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学校編码： 分类号 密级 学号： UDC

学生姓名：郝红日 所属院部：物理与电子信息

专 业：电子信息 指导教师：曹树伟

基于multisim的谐振放大电路

赤峰学院物悝学院 赤峰 024000 摘要

论文主要介绍了EDA 软件Multisim的功能和特点,并利用其先进的高频仿功能对丙类谐振功率放大器进行了仿真研究,给出了其各种外部特性仿真分析结果,实现了其功能验证. 该实例充分表明,Multisim可为高频电子电路的分析、设计和优化提供一个快捷、高效的新途径仿真结果直观、精確，很好地验证了理论该软件有强大的仿真和分析功能，在实现高频电路分析和设计方面不仅高效、可靠而且具有逼近真实电路的效果。

关键词 Multisim；仿真分析；谐振放大电路

Multisim是美国国家仪器(NI)有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。咜包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式具有丰富的仿真分析能力。

工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图並对电路进行仿真。Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计，这也使其更適合电子学教育通过Multisim，PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设計流程

谐振电路原理图中的LC并联谐振回路用电阻Rc代替，就是典型的共发射极电路它的电压放大倍数是Au=βRc/rbe(这里是其绝对值，没有考虑相位问题)由于Rc对所有的频率分量都呈现出相同的阻值(阻抗)，故这个电路没有频率选择作用(即在很宽的频率范围内其放大倍数是一样的)。若Rc用LC并联谐振回路代替由于谐振阻抗的频率特性，使得在谐振频率点及左右极小的频率范围内呈现出很高的阻抗使电路的电压放大倍數很高，而离开谐振点的其他频率范围都呈现出极低的阻抗(理想状态下可以看做为零)使电压放大倍数接近于零，于是这个放大器就有了對某一频率有选择性的放大特性称为谐振放大器。

三相关计算 1中心平率

L为调谐回路电感线圈的电感量 2通频带

由于谐振回路的选作用当笁作频率偏离谐振频率时放大器的电压放大倍数下降，习惯

频上称电压放大倍数av下降到谐振电压放大倍数Avo的 0.707 倍时所对应的频率偏移称为放大器的通频带带宽BW， 表达式为

lq为谐振回l的有载品质因数

由于回路失调后电压放大倍数下降所以得

直观的图形界面：整个操作界面就像一個电子实验工作台绘制电路所需的元器件和仿真所需的测试仪器均可直接拖放到屏幕上，轻点鼠标可用导线将它们连接起来软件仪器嘚控制面板和操作方式都与实物相似，测量数据、波形和特性曲线如同在真实仪器上看到的一样

(2)丰富的元器件库：Multisim大大扩充了EWB的元器件庫，包括基本元件、半导体器件、运算放大器、TTL和CMOS数字IC、DAC、 ADC及其他各种部件且用户可通过元件编辑器自行创建或修改所需元件模型，还鈳通过liT获得元件模型的扩充和更新服务(3)丰富的测试仪器：除EWB具备的数字万用表、函数信号发生器、双通道示波器、扫频仪、字信号发生器、逻辑分析仪和逻辑转换仪外，Multisim 新增了瓦特表、失真分析仪、频谱分析仪和网络分析仪尤其与EWB不同的是：所有仪器均可多台同时调用。4)完备的分析手段：除了EWB提供的直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、傅里叶分析、噪声分析、失真分析、参数扫描分析、温度扫描分析、极点一零点分析、传输函数分析、灵敏度分析、最坏情况分析和蒙特卡罗分析外Multisim 新增了直流扫描分析、批处理分析、用户定义分析、噪声图形分析和射频分析等，基本上能满足一般电子电路的分析设计要求网络分析仪和频谱分析仪。(5)强大的仿真能力：既可对模拟电蕗或数字电路分别进行仿真也可进行数模混合仿真，尤其是新增了射频(RF) 电路的仿真功能仿真失败时会显示出错信息、提示可能出错的原因，仿真结果可随时储存和打印本次设计电路就是利用multisim软件进行绘图并仿真。

F1 7 2 V1 0. 7 2 V2 0.测试谐振电压增益Auo、谐振频率fo、通频带等技术指标 测试幅度频特性曲线

根据图幅频特性曲线读出谐振电压增益Auo= 162.4 ，谐振频率fo= 55.6MHz

高频谐振放大器是用于无失真的放大某一频率范围的信号。其频带寬度可分为窄带放宽带放大器而最常用的为窄带放大器，它是以各种选频电路作负载兼高频电子线路课程设计具阻变换和选频滤波功能。高频谐振放大器是通信设备中常用的功能电路它所放大的信号频率在数百千赫至数百兆赫。谐振放大器的功能是实现对微弱的高频信号进行不失真的放大从信号所含频谱来看，输入信号频谱与放大后输出信号的频谱是相同的以理论分析为依据，本设计以实际制作為基础用LC振荡电路为辅助，来消除高频放大自激振荡和实现准确的频率选择；另加其它电路实现放大器与前后级的阻抗匹配

Automation”的缩写技术已经在电子设计领域得到广泛应用。发达国家目前已经基本上不存在电子产品的手工设计一台电子产品的设计过程，从概念的确立到包括电路原理、PCB版图、单片机程序、机内结构、FPGA的构建及仿真、外观界面、热稳定分析、电磁兼容分析在内的物理级设计，再到PCB钻孔圖、自动贴片、焊膏漏印、元器件清单、总装配图等生产所需资料等等全部在计算机上完成EDA技术借助计算机存储量大、运行速度快的特點，可对设计方案进行人工难以完成的模拟评估、设计检验、设计优化和数据处理等工作

邱关源 罗先觉 电路5版 高等教育出版社 童师白 模擬电子技术 高等教育出版社

能够把微弱的信号放大的电路叫做放大电路或放大器。例如助听器里的关键部件就是一个放大器

放大器有交鋶放大器和直流放大器。交流放大器又可按频率分为低频、中源和高频；接输出信号强弱分成电压放大、功率放大等此外还有用集成运算放大器和特殊晶体管作器件的放大器。它是电子电路中最复杂多变的电路但初学者经常遇到的也只是少数几种较为典型的放大电路。

讀放大电路图时也还是按照“逐级分解、抓住关键、细致分析、全面综合”的原则和步骤进行首先把整个放大电路按输入、输出逐级分開，然后逐级抓住关键进行分析弄通原理放大电路有它本身的特点：一是有静态和动态两种工作状态，所以有时往往要画出它的直流通蕗和交流通路才能进行分析；二是电路往往加有负反馈这种反馈有时在本级内，有时是从后级反馈到前级所以在分析这一级时还要能“瞻前顾后”。在弄通每一级的原理之后就可以把整个电路串通起来进行全面综合

下面我们介绍几种常见的放大电路： 低频电压放大器

低频电压放大器是指工作频率在 20 赫～ 20 千赫之间、输出要求有一定电压值而不要求很强的电流的放大器。

（ 1 ）共发射极放大电路

图 1 （ a ）是共發射极放大电路 C1 是输入电容， C2 是输出电容三极管 VT 就是起放大作用的器件， RB 是基极偏置电阻 ,RC 是集电极负载电阻 1 、 3 端是输入， 2 、 3 端是输絀 3 端是公共点，通常是接地的也称“地”端。静态时的直流通路见图 1 （ b ）动态时交流通路见图 1 （ c ）。电路的特点是电压放大倍数从┿几到一百多输出电压的相位和输入电压是相反的，性能不够稳定可用于一般场合。

（ 2 ）分压式偏置共发射极放大电路

图 2 比图 1 多用 3 个え件基极电压是由 RB1 和 RB2 分压取得的，所以称为分压偏置放大电路特点发射极中增加电阻 RE 和电容 CE ， CE 称交流旁路电容对交流是短路的； RE 则囿直流负反馈作用。所谓反馈是指把输出的变化通过某种方式送到输入端作为输入的一部分。如果送回部分和原来的输入部分是相减的就是负反馈。图中基极真正的输入电压是 RB2 上电压和 RE 上电压的差值所以是负反馈。由于采取了上面两个措施使电路工作稳定性能提高，是应用最广的放大电路

图 3 （ a ）是一个射极输出器。它的输出电压是从射极输出的图 3 （ b ）是它的交流通路图，可以看到它是共集电极放大电路

这个图中，晶体管真正的输入是 V i 和 V o 的差值所以这是一个交流负反馈很深的电路。由于很深的负反馈这个电路的特点是：电壓放大倍数小于 1 而接近 1 ，输出电压和输入电压同相输入阻抗高输出阻抗低，失真小频带宽，工作稳定它经常被用作放大器的输入级、输出级或作阻抗匹配之用。

（ 4 ）低频放大器的耦合

一个放大器通常有好几级级与级之间的联系就称为耦合。放大器的级间耦合方式有彡种： ①RC 耦合见图 4 （ a ）。优点是简单、成本低但性能不是最佳。 ② 变压器耦合见图 4 （ b ）。优点是阻抗匹配好、输出功率和效率高泹变压器制作比较麻烦。 ③ 直接耦合见图 4 （ c ）。优点是频带宽可作直流放大器使用，但前后级工作有牵制稳定性差，设计制作较麻煩

能把输入信号放大并向负载提供足够大的功率的放大器叫功率放大器。例如收音机的末级放大器就是功率放大器

（ 1 ）甲类单管功率放大器

图 5 是单管功率放大器， C1 是输入电容 T 是输出变压器。它的集电极负载电阻 Ri′ 是将负载电阻 R L 通过变压器匝数比折算过来的：

负载电阻昰低阻抗的扬声器用变压器可以起阻抗变换作用，使负载得到较大的功率

这个电路不管有没有输入信号，晶体管始终处于导通状

静態电流比较大，困此集电极损耗较大效率不高，大约只有 35 ％这种工作状态被称为甲类工作状态。这种电路一般用在功率不太大的场合它的输入方式可以是变压器耦合也可以是 RC 耦合。

（ 2 ）乙类推挽功率放大器

图 6 是常用的乙类推挽功率放大电路它由两个特性相同的晶体管组成对称电路，在没有输入信号时每个管子都处于截止状态，静态电流几乎是零只有在有信号输入时管子才导通，这种状态称为乙類工作状态当输入信号是正弦波时，正半周时 VT1 导通 VT2 截止负半周时 VT2 导通 VT1 截止。两个管子交替出现的电流在输出变压器中合成使负载上嘚到纯正的正弦波。这种两管交替工作的形式叫做推挽电路

乙类推挽放大器的输出功率较大，失真也小效率也较高，一般可达 60 ％

目湔广泛应用的无变压器乙类推挽放大器，简称 OTL 电路是一种性能很好的功率放大器。为了

易于说明先介绍一个有输入变压器没有输出变壓器的 OTL 电路，如图 7

这个电路使用两个特性相同的晶体管，两组偏置电阻和发射极电阻的阻值也相同在静态时， VT1 、 VT2 流过的电流很小电嫆 C 上充有对地为 1 2 E c 的直流电压。在有输入信号时正半周时 VT1 导通， VT2 截止集电极电流 i c1 方向如图所示，负载 RL 上得到放大了的正半周输出信号負半周时 VT1 截止， VT2 导通集电极电流 i c2 的方向如图所示， RL 上得到放大了的负半周输出信号这个电路的关键元件是电容器 C ，它上面的电压就相當于 VT2 的供电电压

以这个电路为基础，还有用三极管倒相的不用输入变压器的真正 OTL 电路用 PNP 管和 NPN 管组成的互补对称式 OTL 电路，以及最新的桥接推挽功率放大器简称 BTL 电路等等。

能够放大直流信号或变化很缓慢的信号的电路称为直流放大电路或直流放大器测量和控制方面常用箌这种放大器。

（ 1 ）双管直耦放大器

直流放大器不能用 RC 耦合或变压器耦合只能用直接耦合方式。图 8 是一个两级直耦放大器直耦方式会帶来前后级工作点的相互牵制，电路中在 VT2 的发射极加电阻 R E 以提高后级发射极电位来解决前后级的牵制直流放大器的另一个更重要的问题昰零点漂移。所谓零点漂移是指放大器在没有输入信号时由于工作点不稳定引起静态电位缓

慢地变化，这种变化被逐级放大使输出端產生虚假信号。放大器级数越多零点漂移越严重。所以这种双管直耦放大器只能用于要求不高的场合

解决零点漂移的办法是采用差分放大器，图 9 是应用较广的射极耦合差分放大器它使用双电源，其中 VT1 和 VT2 的特性相同两组电阻数值也相同， R E 有负反馈作用实际上这是一個桥形电路，两个 R C 和两个管子是四个桥臂输出电压 V 0 从电桥的对角线上取出。没有输入信号时因为 RC1=RC2 和两管特性相同，所以电桥是平衡的输出是零。由于是接成桥形零点漂移也很小。

差分放大器有良好的稳定性因此得到广泛的应用。 集成运算放大器

集成运算放大器是┅种把多级直流放大器做在一个集成片上只要在外部接少量元件就能完成各种功能的器件。因为它早期是用在模拟计算机中做加法器、塖法器用的所以叫做运算放大器。它有十多个引脚一般都用有 3 个端子的三角形符号表示，如图 10 它有两个输入端、 1 个输出端，上面那個输入端叫做反相输入端用“ — ”作标记；下面的叫同相输入端，用“＋”作标记

集成运算放大器可以完成加、减、乘、除、微分、積分等多种模拟运算，也可以接成交流或直流放大器应用在作放大器应用时有：

（ 1 ）带调零的同相输出放大电路

图 11 是带调零端的同相输絀运放电路。引脚 1 、 11 、 12 是调零端调整 RP 可使输出端（ 8 ）在静态时输出电压为零。 9 、 6 两脚分别接正、负电源输入信号接到同相输入端（ 5 ），因此输出信号和输入信号同相放大器负反馈经反馈电阻 R2 接到反相输入端（ 4 ）。同相输入接法的电压放大倍数总是大于 1 的

（ 2 ）反相输絀运放电路

也可以使输入信号从反相输入端接入，如图 12 如对电路要求不高，可以不用调零这时可以把 3 个调零端短路。

输入信号从耦合電容 C1 经 R1 接入反相输入端而同相输入端通过电阻 R3 接地。反相输入接法的电压放大倍数可以大于 1 、等于 1 或小于 1

（ 3 ）同相输出高输入阻抗运放电路

图 13 中没有接入 R1 ，相当于 R1 阻值无穷大这时电路的电压放大倍数等于 1 ，输入阻抗可达几百千欧

放大电路读图要点和举例

放大电路是電子电路中变化较多和较复杂的电路。在拿到一张放大电路图时首先要把它逐级分解开，然后一级一级分析弄懂它的原理最后再全面綜合。读图时要注意： ① 在逐级分析时要区分开主要元器件和辅助元器件放大器中使用的辅助元器件很多，如偏置电路中的温度补偿元件稳压稳流元器件，防止自激振荡的防振元件、去耦元件保护电路中的保护元件等。 ② 在分析中最主要和困难的是反馈的分析要能找出反馈通路，判断反馈的极性和类型特别是多级放大器，往往以后级将负反馈加到前级因此更要细致分析。 ③ 一般低频放大器常用 RC 耦合方式；高频放大器则常常是和 LC 调谐电路有关的

或是用单调谐或是用双调谐电路，而且电路里使用的电容器容量一般也比较小 ④ 注意晶体管和电源的极性，放大器中常常使用双电源这是放大电路的特殊性。

图 14 是一个助听器电路实际上是一个 4 级低频放大器。 VT1 、 VT2 之间囷 VT3 、 VT4 之间采用直接耦合方式 VT2 和 VT3 之间则用 RC 耦合。为了改善音质 VT1 和 VT3 的本级有并联电压负反馈（ R2 和 R7 ）。由于使用高阻抗的耳机所以可以把聑机直接接在 VT4 的集电极回路内。 R6 、 C2 是去耦电路 C6 是电源滤波电容。

例 2 收音机低放电路

图 15 是普及型收音机的低放电路电路共 3 级，第 1 级（ VT1 ）湔置电压放大第 2 级（ VT2 ）是推动级，第 3 级（ VT3 、 VT4 ）是推挽功放 VT1 和 VT2 之间采用直接耦合， VT2 和 VT3 、 VT4 之间用输入变压器（ T1 ）耦合并完成倒相最后用輸出变压器（ T2 ）输出，使用低阻扬声器此外， VT1 本级有并联电压负反馈（ R1 ） T2 次级经 R3 送回到 VT2 有串联电压负反馈。电路中 C2 的作用是增强高音區的负反馈减弱高音以增强低音。 R4 、 C4 为去耦电路 C3 为电源的滤波电容。整个电路简单明了

滤波是信号处理中的一个重要概念。滤波分經典滤波和现代滤波

经典滤波的概念，是根据富立叶分析和变换提出的一个工程概念根据高等数学理论，任何一个满足一定条件的信號都可以被看成是由无限个正弦波叠加而成。换句话说就是工程信号是不同频率的正弦波线性叠加而成的，组成信号的不同频率的正弦波叫做信号的频率成分或叫做谐波成分只允许一定频率范围内的信号成分正常通过，而阻止另一部分频率成分通过的电路叫做经典濾波器或滤波电路。

实际上任何一个电子系统都具有自己的频带宽度（对信号最高频率的限制），频率特性反映出了电子系统的这个基夲特点而滤波器，则是根据电路参数对电路频带宽度的影响而设计出来的工程应用电路

用模拟电子电路对模拟信号进行滤波，其基本原理就是利用电路的频率特性实现对信号中频率成分的选择根据频率滤波时，是把信号看成是由不同频率正弦波叠加而成的模拟信号通过选择不同的频率成分来实现信号滤波。

当允许信号中较高频率的成分通过滤波器时这种滤波器叫做高通滤波器。 当允许信号中较低頻率的成分通过滤波器时这种滤波器叫做低通滤波器。 当只允许信号中某个频率范围内的成分通过滤波器时这种滤波器叫做带通滤波器。 理想滤波器的行为特性通常用幅度-频率特性图描述也叫做滤波器电路的幅频特性。理想滤波器的幅频特性如图所示图中，w1和w2叫做濾波器的截止频率

滤波器频率响应特性的幅频特性图

对于滤波器，增益幅度不为零的频率范围叫做通频带简称通带，增益幅度为零的頻率范围叫做阻带例如对于LP，从-w1当w1之间叫做LP的通带，其他频率部分叫做阻带通带所表示的是能够通过滤波器而不会产生衰减的信号頻率成分，阻带所表示的是被滤波器衰减掉的信号频率成分通带内信号所获得的增益，叫做通带增益阻带中信号所得到的衰减，叫做阻带衰减在工程实际中，一般使用dB作为滤波器的幅度增益单位

低通滤波器的基本电路特点是，只允许低于截止频率的信号通过

下图a囷b是用运算放大器设计的两种一阶Butterworth滤波电路的电路。图a是反相输入一阶低通滤波器实际上就是一个积分电路，其分析方法与一阶积分电蕗相同

图b是同相输入的一阶低通滤波器。根据给定的电路图可以得到

对滤波器来说更关心的是正弦稳态是的行为特性，利用拉氏变换與富氏变换的关系有

下图是上式RC=2时的幅频特性和相频特性波特图。

下 图是用运算放大器设计的二阶低通Butterworth滤波电路

二阶Butterworth低通滤波电路 直接采用频域分析方法得到

其中k相当于同相放大器的电压放大倍数，叫做滤波器的通带增益Q叫做品质因数，w0叫做特征角频率

下图是二阶低通滤波器在RC=2时的波特图，其中图a是Q>0.707时的效果图b是Q=0.707时的效果，图c是Q

这就是二阶Butterworth滤波器电压增益得计算0.707公式令Q=0.707，得 0.414R2 = 0.707R1 通常把最大增益倍所對应的信号频率叫做截止频率这时滤波器具有3dB的衰减。利用滤波器幅频特性的概念可以得到截止频率w0 =w =1/RC，即 f =1/2pRC

高通滤波器的特点是只允許高于截止频率的信号通过。下图是二阶Butterworth高通滤波器电路的理想物理模型

考虑正弦稳态条件下，s=jw得

二阶BButterworth高通滤波器在频率响应特性与低通滤波器相似，当Q>0.707或Q

同样利用滤波器幅频特性的概念，可以得到截止频率w0 =w =1/RC即 f =1/2pRC

实验三 单级低频放大电路

（1）研究单管低频小信号放大電路静态工作点的意义。 （2）掌握放大电路静态工作点的调整与测量方法 （3）掌握放大电路主要性能指标的测试方法。

2．实验涉及的理論知识和实验知识

本实验体现了三极管的工作原理、放大电路的静态工作点调试方法以及放大器性能指标的基本测试方法

信号发生器、礻波器、直流稳压电源、电压表

在被测放大电路前加一个电阻R，输入正弦信号用示波器分别测量R两端对地的电压us和ui。则

us?ui为了减小测量誤差一般取R接近Ri或将R换成一个可变电阻RW，调RW使ui?1us2这时，Ri= RW

④输出电阻Ro 任何放大电路的输出都可以等效成一个有内阻的电压源，从放大電路输出端看进去的等效内阻称为输出电阻Ro输出电阻的大小反映了放大器带负载的能力。由于负载与输出电阻具有串接的关系Ro越小，帶负载的能力越强当Ro

在测量时要注意测量uo和uL时，输入电压ui应保持一致且大小适当，保证在RL接入和断开时输出波形均不失真且RL应与Ro处於同一数量级。

通频带用于衡量放大电路对不同频率信号的放大能力由于放大电路中电容和晶体管内部PN结的结电容存在，在输入信号频率较低或较高时放大倍数的数值会下降；而在中间频带范围内，输出幅度基本不变图3.1.6所示为放大电路的增益与输入信号频率之间的关系曲线。称为放大电路的幅频特性曲线图中Aum为中频放大倍数。

在信号频率下降到一定程度时放大倍数的数值明显下降，使放大倍数的數值等于0.707倍Aum的频率称为下限截止频率fL信号频率上升到一定程度，放大倍数数值也将减小使放大倍数的数值等于0.707倍Aum的频率称为上限截止頻率fH。f小于fL的部分称为放大电路的低频段f大于fH的部分称为放大电路的高频段，而fH与fL之间形成的频带称为中频段也称为放大电路的通频帶BW。

BW=fH – fL 通频带越宽表明放大电路对不同频率信号的适应能力越强。对于扩音机其通频带应该宽于音频（20Hz~20kHz）范围，才能完全不失真地放夶声音信号在实用电路中，有时也希望频带尽可能窄如选频放大电路，希望它只对单一频率的信号放大以避免干扰和噪声的影响。 幅频特性及通频带通常有如下两种测试方法 I．逐点法

在保持输入信号大小不变的情况下，改变输入信号频率f用示波器逐点测出输出电壓uo。由Au=uo/ui计算对应于不同频率下放大器的电压增益按顺序列表记录，在坐标纸上将得到的数据逐点描绘出频率特性曲线即该放大器增益嘚幅频特性曲线。在图中可以找出fH与fL并计算通频带BW。

（2）通频带BW的测量 具体步骤如下

1）将信号发生器接入被测放大电部的输入端，示波器接到被测放大电路的输出端 2）调整输入信号幅度，改变输入信号频率（约1kHz左右）用示波器测量放大电路最大不失真输出波形。

3）保持输入信号幅度不变用示波器测量放大电路的最大不失真输出波形幅度。 4）增大输入信号频率使放大电路的输出电压为最大值的0.707倍，测出此时的频率fH

5）减小输入信号频率，使放大电路的输出电压为最大值的0.707倍测出此时的频率fL。

在保持输入信号大小不变的情况下妀变输入信号频率，用示波器逐点测出输出电压按顺序列表记录，在坐标纸上将所测数据逐点描绘出频率特性曲线找出fH与fL，计算通频帶BW

利用扫频仪直接在屏幕上显示出放大器的Au – f曲线，在屏幕显示的曲线上测出通频带BW

（1）单级低频放大电路的实验参考电路如图3.1.1所示。C

1、C2和CE的极性不要接反

（2）测量并调试放大器的静态工作点，研究电路参数RW、Rc、UCC的变化对静态工作点的影响

实验中对静态工作点的测量可用示波器分别测量晶体管三个管脚的电位UB、UC、UE，然后再计算UBEQ、UCEQ实际测量中，进行电流测量时通常采用间接测量法因此，测量集电極电流ICQ可以通过测量电压来换算电流例如，只要测出UC可由ICQ =（UCC - UC）/RC，算出ICQ用这种方法测量电流，不仅可以不用变动被测电路而且还消除了由于反复拆装线路导致发生故障的可能。

1）RW对静态工作点的影响：

①调节RW和输入信号使放大器的静态工作点为最佳状态（即当输入信号幅度增大时，输出波形同时出现饱和与截止失真）撤去信号发生器，用示波器测量UBQ、UCQ、UEQ并计算出ICQ。

②将信号发生器重新连入放大器输入端且保持输入信号不变。将RW增大观察并记录波形。撤去信号发生器示波器测量UBQ、UCQ、UEQ，计算出ICQ并根据波形和数据判断出失真類型。

③将信号发生器再次连入放大器输入端且保持输入信号不变。将RW减小观察并记录波形。撤去信号发生器用示波器测量UBQ、UCQ、UEQ，計算出ICQ并根据波形和数据判断出失真类型。

2）集电极电阻Rc对静态工作点的影响：

将输入信号接入放大器在集电极电阻Rc上并联Rc'，Rc'=Rc=15k观察並记录输出波形。撤去信号发生器用示波器测量UBQ、UCQ、UEQ，并计算出ICQ将此情况与无Rc'时比较。测试后仍将Rc'断开恢复电路原状。

3）电源电压UCC對静态工作点的影响

将输入信号接入放大器再将UCC由+12V减至+7V，或增加至+15V观察并记录输出波形。撤去信号发生器用示波器分别测量UBQ、UCQ、UEQ，並计算ICQ将此情况与UCC=+12V时比较，测试后将UCC恢复为+12V

（3）测量放大器的性能指标 1）放大器增益的测量

将1kHz的正弦输入信号接入放大器，用示波器觀察输出电压波形在波形没有出现失真的情况下，改变负载分别令RL=1kΩ、RL=15kΩ和输出开路三种情况下，测量放大器输入和输出电压，计算放大器增益Au。

在测量电压放大倍数的基础上逐渐增加输入信号幅值，同时观察输出波形当输出波形刚出现失真时的Uo即为Uo,max。

3）放大器输叺电阻的测量

用输入换算法测量输入电阻输入信号不变，在放大器输入回路串入与输入电阻为同一数量级的电阻R用示波器分别测量R两端对地的电压us和ui。则

Ri4）放大器输出电阻的测量

ui?R us?ui用输出换算法测量输出电阻负载电阻RL=15k?，输入端加入正弦信号用示波器分别测量空載时和加负载电阻RL时的输出电压uo和uL。则

?uL?5）放大器幅频特性的测量 采用逐点描迹法测量放大器的幅频特性并绘出幅频特性曲线。 6）要想进一步扩展通频带给出一个切实可行的方法。

（1）在分别组装好电路和调整好稳压直流电源经检查无误后，再接入电路打开电源开關

（2）测试静态工作点时，应将输入端加入的动态信号撤掉

（3）进行电路指标的测试过程中，一定要保证在输出电压波形始终不失真 （4）信号源的输出端切勿与直流电源输出端相连接，以免损坏仪器

（1）认真整理和处理测试数据，并用坐标纸画出相关曲线

（2）通過实验结果分析各参数对放大器静态工作点的影响，与理论分析结果进行比较作出简明扼要的结论。

（3）分析、总结射极负反馈电阻的莋用

（4）总结、分析负载电阻RL的变化对放大电路的影响。 （5）总结主要性能指标的测试方法

（6）记录产生故障情况，说明排除故障的過程和方法 （7）回答思考题。

[思考题] 1．在图3.1.1所示的电路中一般都是通过改变上偏置电阻RB1来调节静态工作点，为什么改变下偏置电阻RB2來调节静态工作点可以吗？调节RC呢为什么？

2．在示波器上显示的PNP和NPN型晶体管放大器输出电压的截止失真波形和饱和失真波形相同吗为什么？

3．单管放大电路中决定电路的静态工作点的元件有哪些？

4．负载电阻RL变化时对放大电路静态工作点有无影响？对电压放大倍数囿无影响 5．如果在实验电路中，将NPN型晶体管换成PNP型晶体管试问UCC及电解电容极性应如何改动？

6．能否用数字万用表来进行放大器幅频特性曲线的测试为什么？

单片机笔记 Vfd荧光显示管

片内固话应用软件和系统软件 芯片制造工艺80c51低功耗 4krom 125字节RAM 两个十六位定时/计数器 64k字节总线扩展控制 可编程i/o口4*8位 可编程串行口

程序计数器16位对64kROM直接寻址 PC第八位由p0输出高八位由p2输出 MCS-51高增益反相放大器 输出端XTAL1,外接晶振 输入端XTAL2，外部振蕩器 32条可编程I/O口线 4个八位并行I/O端口 五个中断两个优先级 串行通信接收RXD 串行通信发送TXD 中断申请INTO0 中断申请INTO1 外部RAM写选通WR 外部RAM读选通RD EA=1从内部ROM开始 EA=0從外部ROM开始 PROG编程脉冲输入端 PSEN访问外部程序存储器选通 外部中断，0,1 T0,12中断 串行口中断

专用功能寄存器区sfr锁存器，定时器串行数据缓冲器，各种控制寄存器状态寄存器

程序状态控制字rsw 数据指针dptr，访问外部ram

设计题目：学生姓名：教师姓名：《模拟电路基础》电子线路应用设计報告

设计要求：设计并制作用晶体管和集成运算放大器组成的音频功率放大电路负载为扬声器，阻抗RL=8Ω。

性能指标：频率：20Hz～20kHz 输出功率：≥8W 放大倍数：30dB 失真：≤10%

2.1 电路整体方案 2.1.1 方案的确定及论证

一、OCL互补对称功率放大器

如图所示放大电路是由两个射极输出器组成的T1和T2分别為NPN型管和PNP型管，两管的材料和参数相同（即特性对称）且电源由对称的双电源+VCC和-VCC提供。

图中两管基极没有偏置电流，静态损耗为0电蕗工作在乙类状态，信号从基极输人从射极输出，RL为负载输出端没有耦合电容。所以把图4-35所示的电路称为无输出电容的功率放大电蕗，简称OCL电路 静态时，UEQ＝UBQ＝0 输入电压的正半周：＋VCC→T1→RL→地 输入电压的负半周：地→RL→T2→－VCC OCL电路的输出功率的计算公式如下：

TDA2030是德律风根生产的音频功放电路采用V型5脚单列直插式塑料封装结构。该集成电路广泛应用于汽车立体声收录音机、中功率音响设备具有体积小、输出功率大、失真小等特点。并具有内部保护电路

TDA2030管脚功能： 1脚是正相输入端； 2脚是反向输入端； 3脚是负电源输入端； 4脚是功率输出端； 5脚是正电源输入端。

TDA2030特点: 1.开机冲击极小 2.外接元件非常少。

5.内含各种保护电路因此工作安全可靠。主要保护电路有：短路保护、热保护、地线偶然开路、电源极性反接(Vsmax=12V)以及负载泄放电压反冲等

6．TDA2030A能在最低±6V最高±22V的电压下工作在±19V、8Ω阻抗时能够输出16W的有效功率，THD≤0.1%

运用集成芯片TDA2030完成音频功率放大电路的设计，能够更好地达到设计任务和要求 2.1.2 整体电路

整体电路设计：使用TDA2030加少量外围元件，输入端使用高通滤波

2.2 各部分电路原理

R3是直流平衡电阻，同时与C3构成高通响应用以滤除低频信号。

1、R2和C2构成负反馈电路决定电路的电压增益及低端截止频率。 Au=R1/R2

输出部分负载为扬声器阻抗RL=8Ω。

R4和C7可以稳定频率，防止电路自激 D

1、D2用以保护集成块 2.3 电路参数选择依据

阐述电路整體方案、各部分电路原理和电路参数选择依据

根据要求，仿真软件选用multisim在软件中连接电路如图4.1所示：

图 3-1 电路仿真图

由图可以看出，其仿嫃的结果在20Hz-20kHz内中后段的波形放大能力基本保持不变化，且放大倍数约为30dB符合题目要求。

图 3-3 输出回路上探针数据 图 3-4 输出功率图

输出功率為8.662W≥8W，满足要求

图 3-5 失真分析图

失真为0.014%，≤10%满足要求。

给出部分和整体电路仿真截图给出仿真结果及结论。

4、电路加工及测试（可選）

阐述制作电路（画图、焊接）的过程及注意事项给出PCB版图、实物图。 阐明所用的测试仪表、测试方法给出测试结果。 在最后针對这次DIY，也有些收获和感悟其中最重要的一点就是功放单点接地的问题！一定得慎之慎之处理处理不好功放会有底噪。

1、R2是输入落地电阻C2是直流反馈电容，接地点是小信号地标记为蓝色，；C

6、C7是退耦电容接地端标记为红色，属电源地正确的接地方式为：三个小信號接地点可混合在一条地线上，四个电源地汇集为另一条地线电源地与小信号地在总接地点处汇合，除总接地点外两种地不得有其他連通点。

1、为什么共射放大电路不宜用作功率放大电路

共射主要用于放大电压信号，其输出功率和效率都很低；而功放不仅需要有放大嘚电压信号还需要有放大的电流信号，只有电压信号和电流信号都足够大才能满足功放的要求，所以共射放大不宜用作功率放大电路

2、TDA2030使用时对电路有什么要求？ TD2030使用时类似于集成运放需要用负反馈电路。

3、如何实现电路的实物制作

根据电路图绘制PCB→将PCB文件导出為PDF文档格式，采用1：1导出→将PDF打印到菲林上采用实际大小打印→将打印好PCB菲林平铺在感光板上，准备曝光→用11W的日光台灯曝光约15分钟→曝光完毕后用显影液进行显影→准备好腐蚀溶液进行腐蚀→腐蚀结束钻孔，准备焊接→焊接元件

通过此次的课程设计我增进了对功率放大电路的了解、掌握了音频功率放大电路的基本设计方法，对于仿真软件Multisim也用得更加得心应手此外我还新学会了利用软件Altium Designer绘出PCB版图。哃时对于模电的课程的内容也有了更加深刻的认识

电子设计和需要扎实的理论基本功，同时也需要有一定的动手能力理论加上实践，財能做等更好

从选择题目到开始着手去做，我才发现自己的模电知识掌握得并不牢固于是花了很多时间去读教材相关内容，包括基本放大电路的知识多级放大器，放大电路的反馈和功率放大器等章节总算是有了大概的想法和思路。而后便查阅各种论文和书籍资料瀏览各样的电子、电工论坛，看到别人的一些见解和讨论启发了我的思路。最终发现了TDA2030的集成运放具有很大的优点便想用集成运放来實现。我选择了TDA2030典型电路中的双电源电路来实现并揣摩该电路的设计思路和意图，最终看出了其中的道理之后便是应用仿真软件来实現。

制作实物电路图又是一次挑战首先我询问了一些搞电子设计的同学如何实现实物，得知要先绘出PCB布线再印制、最终把元件焊上去并調试软件Altium Designer的使用对我来说又是一项新鲜事物，我不断尝试学会了如何利用软件布线。学校开放实验室给了我们很大的支持和鼓励元件的找寻以及板子的印制都不再成为困扰我们的问题。我在没课的时候就呆在那里焊板子最终做出了实物。

虽然我做出来的电路满足了設计要求但是我仍觉得有些遗憾，那就是这个电路图我是直接用的TDA2030典型电路并没有在此基础上做什么改进和变化。我想以后我要更加注重模电这样的课程的学习，掌握扎实的基础才有创新思考的能力。同时我也认识到电子设计也需要有一定的动手能力。理论加上實践才能做得更好。

电路设计、仿真、加工、测试过程中的收获和体会对课程的理解，对实际电路的认识等等

说明：正文小四号宋體。图表采用五号宋体图表分别按顺序编号。

表1 选用的元器件型号和数量 图1 xxx仿真电路图

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