 C：基极电源+V BB电压变高D：基极回路电阻 R b变高。
8. 直流负反馈是指( C ) A. 存在于RC耦合电路中的负反馈 B. 放大直流信号时才有的负反馈 C. 直流通路中的负反馈 D. 只存在于直接耦合电路中的负反馈 9. 负反馈所能抑制的干扰和噪声是( B ) A 输入信号所包含的干扰和噪声 B. 反馈环内的干扰和噪声 C. 反馈环外的干扰和噪声 D. 输出信号中的干扰和噪声 10. 在图所示电路中，A为理想运放，则电路的输出电压约为( A ) A. －2.5V B. －5V C. －6.5V D. －7.5V 11. 在图所示的单端输出差放电路中，若输入电压△υS1=80mV, △υS2=60mV,则差模输 入电压△υid为( B ) A. 10mV B. 20mV C. 70mV D. 140mV 12. 为了使高内阻信号源与低阻负载能很好地配合，可以在信 号源与低阻负载间接入 ( C )。 A. 共射电路 B. 共基电路
实验七多级交流放大器的设计 一．实验目的 1．学习多级交流放大器的设计方法。 2．掌握多级交流放大器的安装、调试与测量方法 二．预习要求 1．根据教材中介绍的方法，设计一个满足指标要求的多级交流放大器，计算出多级交流放大器中各元件的参数，画出标有元件值的电路图。 2．预习多级交流放大器的调试与测量方法，制定出实验方案，选择实验用的仪器设备。 三．实验原理 当需要放大低频范围内的交流信号时，可用集成运算放大器组成具有深度负反馈的交流放大器。由于交流放大器的级与级之间可以采用电容耦合方式，所以不用考虑运算放大器的失调参数和漂移的影响。因此，用运算放大器设计的交流放大器具有组装简单、调试方便、工作稳定等优点。 如果需要组成具有较宽频带的交流放大器，应选择宽带集成放大器，并使其处于深度负反馈。若要得到较高增益的宽带交流放大器，可用两个或两个以上的单级交流放大器级联组成。 在设计小信号多级宽带交流放大器时，输入到前级运算放大器的信号幅值较小，为了减小动态误差，应选择宽带运算放大器，并使它处于深度负反馈。由于运放的增益带宽积是一个常数，因此，加大负反馈深度，可以降低电压放大倍数，从而达到扩展频带宽度的目的。由于输入到后级运放的信号幅度较大，因此，后级运放在大信号的条件下工作，这时，影响误差的主要因素是运放的转换速率，运放的转换速率越大，误差越小。 四．设计方法与设计举例 1．设计方法与步骤： 169
170 （1）确定放大器的级数n 根据多级放大器的电压放大倍数A u Σ和所选用的每级放大器的放大倍数A ui ，确定多级 放大器的级数n 。 （2）选择电路形式 （3）选择集成运算放大器 先初步选择一种类型的运放，然后根据所选运放的单位增益带宽BW ，计算出每级放大 器的带宽。 ui Hi A BW f = （1） 并按（2）式算出。 121 ' -=n Hi Hi f f （2） 多级放大器的总带宽H f 必须满足： 'Hi H f f ≤ （3） 若'Hi H f f >，就不能满足技术指标提出的带宽要求，此时可再选择增益带宽积更高的 运放。一直到多级放大器的总带宽H f 满足（3）式为止。 当所选择的运放满足带宽要求后，对末级放大器所选用的运放，其转换速率R S 必须满足： om R U f S ?≥max 2π （4） 否则会使输出波形严重失真。 （4）选择供电方式 在交流放大器中的运放可以采用单电源供电或正负双电源供电方式。单电源供电与正 负双电源供电的区别是：单电源供电的电位参考点为负电源端（此时负电源端接地）。而正负双电源供电的参考电位是总电源的中间值（当正负电源的电压值相等时，参考电位为零）。 （5）计算各电阻值 根据交流放大器的输入电阻和对第一级电压放大倍数的要求，先确定出第一级的输入 电阻和负反馈支路的电阻，然后再根据第二级电压放大倍数的要求，确定出第二级的输入电阻和负反馈支路的电阻。按此顺序，逐渐地把每级的电阻值确定下来。 （6）计算耦合电容 当信号源的内阻和运放的输出电阻被忽略时，信号源与输入级之间、级与级之间的耦 合电容可按下式计算。 i L R f C π2)10~1(= （5） 上式中，i R 是耦合电容C 所在级的输入电阻。类似地输出电容可按下式计算。 L L R f C π2)10~1(= （6） 2．设计举例
一、三种常见共射放大电路静态分析见下表所示 上表是常见共射电路的静态工作点。对于实际电路不一定完全跟表中电路相同。求解时遵循以下几点可以求出。 1.思路：①画出该电路的直流通路图。 ②从电源经过基极绕到地列出电压方程(有些电路需经过电工知识进行简化，像分压式可用戴维南定理对R b1、R b2部分等效)求出I BQ 。 ③根据电流放大作用求出I CQ 。 ④从电源经过集电极到发射极到地列电压方程求出U CEQ 。 2．静态工作点的稳定 (1)固定偏置电路 没有稳定静态工作点作用，只能用在要求不高的电路中。 (2)分压式偏置电路 ①静态工作点稳定过程 ②工作点稳定对电路元件参数要求 A ．要稳定效果好：V BQ 要一定，就要求I 1≈I 2 I BQ 。这样才能保证V BQ ≈ R b2 R b1＋R b2 V G 。一般情况下 ??? ??I 1≈I 2＝（5～10）I BQ 硅管 I 1≈I 2＝（10～20）I BQ 锗管 B ．稳定静态工作点效果：V EQ ＝I EQ R E 的上升使U BEQ 下降。当R e 越大，U BEQ 下降越快，调整灵敏度
越高，这样就有V EQ U BEQ ，一般有?????V BQ ＝（3～5）U BEQ 或（3～5）V 硅管 V BQ ＝（5～10）U BEQ 或（1～3）V 锗管。 (3)集—基反馈式 静态工作点稳定过程：V CQ ＝V G －(I CQ ＋I BQ )R c 二、三种常见共射放大电路动态分析见下表所示
几点说明： 1.r be 是三极管的输入电阻，属动态电阻，即交流阻抗，但其大小跟晶体管的静态电流大小有关，一般的估算公式为r be ＝r ′bb ＋(1＋β)26mV I E mA ＝r ′bb ＋26mV I BQ mA 单位为欧姆(Ω)。 (2)r′bb 为三极管基极的等效 电阻，小功率一般约为300Ω，近似计算时，按给出值代入，不给出值时取300Ω代替。 2．输入电阻r i 和输出电阻r o 的物理意义。 r i 表征放大器输入端，相对于信号源而言是信号源的等效负载电阻。r i 越大，则向信号源索取的电流越小，信号源负担越轻。r o 表征放大器的输出端，相对于负载而言是负载的信号源，r o 即为信号源内阻，显然r o 越小，带负载的能力越强。 三、射极输出器 1、静态工作点 I BQ R b ＋I BQ (1＋β)R e ＋U BEQ ＝V G ， I CQ ＝βI BQ ， U CEQ ＝V G －I EQ R e ≈V G －I CQ R e 2、动态分析 ①电压放大倍数：A u ＝(1＋β)R L ′/[r be ＋(1＋β)R L ′]，其中R L ′＝R e ∥R L ②输入电阻：r i ＝[r be ＋(1＋β)R L ′]∥R b ③输出电阻：r o ＝∥R e ，其中R s ′＝R b ∥R s 3、射极输出器的特性： 射极输出器是共集电极电路，又称射极跟随器(uo ≈ui ，且同相) 电压放大倍数略小于1，电压跟随特性好，输入阻抗高，输出阻抗低，具有一定的电流放大能力和功率放大能力。 射极输出器的反馈类型为电压串联负反馈，且反馈系数为1，属深度负反馈，Auf ≈1/F ＝1。 4、射极输出器的应用 在多级放大电路中，射极输出器可作为输入级，以减轻信号源的负担；也可用作输出级，提高带负载的能力；还可作为放大器的中间隔离级，减小后级对前级电路的影响；另外，还可以用作阻抗变换器。
深圳大学实验报告课程名称：模拟电路 实验名称：负反馈放大电路设计 学院：信息工程学院 专业：信息工程班级： 组号：指导教师：田明 报告人：学号： 实验地点 N102 实验时间： 实验报告提交时间： 教务处制
一.实验名称: 负反馈放大电路设计 二.实验目的: 加深对负反馈放大电路原理的理解. 学习集成运算反馈放大电路、晶体管反馈放大电路的设计方法. 掌握集成运算反馈放大电路、多级晶体管反馈放大电路的安装调试及测试方法. 三.实验仪器: 双踪示波器一台/组 信号发生器一台/组 直流稳压电源一台/组 万用表一台/组 四.实验容: 设计一个多级晶体管负反馈放大电路或集成运算负反馈放大电路，性能要求如下： 闭环电压放大倍:30---120 输入信号频率围:1KHZ-------10KHZ. 电压输出幅度≥1.5V 输出电阻≤3KΩ 五.实验步骤: 1.选择负反馈放大电路的类型，一般有晶体管负反馈放大电路、集 成运算负反馈放大电路.
为满足上述放大倍数的要求，晶体管负反馈放大电路最少需要二级放大，其连接形式有直接耦合和阻容耦合，阻容耦合可以消除放大器各级静态工作点之间的影响，本设计采用两者相结合的方式；对于各级放大器，其组态有多种多样，有共发射极，共基极和共集电极。本设计可以采用共发射极-共基极-共集电极放大电路。对于负反馈形式，有电压串联、电压并联、电流串联、电流并联。本设计采用电压并联负反馈形式。 2.设计电路,画出电路图. 下面是电源输入电路，通过并联两个电容的滤波电路形式，以效消除干扰,保证电路稳定工作，否则容易产生自激振荡。 整体原理图如下： 从上图可以看出来，整个电路由三级放大和一路负反馈回路构成，第一级电路是NPN管构成的共发射极电路，通过直接耦合的方式输出给
放大电路测试试题 一、填空题 1、当NPN半导体三极管的正向偏置，反向偏置偏置时，三极管具有放大作用，即极电流能控制极电流。 2、根据三极管的放大电路的输入回路与输出回路公共端的不同，可将三极管放大电路分为，，三种。 3、三极管的特性曲线主要有曲线和曲线两种。 4、三极管输入特性曲线指三极管集电极与发射极间所加电压V CE一定时，与 之间的关系。 5、为了保证不失真放大，放大电路必须设置静态工作点。对NPN管组成的基本共射放大电路，如果静态工作点太低，将会产生失真，应调R B，使其，则I B，这样可克服失真。 6、共发射极放大电路电压放大倍数是与的比值。 7、三极管的电流放大原理是电流的微小变化控制电流的较大变化。 8、共射组态既有放大作用，又有放大作用。 9、某三极管3个电极电位分别为V E=1V,V B=1.7V,V C=1.2V。可判定该三极管是工作于 区的型的三极管。 10、已知一放大电路中某三极管的三个管脚电位分别为①3.5V，②2.8 V，③5V，试判断： a．①脚是，②脚是，③脚是（e, b，c）； b．管型是（NPN，PNP）； c．材料是（硅，锗）。 11、画放大器交流通路时，和应作短路处理。 二、选择题 1、下列数据中，对NPN型三极管属于放大状态的是。 A、V BE>0,V BE
1前言1 2二级运算放大器电路 1 2.1电路结构 1 2.2设计指标 2 3 Cadence仿真软件 3 3.1 schematic原理图绘制 3 3.2 生成测试电路 3 3.3 电路的仿真与分析 4 3.1.1直流仿真 4 3.1.2交流仿真 4 3.4 版图绘制 5 3.4.1差分对版图设计 6 3.4.2电流源版图设计 7 3.4.3负载MOS管版图设计 7 3.5 DRC & LVS版图验证 8 3.5.1 DRC验证 8 3.5.2 LVS验证 8 4结论 9 5参考文献 9
本文利用cadence软件简述了二级运算放大器的电路仿真和版图设计。以传统的二级运算放大器为例，在ADE电路仿真中实现0.16umCMOS工艺，输入直流电源为5v，直流电流源范围27~50uA,根据电路知识，设置各个MOS管合适的宽长比，调节弥勒电容的大小，进入stectre仿真使运放增益达到40db，截止带宽达到80MHz和相位裕度至少为60。。版图设计要求DRC验证0错误，LVS验证使电路图与提取的版图相匹配，观看输出报告，要求验证比对结果一一对应。 关键词：cadence仿真，设计指标，版图验证。 Abstract In this paper, the circuit simulation and layout design of two stage operational amplifier are briefly described by using cadence software. In the traditional two stage operational amplifier as an example, the realization of 0.16umCMOS technology in ADE circuit simulation, the input DC power supply 5V DC current source 27~50uA, according to the circuit knowledge, set up each MOS tube suitable ratio of width and length, the size of the capacitor into the regulation of Maitreya, the simulation of stectre amplifier gain reaches 40dB, the cut-off bandwidth reaches 80MHz and the phase margin of at least 60.. The layout design requires DRC to verify 0 errors, and LVS validation makes the circuit map matching the extracted layout, viewing the output report, and requiring verification to verify the comparison results one by one. Key words: cadence simulation, design index, layout verification.
PNP 型单级共射放大电路 一、 实验目的 1、 设计一个PNP 型共射放大器，使其放大倍数为80，工作电流为80mA 。 二、 实验仪器 1、 示波器 2、信号发生器 3、数字万用表 4、交流毫伏表 5、直流稳压源 三、 实验原理 1、PNP 型单级共射放大器电路图如下： 2、 静态工作点的理论计算： 静态工作点可由以下几个关系式确定： 4 34 B C C R U V R R = + 5 B BE C E U U I I R -≈= 由以上式子可知，当管子确定后，改变CC V 、3R 、4R 中任意参数值，都会导致静态工作点的变化。当电路参数确定后，静态工作点主要通过P R 调整。工作点偏高，输出信号波形易产生饱和失真；工作点偏低，输出波形易产生
截止失真。但当输入信号过大时，管子将工作在非线性区，输出波形会产生双向失真。当输出波形不很大时，静态工作点的设置应偏低，以减小电路的 静态损耗。 3、电压放大倍数的测量与计算 电压放大倍数是指放大电路输出端的信号电压（变化电压）与输入端的信号电压之比， 即：o u i u A u = 电路中有12 (//) u be R R A r β =-、 26 '(1) be bb EQ mV r r I β =++ 其中，' bb r一般取300Ω。 当放大电路静态工作点设置合理后，在其输入端加适当的正弦信号，同时用示波器观察放大电路的输出波形，在输出波形不失真的条件下，用交流毫伏表或示波器分别测量放大电路的输入、输出电压，再按定义式计算即可。 四、实验内容及结果 1、按图连接电源，确认电路无误后接通电源。 2、在放大器的输入端加入频率f=1KHz，幅值约为10mV的正弦信号，用示波器观察，同时，用示波器的另一端监视放大器的输出电压Uo的波形。调整Rp的阻值，使静态工作点处于合适位置，此时，输出波形最大而不失真。 3、测量电路工作电流Ic并与理论计算值比较
实验二晶体管共射极单管放大器 一、实验目得 1．学会放大器静态工作点得调式方法与测量方法。 2．掌握放大器电压放大倍数得测试方法及放大器参数对放大倍数得影响。 3．熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备得使用。 二、实验原理 图２—1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。偏置电阻R B1、R B2组成分压电路,并在发射极中接有电阻R E,以稳定放大器得静 态工作点。当在放大器得输入端加入输入信号后,在放大器得输出端便可 得到一个与输入信号相位相反、幅值被放大了得输出信号,从而实现了电 压放大。 三、实验设备 1、信号发生器 2、双踪示波器 3、交流毫伏表 4、模拟电路实验箱 5、万用表 四、实验内容 1．测量静态工作点 实验电路如图２—1所示,它得静态工作点估算方法为: ＵB≈
图２—１共射极单管放大器实验电路图 I E=≈Ｉｃ U CE＝UＣC－I C(ＲＣ+RＥ） 实验中测量放大器得静态工作点,应在输入信号为零得情况下进行。 1）没通电前,将放大器输入端与地端短接,接好电源线（注意12V电源位置)。 2）检查接线无误后,接通电源。 3）用万用表得直流10V挡测量ＵE =２V左右,如果偏差太大可调节静态工作点(电位器ＲP)。然后测量U B、U C,记入表２—1中。 表2—１ 测量值计算值UＢ(V) UＥ(V) ＵC(Ｖ）R B2(ＫΩ）U BE(Ｖ) UＣE(Ｖ) I C(mA) 2、６ 2 7、2 60 0、6 ５、２ 2 Ｂ2 量结果记入表2—１中。 5）根据实验结果可用：I C≈I E＝或I C= ＵBE＝U B-U E U CE＝U C－UＥ 计算出放大器得静态工作点。 2．测量电压放大倍数
东南大学电工电子实验中心 实验报告 课程名称：模拟电子电路基础 第三次实验 实验名称：三极管放大电路设计 院（系）：专业： 姓名：学号： 实验室: 105 实验组别： 同组人员：实验时间：2015年05月04日评定成绩：审阅教师：
实验三三极管放大电路设计 一、实验目的 1.掌握单级放大电路的设计、工程估算、安装和调试； 2.了解三极管、场效应管各项基本器件参数、工作点、偏置电路、输入阻抗、输出阻抗、 增益、幅频特性等的基本概念以及测量方法； 3.了解负反馈对放大电路特性的影响。 4.掌握多级放大电路的设计、工程估算、安装和调试； 5.掌握基本的模拟电路的故障检查和排除方法，深化示波器、稳压电源、交流毫伏表、 函数发生器的使用技能训练。 二、预习思考： 1.器件资料： 上网查询本实验所用的三极管9013的数据手册，画出三极管封装示意图，标出每个管脚的名称，将相关参数值填入下表： 注：额——表示Absolute maximum ratings，最大额定值。 2.偏置电路： 图3-3中偏置电路的名称是什么？简单解释是如何自动调节晶体管的电流I C以实现稳定直流工作点的作用的，如果R1、R2取得过大能否再起到稳定直流工作点的作用，为什么？ 答： ①图3-1偏置电路名称：分压式偏置电路。 ②自动调节晶体管电流Ic以实现稳定直流工作点的作用的原理： 当温度升高，会引起静态电流ICQ(≈IEQ)的增加，此时发射极直流电位UEQ=IEQ*RE 也会增加，而由于基极电位UBQ基本固定不变，因此外加在BJT发射结上的电压UBEQ=UBQ-UEQ将减小，迫使IEQ减小，进而抑制了ICQ的增加，使ICQ基本维持不变，达到自动稳定静态工作点的目的。同理，当温度降低时，ICQ减小，UEQ同时减小，而UBEQ则上升促使IEQ增大，抑制了ICQ 的减小，进而保证了Q点的稳定。 ③若R1、R2取得过大，则不能再起到稳定工作点的作用。这是因为在此情况下， 流入基极的电流不可再忽略，UB不稳定导致直流工作点不稳定。
实验二 单级放大电路 一、实验目的 1． 掌握放大器静态工作点的调试方法，学会分析静态工作点对放大器性能的影响。 2． 掌握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。 3． 熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。 二、实验仪器及器材 双踪示波器、低频函数信号发生器、低频交流毫伏表、数字万用表、模拟电路实验箱 三、实验原理 图2-1 共射极单管放大器 图2-1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用R B2和R B1 组成的分压电路，并在发射极中接有电阻R E ，以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号U i 后，在放大器的输出端便可得到一个与U i 相位相反，幅值被放大了的输出信号U 0，从而实现了电压放大。 在图2-1电路中，当流过偏置电阻R B1和R B2的电流远大于晶体管T 的基极电流I B 时（一般5~10倍），则它的静态工作点可用下式估算，U CC 为供电电源，此为+12V 。 CC B B B B U R R R U 2 11 +≈ （2-1） C E BE B E I R U U I ≈-= （2-2） )(E C C CC CE R R I U U +-= （2-3） 电压放大倍数 be L C V r R R A β -= （2-4）
输入电阻 be B B i r R R R 21= （2-5） 输出电阻 C R R ≈0 （2-6） 放大器静态工作点的测量与调试 1） 静态工作点的测量 测量放大器的静态工作点，应在输入信号U i =0的情况下进行，即将放大器输入端与地端短接，然后选用量程合适的数字万用表，分别测量晶体管的集电极电流I C 以及各电极对地的电位U B 、U C 和U E 。一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用测量电压，然后算出I C 的方法，例如，只要测出U E ，即可用E E E C R U I I = ≈算出I C （也可根据C C CC C R U U I -=， 由U C 确定I C ），同时也能算出E C CE E B BE U U U U U U -=-=,。 2） 静态工作点的调试 放大器静态工作点的调试是指对三极管集电极电流I C （或U CE ）调整与测试。 静态工作点是否合适，对放大器的性能和输出波形都有很大的影响。如工作点偏高，放大器在加入交流信号以后易产生饱和失真，此时u O 的负半周将被削底，如图2-2（a ）所示，如工作点偏低则易产生截止失真，即u O 的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失真明显），如图2-2（b ）所示。这些情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进行动态调试，即在放大器的输入端加入一定的u i ，检查输出电压u O 的大小和波形是否满足要求。如不满足，则应调节静态工作点的位置。 (a)饱和失真 (b)截止失真 图2-2 静态工作点对U0波形失真的影响 改变电路参数U CC ，R C ，R B （R B1，R B2）都会引起静态工作点的变化，如图2-3所示，但通常多采用调节偏电阻R B2的方法来改变静态工作点，如减小R B2，则可使静态工作点提高等。 最后还要说明的是，上面所说的工作点“偏高”或“偏低”不是绝对的，应该是相对信号的幅度而言，如信号幅度很小，即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。所以确切的说，产生波形失真是信号幅度与静态工作点设置配合不当所致。如须满足较大信号的要求，静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点。
实验四 两级放大电路 一、实验目的 l 、掌握如何合理设置静态工作点。 2、学会放大器频率特性测试方法。 3、了解放大器的失真及消除方法。 二、实验原理 1、对于二极放大电路，习惯上规定第一级是从信号源到第二个晶体管BG2的基极，第二级是从第二个晶体管的基极到负载，这样两极放大器的电压总增益Av 为： 2V 1V 1 i 1 O 2i 2O 1i 2O ,i 2O S 2O V A A V V V V V V V V V V A ?=?==== 式中电压均为有效值，且2i 1O V V =，由此可见，两级放大器电压总增益是单级电压增益的乘积，由结论可推广到多级放大器。 当忽略信号源内阻R S 和偏流电阻R b 的影响，放大器的中频电压增益为： 1be 2 be 1C 1be 1L 11i 1O S 1O 1V r r //R 1 r R V V V V A β-='β-=== 2 be L 2C 2 2be 2L 21O 2O 1i 2O 2V r R //R r R V V V V A β-='β-=== 2 be L 2C 2 1be 2be 1C 12V 1V V r R //R r r //R A A A β?β=?= 必须要注意的是A V1、A V2都是考虑了下一级输入电阻（或负载）的影响，所以第一级的输出电压即为第二级的输入电压，而不是第一级的开路输出电压，当第一级增益已计入下级输入电阻的影响后，在计算第二级增益时，就不必再考虑前级的输出阻抗，否则计算就重复了。 2、在两极放大器中β和I E 的提高，必须全面考虑，是前后级相互影响的关系。 3、对两级电路参数相同的放大器其单级通频带相同，而总的通频带将变窄。 ) dB (A log 20G 式中G G G V u o 2u o 1u uo =+= 三、实验仪器 l 、双踪示波器。 2、数字万用表。 3、信号发生器。 4、毫伏表 5、分立元件放大电路模块 四、实验内容 1、实验电路见图4-1
反馈放大电路测试题 一、选择正确答案填入空内，只需填入A 、B 、C 、D ， 1、 交流负反馈是指（ ）。 A. 只存在于阻容耦合电路中的负反馈 B. 交流通路中的负反馈 C. 放大正弦波信号时才有的负反馈 D. 变压器耦合电路中的负反馈 2、 负反馈能抑制（ ）。 A. 输入信号所包含的干扰和噪声 B. 反馈环内的干扰和噪声 C. 反馈环外的干扰和噪声 D. 输出信号中的干扰和噪声 3、 欲将电压信号转换成与之成比例的电流信号，应在放大电路中引入深度（ ）负反馈。 A. 电压串联 B. 电压并联 C. 电流串联 D. 电流并联 4、 为了将输入电流转换成与之成比例的输出电压，应引入深度（ ）负反馈。 A. 电压串联 B. 电压并联 C. 电流串联 D. 电流并联 答： B 5、由集成运放组成的反馈放大电路如图所示。试分析其中的交流反馈，从给 出的以下答案中选择正确者填空（每小题填三个空格）。 A ．正反馈， B ．负反馈， C ．电压反馈， D ．电流反馈， E ．串联反馈， F ．并联反馈。 （1）．图（a ）电路为___________，___________，___________; （2）．图（b ）电路为___________，___________，___________。 L L ( a )( b ) i 答： B 答： B 答： C
答：1．B ， D ， F 2．B ， C ， E 6、 三个两级放大电路如图所示。设电容器对交流信号均可视为短路。试分析 其中的级间交流反馈，从给出的答案中选出正确者填空（每小题三个空格）： A ．电压反馈， B ．电流反馈， C ．串联反馈 ， D ．并联反馈， E ．正反馈， F ．负反馈。 1．图（a ）电路为________________，________________，________________； 2．图（b ）电路为________________，________________，________________； 3．图（C ）电路为________________，________________，________________。 ( a )( b ) u ( c ) u u 答：图（a ）A ， D ， E 图（b ）A ， D ， F 图（c ）A ， C ， E 7、 由集成运放A1、 A2 、A3和晶体管T1、T2组成的放大电路如图所示，分 析电路中的负反馈组态，从以下答案中选择正确的填空。 A ．电压串联 B ．电压并联， C ．电流串联， D ．电流并联。 1．运放A 1和晶体管T 1引入的级间负反馈组态为________________； 2．晶体管T 1引入的局部负反馈组态为________________； 3．运放A 2和晶体管T 2引入的级间负反馈组态为________________； 4．晶体管T 2引入的局部负反馈组态为________________； 5．运放A 3引入的局部负反馈组态为________________。
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10k Ω，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.