多级交流放大器的设计精选.docVIP

PAGE 1 实验七 多级交流放大器的设计 实验目的 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 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。 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。 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。 设计方法与设计举例 设计方法与步骤： 确定放大器的级数n 根据多级放大器的电压放大倍数AuΣ和所选用的每级放大器的放大倍数Aui，确定多级 放大器的级数n。 选择电路形式 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。 （1） 并按（2）式算出。 （2） 多级放大器的总带宽必须满足： （3） 若，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，其转换速率必须满足： （4） 否则会使输出波形严重失真。 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。 （5） 上式中，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。 （6） 设计举例 要求设计一个交流放大器，性能指标为： 中频电压放大倍数： 输入电阻： 通频带：，其中 ， 最大不失真输出电压： 已知负载电阻： 设计步骤： 确定放大器的级数n 由于所要求的电压放大倍数Au=1000，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，因此采用两级就可以满足设计要求。在本例中放大器的级数选用两级。 （2） 选择电路形式 由于同相放大器的输入电阻比较高，在不接同相端平衡电阻RP时，同相放大器的输入 电阻在10MΩ~100MΩ之间，接了同相端平衡电阻RP后，输入电阻主要由RP的值决定。反相放大器的输入电阻Ri=R1，R1的取值一般在1kΩ~1MΩ之间，对于所设计的交流放大器，要求输入电阻Ri=20kΩ，因此输入级无论采用同相放大器还是反相放大器都能满足要求。 由于交流放大器所要求的最大不失真输出电压Uom=5V，因此最大不失真输出电流： 对于普通运放，其输出电流一般都在几毫安与十几毫安之间，因此无须采用扩流方式。 根据以上分析，采用图1所 Rf1