两级放大器的设计Word文件下载.docx

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设计

1.设计任务与要求

2.方案设计与论证

3.单元电路的设计与仿真

3.1第一级放大器的设计

3.2第二级放大器的

3.3桥式整流电源的设计

4.总电路设计及其仿真调试过程

4.1总体电路的设计

4.2仿真结果及其分析

5.结论和心得

6.参考文献

（1）中频带电压的放大增益1000

（2）通频带30HZ—30KHZ

（3）输出电阻10

（4）输入电阻20K

（5）负载电阻20K

（6）最大不失真输出电压5V

（7）用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计所需的正负直流电源

2.方案的设计与论证

两级放大器的设计具有组装简单，调试方便，工作稳定的实验电路。

设计中包括电源输入电路，一级同相放大电路，二级反相放大电路三部分。

电路原理图如下图2.1所示：

++++

UiU₁U₂Uo

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图2.1两级放大器电路原理

由设计与要求可以知道，两级放大器设计的实验主要分为三部分，即对于电源输入信号和第一级放大电路，第二级放大电路的设计。

进过分析，电源输入信号电路是桥式整流滤波集成稳压块所设计出来的正负直流电源。

第一级放大电路可以是由同相放大电路的组成，第二级放大电路是由反相放大电路所组成。

由于所需要的电压放大倍数是1000，而同相放大器的电压放大倍数在1—100之间，反相放大器的电压放大倍数在0.1—100之间，因此放大1000倍的设计就可以使用这两个放大器来实现。

因为设计初稿有很多东西都是借鉴书上或者网站上的东西，Multisim则是第一次接触的仿真软件，因此有的某些电器元件只能够使用Multisim中所有的。

比如采用函数信号发生器来代替交流电压源。

主要的参考元器件：

LM741CH、TS＿POWER、桥式整流电路、电阻和电容若干

3.1桥式整流电源的设计

因为在电路中需要的±

12的直流电源，而输入电源则是普遍的220V交流电源，因此需要桥式整流电源来把电网电压变为能够加载在负载上的±

12V的电压源。

下图3.1.1为桥式整流电路的仿真结构图

图3.1.1桥式整流电路的仿真结构图

设计的原理如下图3.1.2所示：

图3.1.2整流电路原理图

电源变压器：

将交流电网电压变为合适的交流电压。

整流电路：

将正负交替的交流电压变为单方向的脉动的直流电压。

滤波电压：

将脉动直流电压转换为平滑的直流电压。

稳压电路：

清除电网波动和负载变化的影响，保持输出电压的稳定性。

3.2第一级同相放大器

放大器是放把输入的微小信号放大的电路，第一级同相放大器的放大倍数进过分析最终设定为放大10倍。

（1）图3.2.1为同相放大器的电路结构图：

图3.2.1同相放大器电路结构图

其中

R1：

输入电阻

Rf：

反馈电阻，引入负反馈

R2：

平衡电阻，要求R2=R1//Rf

（2）电压放大倍数：

Au=1+（Rf/R₁）

以下图3.2.2为第一级同相放大器的仿真结构图

图3.2.2第一级同相放大电路仿真结构图

此时实际电路中所需要的电阻值如下：

下图3.2.3为示波器所示的仿真结果图

图3.2.3第一级示波器所示的仿真结果图

分析：

从放大器的输入端输入频率为1KHz幅度Uim=5mV的交流信号，用示波器在放大器的输出端测出输出电压的幅值Uo1m，根据Uim与Uo1m算出该级电压放大倍数Au1电压增益Au1=10，以降低放大电路的信噪比。

观察波形图可知，输入电压与输出电压同相位，输出电压幅值为输入电压幅值10倍，因而稳定了输出电压，增益也达到了要求。

此时第一级的幅频特性曲线如下图3.2.4所示：

图3.2.4第一级放大器的幅频特性曲线

3.3反相放大电路

因为第一个放大器电路的放大倍数已经被规定为10倍，因此第二级反相放大电路中的放大倍数因该为100被才会符合设计要求中的1000倍。

（1）下图3.3.1为反相放大器的电路结构图：

图3.3.1反相放大器电路结构图

如图所示，此图为反相放大器的电路图，

R1：

反馈电阻，引入电压并联负反馈

R2：

平衡电阻，要求R2=R1//Rf

（2）电压放大倍数：

V0和Vi成比例关系，比例系数为-Rf/Ri，负号表示V0和Vi反相比例系数的数值可以是大于、等于或小于1的任何值。

下图3.3.2为第二级反相放大器的电路仿真结构图

图3.3.2第二级反相放大器电路仿真结构图

此时实际电路中的电阻值为：

图3.3.3为第二级示波器所示仿真结果图

图3.3.3第二级示波器仿真结果图

第二级放大电路图，是由LM741反相运算放大器组成，此时的输入信号为第一级放大电路的输出信号，负载阻值RL=20Kohm,C3为第二级放大电路的耦合电容，该电路将增益提高到100倍，进而将第二级放大电路的输入信号放大100倍，达到了实验规定的要求。

此时第二级的幅频特性曲线如下图3.3.4所示

图3.3.4第二级幅频特性曲线仿真结果图

4.总电路设计及其仿真调试过程

4.1总电路设计

根据设计任务可以知道，本电路是由桥式整流电路和第一级同相放大器和第二级反相放大器所组成的电路。

按照要求在Multisim中将上上述仿真电路连接

图4.1为总电路设计的仿真原理图

图4.1总电路仿真原理图

特别注意：

1）在Multisim中，因为版本的问题，如果使用两个交流电源的话，可能会因此而出现仿真错误，所以因该将一个交流电压源换成函数发生器

2）电源部分注意标号，例如：

+15和+15v（v不区分大小写）不同，应为后者。

3）运算放大器中的7端因该接直流电压源的正极，4端因该接直流电压源的负极，一般来说1端和5端是不用的。

4.2仿真结果及其分析

由实验所示，输出端比输入端增大了1000倍，即电压增益Av=1000。

这个两级交流放大电路，提高了增益，稳定了输出电压，通频带也符合实验设计要求。

《电子技术课程设计指导》彭介华高教出版社

《模拟电子技术》清华大学出版社

《电子线路设计、实验与测验》谢自美华中科技大学