电子技术基础实验
实验报告
学 院: 电子工程学院 指导老师: 王玉兰 学 生： 刘浩 学 号： 20150209 签名： 年 日
月 3.16多级放大电路设计及测试
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 、设计要求
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，第二级放大射极电流IEQ4=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、电路原理图
四 、实验原理
1 输入级
采用NPN型晶体管的恒流源式差动放大器。其零点漂移很小。共模抑制比很高，利于抗干扰。 2主放大级
采用一级PNP管的共射放大电路。方便配置前后级的工作点，保证主放大器位于最佳工作点上。 3 输出级电路
采用互补对称电路，提高输出动态范围，降低输出电阻。
五、实验步骤
（一）一级电路——差分放大电路设计
1、恒流源设计 设IEQ3=1.2 mA，UBQ3=0.7 V，反馈电阻R4=1000欧。
UBQ3由R5,R6分压得到：
V1−V2
UEQ3=V1-VR5=V1- ×R5 ···················3.16.1
R5+R6 其中：V1=12 V，V2= - 12V，设R6= 1000欧，由上式可得
R5=1263 欧
仿真结果为：IEQ3=1.293 mA，与计算结果相符。
2、差分电路设计 UQ1=UQ2= 0 V，可得UEQ1=UEQ2=- 0.7V
因为IEQ3=1.293 mA=2IEQ1= 2IEQ2，所以IEQ1= IEQ2=0.65 mA
令UCEQ1=UCEQ2=6 V (最佳静态工作点), 取R3=R7
UCEQ1=V1- IEQ1×R7-UEQ1 ···················3.16.2
可得R7约为 10千欧。
为了使输入电阻较大，取R1=R2= 20千欧。 3、动态参数计算（单端输入，单端输出） 交流等效电路为（手画的）：
*用基本放大电路测得晶体管2SC1815(NPN)的 𝛃=127，rbe=5200欧。 Ad=
𝐔𝐨𝐔𝐢
=−
𝛃×𝐢𝐛×𝐑𝟕𝐢𝐛×(𝐫𝐛𝐞+𝐫𝐛𝐞+𝐑𝟐)
=
𝛃×𝐑𝟕𝐫𝐛𝐞+𝐫𝐛𝐞+𝐑𝟐
=−41.78
Ri =R1//(2rbe+R2)=12.06 千欧
Ro=R7=10 千欧 仿真结果：
(1)放大倍数
输入为1000Hz的交流信号，有效值Ui=7.07mV,输出有效值Uo=243.23mV
|Ad |=
𝐔𝐨𝐔𝐢
=
𝟐𝟒𝟑.𝟐𝟑𝟕.𝟎𝟕
=𝟑𝟒.𝟒𝟎 , 与计算值相差不大。
(2)输入电阻
R8 =10千欧，U8=3.319mV, Ui=3.752mV,因此
𝐔𝟖𝐔𝐢
=
𝐑𝟖𝐑𝐢
···················3.16.3 由上式得 Ri=11.30 千欧，与计算值相符。
（3）输出电阻
空载电压：Uo=243.232 mV
带一个负载RL=2000欧 时的电压Uo’=41.759 mV
计算：
𝐔𝐨’ 𝐑𝐋
=
𝐔𝐨−𝐔𝐨‘𝐑𝐨
···················3.16.4
由上式得 Ro=9.65 千欧，与计算值相符。
至此为止，差分电路设计完全符合题目要求。
（二）二级电路——主放大级电路设计
没有按书上的电路，自己设计的。电路图如下：
*测得rbe=1585欧，𝛃=127
1、静态工作点设置 设IEQ4=2 mA, UCEQ4=14 V
设UCQ= 11 V,则 UBQ=10.3 V ,UEQ=-3 V
（1）由R1和R3分压得
𝐕𝟐−𝐔𝐁𝐐𝐑𝟏
=
𝐔𝐁𝐐𝐑𝟑
设R3=103千欧，则R1=17 千欧；
𝐕𝟐−𝐔𝐂𝐐𝐑𝟐𝐑𝟔
（2）由IEQ4=（3）由IEQ4=
得 R2=500欧；
𝐔𝐄𝐐−𝐕𝟏
得 R6=4500欧；
为了避免失真，应适当减小放大倍数，取R6=3000欧。 仿真结果：ICQ=2.09 mA,与设计相符。
2、放大倍数
交流等效电路
Au=
𝐔𝐨𝐔𝐢
=−
𝛃×𝐢𝐛×𝐑𝟔𝐢𝐛×𝐫𝐛𝐞
=
𝛃×𝐑𝟔𝐫𝐛𝐞
=240.4
仿真结果|A|=
𝐔𝐨𝐔𝐢
=𝟗𝟖𝟗.𝟔𝟔𝟓
=197.9，与计算大致相符
至此为止，主放大级电路设计完全符合题目要求。
(三)三极电路——输出级电路
电路图
这里将R8，R9置0；该电路没有放大倍数，但减小输出电阻。
1输出仿真：如图，输出6.240V，与输入的5 V接近，但是底部有明显失真。
2输出电阻计算
空载电压：Uo =3.45 V
带载RL=1千欧 时的电压：Uo’= 2.43 V
有
𝐔𝐨’𝐑𝐋
=
𝐔𝐨−𝐔𝐨‘𝐑𝐨
由式得 Ro=420.9 欧，与要求相差很大，现在需要改进。
(1)将二极管短路，波形就没有明显失真了。
然后计算新的输入电阻，Uo=5.0 V,Uo’=4.55 V 由
𝐔𝐨’𝐑𝐋
=
𝐔𝐨−𝐔𝐨‘𝐑𝐨
得 Ro=98.9欧，勉强接近要求。
至此为止，各级电路设计完成。
(四)组合电路
最终组合电路为：
输出为：（B红色输入，A绿色输出）底部有明显失真
将R7减小到200欧，得到较好的不失真波形，其中交流输出为1.73 V，可得最终放大倍数
A=1730/5=346
六、实验结论及总结
本次仿真实验的输出电阻与最终放大倍数没有打到规定要求，最后测了一下输
出电阻，变成了11.7欧，由于时间关系其他参数不再调试。
经过这次仿真实验，我明白了虽然各级电路的性能已知，但是合成一个电路时，
最终结果并不是各级简单的累加，因为各级之间是会互相影响的，以后设计电路要注意这个问题。