实验六两级放大电路的设计精.ppt

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1、实验六两级放大电路的设计实验六两级放大电路的设计第1页，本讲稿共27页实验目的实验目的 掌握多级放大电路的工程设计方法、组装调试技术和实验方案掌握多级放大电路的工程设计方法、组装调试技术和实验方案掌握多级放大电路的工程设计方法、组装调试技术和实验方案掌握多级放大电路的工程设计方法、组装调试技术和实验方案的设计方法。的设计方法。的设计方法。的设计方法。培养学生灵活运用所学知识培养学生灵活运用所学知识培养学生灵活运用所学知识培养学生灵活运用所学知识,分析与解决电路实际问题能力分析与解决电路实际问题能力分析与解决电路实际问题能力分析与解决电路实际问题能力,加强实加强实加强实加强实验全过程的训练。验全

2、过程的训练。验全过程的训练。验全过程的训练。第2页，本讲稿共27页设计任务设计任务11设计题一：设计题一：用分立元件设计一阻容耦合两级放大电路，在电源电压为用分立元件设计一阻容耦合两级放大电路，在电源电压为用分立元件设计一阻容耦合两级放大电路，在电源电压为用分立元件设计一阻容耦合两级放大电路，在电源电压为12V12V，V Vi i5mV5mV，信号源内阻为，信号源内阻为，信号源内阻为，信号源内阻为5050，R RL L=5.1k=5.1k的条件下，满足的条件下，满足的条件下，满足的条件下，满足以下指标要求：以下指标要求：以下指标要求：以下指标要求：（1 1）R Ri i10k10k；（2 2）

3、A Av v250250；（3 3）BWBW=50Hz50kHz=50Hz50kHz；（4 4）D D5%5%。第3页，本讲稿共27页设计任务设计任务22设计题二：设计题二：用分立元件设计一阻容耦合放大电路，在信号源内阻为用分立元件设计一阻容耦合放大电路，在信号源内阻为用分立元件设计一阻容耦合放大电路，在信号源内阻为用分立元件设计一阻容耦合放大电路，在信号源内阻为5050，V Vi i10mV10mV，R RL L=1k=1k的条件下，满足以下指标要求：的条件下，满足以下指标要求：的条件下，满足以下指标要求：的条件下，满足以下指标要求：（1 1）V Vo o1V1V；（2 2）R Ri i20

4、k20k；（3 3）f fL L30Hz250v250 放大电路的级数。放大电路的级数。电路形式的选择电路形式的选择电路形式的选择电路形式的选择 要考虑的因素主要包括：是小信号放大型还是大信号（功率）放大型；各级放大电路的组要考虑的因素主要包括：是小信号放大型还是大信号（功率）放大型；各级放大电路的组态及级间信号的耦合方式等。态及级间信号的耦合方式等。由指标要求：由指标要求：由指标要求：由指标要求：V Vi i10mV 10mV 放大电路是小信号放大型；放大电路是小信号放大型；由由由由R Ri i10k 10k 和和和和D D5%10k 10k 是否需引入负反馈是否需引入负反馈是否需引入负反馈

5、是否需引入负反馈?何种负反馈何种负反馈何种负反馈何种负反馈?设计指南设计指南第8页，本讲稿共27页指标分配指标分配指标分配指标分配 放大倍数的分配放大倍数的分配放大倍数的分配放大倍数的分配 通常，分配给前级放大电路的电压增益低一些，后级放大电路电压增益高一些为宜，并通常，分配给前级放大电路的电压增益低一些，后级放大电路电压增益高一些为宜，并要留有要留有15%20%的余量。的余量。要求要求AV250，设计计算时可取，设计计算时可取AV=300，其中取，其中取T1级级AV1=？，？，T2级级AV2=？半导体器件的选择半导体器件的选择半导体器件的选择半导体器件的选择半导体器件根据电路输出信号幅度、通

6、频带、输入阻抗及电路的某些指标要求来选择。半导体器件根据电路输出信号幅度、通频带、输入阻抗及电路的某些指标要求来选择。指标中，电路为小信号放大，对电路噪声没有特别要求，上限频率指标中，电路为小信号放大，对电路噪声没有特别要求，上限频率fH=50kHz，要求不高，要求不高，故可选一般的小功率管。现选取故可选一般的小功率管。现选取NPN型管型管9013，测量其取，测量其取=150。动态动态范范围围估算：估算：T1级级：T2级级：设计指南设计指南第9页，本讲稿共27页各级静态工作点的设定各级静态工作点的设定各级静态工作点的设定各级静态工作点的设定可见，可见，T1级级VCEQ1可选小些，可选小些，T2

7、级级VCEQ2可选大些。可选大些。T1级静态工作点确定：级静态工作点确定：由指标要求：由指标要求：由指标要求：由指标要求：R Ri i10k 10k r rbe1 be1 ICQ1由由由由IQ1 IQ1 选定选定ICQ1和和CQ1的值的值VCEQ的选择的选择要考虑到电路在正常工作范围应使输出电压幅度要考虑到电路在正常工作范围应使输出电压幅度Vom足够大，同时在满足放大倍数足够大，同时在满足放大倍数的前提下，输出电压不应出现饱和失真，为此的前提下，输出电压不应出现饱和失真，为此,VCEQ应满足下列关系：应满足下列关系：ICQ取值取值 考虑考虑：ICQ设定主要根据设定主要根据 ICQICM+ICE

8、Q ，由于小信号电压放大电路，由于小信号电压放大电路ICM 较小，另从减少噪较小，另从减少噪声及降低直流功率损耗出发，声及降低直流功率损耗出发，T1、T2工作电流应选小些，并取前一级电流小于后一级电流。工作电流应选小些，并取前一级电流小于后一级电流。设计指南设计指南第10页，本讲稿共27页T级静态工作点确定：级静态工作点确定：由由由由ICQ2 ICQ1 和和VCEQ2VCEQ1 选定选定ICQ和和CQ的值的值偏置电路设计与计算偏置电路设计与计算偏置电路设计与计算偏置电路设计与计算偏置电阻偏置电阻Rb1、Rb2值的选择值的选择 ，由电源电压由电源电压VCC VBQ;由由I1=(510)IBQ 和

9、和VBQRb2 和和Rb。射级电阻射级电阻Re的选择的选择 Re 由由设计指南设计指南第11页，本讲稿共27页集电极电阻集电极电阻Rc的选择的选择 集集电电极极电电阻阻Rc的的选择选择:一是要一是要满满足放大倍数要足放大倍数要求，二是不能求，二是不能产产生生饱饱和和失真。失真。RC 由由或由或由或由或由RC 设计指南设计指南第12页，本讲稿共27页各电容值的选择各电容值的选择 耦合电容耦合电容C1和和C2的作用是隔直流耦合交流，对交流信号应是近似短路，所以耦合电容的阻抗的作用是隔直流耦合交流，对交流信号应是近似短路，所以耦合电容的阻抗应远小于与之串联的电阻，旁路电容阻抗应远小于与之并联的等效电

10、阻。应远小于与之串联的电阻，旁路电容阻抗应远小于与之并联的等效电阻。在本电路中，电容的耐压值应取实际工作电压的在本电路中，电容的耐压值应取实际工作电压的2倍以上倍以上设计指南设计指南第13页，本讲稿共27页指标核算与电路确定指标核算与电路确定指标核算与电路确定指标核算与电路确定静态工作点的核算静态工作点的核算 T1级：级：与上述取值比较，是否符合设计要求。与上述取值比较，是否符合设计要求。T级的核算级的核算 与与T1级相同。级相同。指标核算是指根据已设计的电路参数逐级进行理论计算，核算各项指标（静态工作点、指标核算是指根据已设计的电路参数逐级进行理论计算，核算各项指标（静态工作点、Av、Ri、

11、Ro、f L、f H等等）是否满足设计要求，否则需要重新设计计算。）是否满足设计要求，否则需要重新设计计算。尤其是对静态及动态指标均有影响的电路参数，需要通过指标核算，确认其取值是否合理。尤其是对静态及动态指标均有影响的电路参数，需要通过指标核算，确认其取值是否合理。设计指南设计指南第14页，本讲稿共27页指标核算指标核算 核算核算R Ri i、A Av v、BWBW是否符合下列指标的要求：是否符合下列指标的要求：是否符合下列指标的要求：是否符合下列指标的要求：R Ri i10k10k；A Av250v250；BWBW=50Hz50kHz=50Hz50kHz否则需要重新设计计算。否则需要重新设

12、计计算。核算无误后，画出整机电路图，列出元器件清单表。核算无误后，画出整机电路图，列出元器件清单表。设计指南设计指南第15页，本讲稿共27页面包板的结构面包板的结构面包板的结构面包板的结构凹槽，凹槽上凹槽，凹槽上下不连通下不连通电位器电位器电源接入插孔电源接入插孔电源输出接口电源输出接口电位器输出接口电位器输出接口信信号号输输入入接接口口信信号号输输出出接接口口第一块面包板第一块面包板第二块面包板第二块面包板 实验箱内电位器、电源实验箱内电位器、电源接入插孔、信号输入、输出接孔接入插孔、信号输入、输出接孔内部内部互不连通互不连通，使用时，使用时需用导需用导线连线连起来。为了避免干扰，起来。为了

13、避免干扰，安装时安装时用第一块面包板。用第一块面包板。提醒：提醒：电路的安装电路的安装每列有每列有5个个小孔且互相小孔且互相连通，但每连通，但每列之间的小列之间的小孔不连通。孔不连通。两行插孔，每行插两行插孔，每行插孔中的小孔互相连孔中的小孔互相连接，但两行绝缘，接，但两行绝缘，可作为电源线或地可作为电源线或地线使用。线使用。第16页，本讲稿共27页布线要点布线要点1 1、接线前应先画好布线图，以免发生差错，接线前应先画好布线图，以免发生差错，接线前应先画好布线图，以免发生差错，接线前应先画好布线图，以免发生差错，一般以集成电路或一般以集成电路或一般以集成电路或一般以集成电路或三极管为中心，三

14、极管为中心，三极管为中心，三极管为中心，并根据输入输出分离的原则，以适当的间距来安排并根据输入输出分离的原则，以适当的间距来安排并根据输入输出分离的原则，以适当的间距来安排并根据输入输出分离的原则，以适当的间距来安排其他元件。其他元件。其他元件。其他元件。2 2、集成块与晶体管的布局，一般、集成块与晶体管的布局，一般、集成块与晶体管的布局，一般、集成块与晶体管的布局，一般按主电路信号流向的顺序在插座板按主电路信号流向的顺序在插座板按主电路信号流向的顺序在插座板按主电路信号流向的顺序在插座板上直线排列，上直线排列，上直线排列，上直线排列，各级元器件围绕各级的集成块或晶极管布置，各级元器件围绕各级

15、的集成块或晶极管布置，各级元器件围绕各级的集成块或晶极管布置，各级元器件围绕各级的集成块或晶极管布置，各元件各元件各元件各元件间的间距应视周围元件多少而定间的间距应视周围元件多少而定间的间距应视周围元件多少而定间的间距应视周围元件多少而定。3 3、第一级的输入线与末级的输出线、高频线与低频线要、第一级的输入线与末级的输出线、高频线与低频线要、第一级的输入线与末级的输出线、高频线与低频线要、第一级的输入线与末级的输出线、高频线与低频线要远离远离远离远离，以，以，以，以免形成免形成免形成免形成空间交叉耦合空间交叉耦合空间交叉耦合空间交叉耦合。4 4、合理布置地线。当电路有多级时、合理布置地线。当电

16、路有多级时、合理布置地线。当电路有多级时、合理布置地线。当电路有多级时 ，应将各级单独接地，再分应将各级单独接地，再分应将各级单独接地，再分应将各级单独接地，再分别接公共地线。别接公共地线。别接公共地线。别接公共地线。电路的安装电路的安装第17页，本讲稿共27页布线注意事项布线注意事项1 1、布线的顺序一般是、布线的顺序一般是、布线的顺序一般是、布线的顺序一般是先布电源线与地线先布电源线与地线先布电源线与地线先布电源线与地线，然后按布线图，然后按布线图，然后按布线图，然后按布线图从输入到从输入到从输入到从输入到输出输出输出输出依次连接好各元器件和接线。在此条件下，尽量做到依次连接好各元器件和接

17、线。在此条件下，尽量做到依次连接好各元器件和接线。在此条件下，尽量做到依次连接好各元器件和接线。在此条件下，尽量做到接线短、接线短、接线短、接线短、接线少、测量方便接线少、测量方便接线少、测量方便接线少、测量方便。2 2、集成电路的安装：集成电路引脚必须插在面包板中央凹槽两边的孔、集成电路的安装：集成电路引脚必须插在面包板中央凹槽两边的孔、集成电路的安装：集成电路引脚必须插在面包板中央凹槽两边的孔、集成电路的安装：集成电路引脚必须插在面包板中央凹槽两边的孔中。中。中。中。3 3、为便于检查，尽可能采用不同颜色的导线；尽量在器件周围为便于检查，尽可能采用不同颜色的导线；尽量在器件周围为便于检查，

18、尽可能采用不同颜色的导线；尽量在器件周围为便于检查，尽可能采用不同颜色的导线；尽量在器件周围连线，连线，连线，连线，并不允许导线在集成块上方跨过，或从三极管下方穿过。并不允许导线在集成块上方跨过，或从三极管下方穿过。并不允许导线在集成块上方跨过，或从三极管下方穿过。并不允许导线在集成块上方跨过，或从三极管下方穿过。4 4、查线无误，才能接通电源查线无误，才能接通电源查线无误，才能接通电源查线无误，才能接通电源。查线时仍以集成电路或三极管的引脚。查线时仍以集成电路或三极管的引脚。查线时仍以集成电路或三极管的引脚。查线时仍以集成电路或三极管的引脚为出发点，逐一检查与之相连的元件和导线。为出发点，逐

19、一检查与之相连的元件和导线。为出发点，逐一检查与之相连的元件和导线。为出发点，逐一检查与之相连的元件和导线。电路的安装电路的安装第18页，本讲稿共27页 如如图图(1)所示所示单级单级放大放大电电路中，路中，电位器电位器RP在中间时为最佳状态，在中间时为最佳状态，输输入入为为正弦信号，当正弦信号，当输输入信号入信号Vi和和电电位器位器RP阻阻值值逐逐渐渐增大增大时时，输输出出电压电压VO首先出现的首先出现的波形波形为为（）（）图图（1 1）课前提问课前提问:第19页，本讲稿共27页如图（）为所示放大电路的幅频特性曲线，若将旁路电容如图（）为所示放大电路的幅频特性曲线，若将旁路电容Ce的值变为的

20、值变为100uF，其幅频特性曲线有何，其幅频特性曲线有何改变？（改变？（）图图第20页，本讲稿共27页实验内容实验内容自拟步骤测试下列指标参数：自拟步骤测试下列指标参数：1 1完成静态工作点的调整，并完成静态工作点的调整，并完成静态工作点的调整，并完成静态工作点的调整，并列表列表列表列表测量每一级静态工作点测量每一级静态工作点测量每一级静态工作点测量每一级静态工作点QQ的参的参的参的参数。数。数。数。2 2列表列表列表列表测量第一级的增益测量第一级的增益测量第一级的增益测量第一级的增益A AV1V1、第二级的增益、第二级的增益、第二级的增益、第二级的增益A AV2V2及两级总的增益及两级总的增

21、益及两级总的增益及两级总的增益A AV V。3 3列表列表列表列表测量总电路的测量总电路的测量总电路的测量总电路的R Ri i、R Ro o、BWBW。4 4测量放大电路输出波形的失真度测量放大电路输出波形的失真度测量放大电路输出波形的失真度测量放大电路输出波形的失真度D D。调试与测量调试与测量 把测量结果与设计任务中的指标要求对把测量结果与设计任务中的指标要求对照，看是否满足指标要求。照，看是否满足指标要求。实验前实验前,应先用数字万用表测量三极管的应先用数字万用表测量三极管的值值，同，同时时判判别别三极管的好坏。三极管的好坏。第21页，本讲稿共27页故障分析故障分析直观检查法直观检查法

22、通过观察故障状态的具体现象，直接发现故障位置的检查方法。它是一通过观察故障状态的具体现象，直接发现故障位置的检查方法。它是一个综合性、经验性、实践性很强的检查方法，检查故障的原理很简单，实际运用过程个综合性、经验性、实践性很强的检查方法，检查故障的原理很简单，实际运用过程则不容易。则不容易。排查故障的常用方法及步骤：排查故障的常用方法及步骤：排查故障的常用方法及步骤：排查故障的常用方法及步骤：追踪信号踪迹的信号寻迹检查法追踪信号踪迹的信号寻迹检查法 利用信号寻迹器，查找信号流程踪迹来确定信号有利用信号寻迹器，查找信号流程踪迹来确定信号有还是没有，来确定故障位置的检查方法。实验室一般使用示波器作

23、为寻迹器。还是没有，来确定故障位置的检查方法。实验室一般使用示波器作为寻迹器。检查法检查法方法如下；方法如下；故障现象故障现象判断故障级判断故障级 确定故障点确定故障点 修复电路修复电路 1.直观检查法直观检查法2.信号寻迹法信号寻迹法1.静态检查静态检查2.动态检查动态检查调试前的直观检查调试前的直观检查电路安装完毕电路安装完毕,不宜急于通电不宜急于通电,先要认真检查以下内容先要认真检查以下内容:1.连线是否连线是否正确正确,包括错线、多线、少线。此时要包括错线、多线、少线。此时要按照电路原理图检查按照电路原理图检查安装好的线路；元器件引脚之间有安装好的线路；元器件引脚之间有无短路、接触不良

24、，三极管、电容极性有无接错；无短路、接触不良，三极管、电容极性有无接错；电源供电、信号源连线是否正确；电源供电、信号源连线是否正确；电源端对地是否存在短路。然后按下面的方法检查：电源端对地是否存在短路。然后按下面的方法检查：第22页，本讲稿共27页 从第一级输入信号，用示波器由前级到后级，逐级观察输出端信号的变化情况，如发现某一级的输出波形不从第一级输入信号，用示波器由前级到后级，逐级观察输出端信号的变化情况，如发现某一级的输出波形不正确或没有输出时，则故障就发生在该级或下级电路，这时可将级间连线或耦合电路断开，进行单独测试，即可正确或没有输出时，则故障就发生在该级或下级电路，这时可将级间连线

25、或耦合电路断开，进行单独测试，即可判断故障级。判断故障级。提示：在测量前级放大器时，应把信号源电压调得较大，在测量后级放大器时，应把信号源电压调得较小。1.由前向后逐级检查，寻找故障级。由前向后逐级检查，寻找故障级。第23页，本讲稿共27页 由后向前逐级推进寻找故障级。可在某级输入端加信号，测试其后各级输出端信号是否正常，无故障则往前级推进，由后向前逐级推进寻找故障级。可在某级输入端加信号，测试其后各级输出端信号是否正常，无故障则往前级推进，若在某级输出信号不正常时，则故障就发生在该级若在某级输出信号不正常时，则故障就发生在该级.2.由后向前逐级检查，寻找故障级。由后向前逐级检查，寻找故障级。

26、第24页，本讲稿共27页多级放大电路常见故障及排除方法多级放大电路常见故障及排除方法多级放大电路常见故障及排除方法多级放大电路常见故障及排除方法（1）现象现象原因原因排除方法排除方法静态工作点不正常或不能调整静态工作点不正常或不能调整1.1.电源未接好。电源未接好。用万用表测量电路的电用万用表测量电路的电源电压是否正常。源电压是否正常。2.2.元器件位置及连线元器件位置及连线错误。错误。检查元器件位置及线路。检查元器件位置及线路。3.3.三极管管脚连接错三极管管脚连接错误。误。将三极管管脚连接正确。将三极管管脚连接正确。静态工作点正常，静态工作点正常，无任何输出无任何输出1.1.测量电路连接线

27、测量电路连接线未未连接好。连接好。检查信号发生器连接线、检查信号发生器连接线、示波器示波器探头探头是否与电路是否与电路连接好连接好;连接线是否开路。连接线是否开路。2.2.耦合电容耦合电容未连接好或未连接好或损坏。损坏。连接好连接好耦合电容仍无输耦合电容仍无输出，更换耦合电容。出，更换耦合电容。第25页，本讲稿共27页多级放大电路常见故障及排除方法多级放大电路常见故障及排除方法多级放大电路常见故障及排除方法多级放大电路常见故障及排除方法（2）排除方法排除方法排除方法排除方法原因原因原因原因现象现象现象现象避免输入输出信号交叉。避免输入输出信号交叉。避免输入输出信号交叉。避免输入输出信号交叉。4

28、.4.4.4.接线走向不合理。接线走向不合理。接线走向不合理。接线走向不合理。避免接线平行。避免接线平行。避免接线平行。避免接线平行。3.3.3.3.接线平行。接线平行。接线平行。接线平行。尽量缩短接线。尽量缩短接线。尽量缩短接线。尽量缩短接线。2.2.2.2.接线太长。接线太长。接线太长。接线太长。1.1.1.1.检查各连线地线是否开检查各连线地线是否开检查各连线地线是否开检查各连线地线是否开路路路路;2.;2.电路中采用一点接电路中采用一点接电路中采用一点接电路中采用一点接地。地。地。地。1.1.1.1.信号源、示波器或实信号源、示波器或实信号源、示波器或实信号源、示波器或实验电路的地线未

29、接好。验电路的地线未接好。验电路的地线未接好。验电路的地线未接好。输出波形有振荡现象输出波形有振荡现象输出波形有振荡现象输出波形有振荡现象查看接线或更换旁路电容查看接线或更换旁路电容查看接线或更换旁路电容查看接线或更换旁路电容旁路电容旁路电容旁路电容旁路电容未接入或损坏。未接入或损坏。未接入或损坏。未接入或损坏。静态工作点正常，但电压静态工作点正常，但电压静态工作点正常，但电压静态工作点正常，但电压增益增益增益增益A AV V偏小偏小偏小偏小第26页，本讲稿共27页多级放大电路常见故障及排除方法多级放大电路常见故障及排除方法多级放大电路常见故障及排除方法多级放大电路常见故障及排除方法（3）现象现象原因原因排除方法排除方法输出信号上削波或下削波输出信号上削波或下削波静态工作点偏移。静态工作点偏移。重新调整静态工作点。重新调整静态工作点。输出信号上下都削波输出信号上下都削波1.1.输入信号幅度太大。输入信号幅度太大。减小输入信号幅度。减小输入信号幅度。2.2.电源输出电压太小。电源输出电压太小。增大电源输出电压。增大电源输出电压。第27页，本讲稿共27页