两级阻容耦合放大电路 (报告一)
一.研究背景
在实际应用中,常对放大电路的性能提出多方面的要求。
例如要求一个放大电路输入电阻大于2MΩ,压放大倍数大于2000,输出电阻小于100Ω,一种单管放大电路都不可能同时满足上述要求;这就需要选择多个基本放大电路,将它们合理连接构成多级放大电路。
构成多级放大电路电路的每一个基本放大电路成为一级,级与级之间的为级间耦合。
多级放大电路有四种常见的耦合方式:直接耦合、阻容耦合、变压器耦合,光电耦合、 在这里我们重点研究两级耦合放大电路,将对其进行瞬态特性分析、交流分析、直流分析。
一.研究目的
1、 设计两级耦合放大电路,通过分析两级耦合放大电路的各项性能指标,达到设计目
的,要求电路(1)有一定的输出功率(2)具有足够的放大倍数(3)输出信号失真要小,工作要稳定
2、掌握测试多级放大电路性能指标的基本方法。
二.研究内容
两级阻容耦合放大电路
V5
VOFF = 0
原理:如图所示电路是两级阻容耦合放大电路。
阻容耦合就是利用电容作为
耦合隔断直流通交流的电路,其中电路的第一级输出信号通过电容C3和第二级的输入电阻R13加到第二级的输入端。
电路图中V5是直流电源,提供12V 的直流电压。
V4是信号源,提供交流正弦小信号。
C2是隔直流电容,C3是耦合电容。
R11、R14、为第一级的三极管Q6提供偏置电流。
,R13、R2为第二级的三极管Q7提供偏置电流。
R3为负载电阻。
通过改变输出电阻R2、R3可以改变信号的放大倍数。
我们进行瞬态特性分析、交流分析、直流分析、温度分析。
三.研究结果和分析
1、瞬态特性分析
(1).瞬态特性分析参数设置(2)正弦小信号输入波形
(3)经过第一级放大的波形(4)第二级放大的波形
分析:从图可以看出该输出波形失真较小,达到了放大电路的基本要求。
当输入一个小信号时,经过两级阻容耦合放大电路后变成了一个相对比较大的信号。
两级阻容耦合放大电路的第一节的放大倍数大约为462\1mv=462
两级阻容耦合放大电路的第二节的放大倍数大约为11V\462mv=25由以上两个图可以算出此两级阻容耦合放大电路的总的放大倍数为第一级放大倍数乘上第二级放大倍数为100*10=1000倍,具有足够的放大倍数。
2、交流分析
(1)交流分析参数设置(2)电压放大倍数图
上图波形可知道其放大倍数大约为34。
其通频带大约在100Hz-10MHz之内。
放大电路只适合用于放大在100Hz-10MHz之内的信号,放大电路对频率在这范围的信号的放大
能力最强。
由于电路中电容、电感及半导体器件结电容等电抗元件的存在,在输入信号较低或较高时,放出倍数的数值会下降并产生相移。
3、直流分析
(1)直流参数分析设置(2)直流分析输出波形
直流扫描分析是当输入V5在0-12V变化时,输出变量V(out3)相对于输入变量的小信号转移特性分析。
在线性扫描的情况下,当V5在0-12V变化时,V(out3)在0-10内线性变化。
4.温度分析(取元件为Breakout.old中的元件)
(1)温度分析参数设置(2)温度分析结果
在温度分析中改变温度为不同的值为10 20 30 40 100 150,输出相应在9.4-9.96范围内变化。
说明改变温度将会对电路性能产生一定的影响,即温度的改变影响了电路的放大倍数。
五、总结
在进行电路的仿真和测试中,明显的看到两级阻容耦合放大电路的放大能力比单管的放大电路的放大能力强,在交流分析、直流分析、瞬态分析、温度分析中看到:两级阻容耦合放大电路的放大能力很强,由于电容对直流量的电抗为无穷大,因而阻抗耦合放大电路各级之间的直流通路各不相同,各级的静态工作点相互独立。
而且只要输入信号频率较高,耦合电容容量较大,前级电容容量较大,前级的输出信号就可以几乎没有衰减地传递到后级的输入端,但只是在一定频率范围内具有这样的放大能力,对于低频和高频的放大能力较弱。
同时温度的变化也会对电路的放大能力产生一定的影响所以两级阻容耦合放大电路存在低高频和温度等的影响,还有第一级产生的误差将会在第二级被放大。
会对集成电路的性能产生重要的影响。