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放大電路范文第1篇

關(guān)鍵詞： 基本放大電路 工作原理 性能指標(biāo)

一、基本放大電路的放大概念

基本放大電路又稱放大器，其功能是把微弱的電信號(hào)不失真地放大到所需要的數(shù)值。這里微弱的電信號(hào)是可以由傳感器轉(zhuǎn)化的模擬電信號(hào)，也可以是來(lái)自前級(jí)放大器的輸出信號(hào)或是來(lái)自于廣播電臺(tái)發(fā)射的無(wú)線電信號(hào)等。基本放大電路，是指由一只放大管構(gòu)成的簡(jiǎn)單放大電路。放大電路中的放大，其本質(zhì)是實(shí)現(xiàn)能量的控制和轉(zhuǎn)換。當(dāng)輸入電信號(hào)較小，不能直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載時(shí)，需要另外提供一個(gè)直流電源。在輸入信號(hào)的控制下，放大電路將直流電源的能量轉(zhuǎn)化為較大的輸出能量，從而驅(qū)動(dòng)負(fù)載。這種用小能量控制大能量的能量轉(zhuǎn)換作用，即為放大電路中的放大。因此，基本放大電路實(shí)際上是一個(gè)受輸入信號(hào)控制的能量轉(zhuǎn)換器。

二、基本放大電路的分類及工作原理

在放大電路中，應(yīng)用最廣泛的是共發(fā)射極放大電路（簡(jiǎn)稱共射電路），常見(jiàn)的共發(fā)射極放大電路有兩種，一種是基本共發(fā)射極放大電路，另一種是靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的共發(fā)射極放大電路，也稱分壓式共發(fā)射極放大電路。

1.電路的組成及各元器件的作用

為了實(shí)現(xiàn)不失真地放大輸入的交流信號(hào)，放大電路的組成必須遵循以下規(guī)則：

（1）加入直流電源的極性必須使晶體管處于放大狀態(tài)，即發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。

（2）為了保證放大電路不失真的放大輸入的交流信號(hào)，在沒(méi)加入輸入信號(hào)時(shí)，還必須給晶體管加一個(gè)合適的直流電壓、電流，稱之為合理地設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)。

（3）如下圖所示按照上述原則組成的基本共發(fā)射極放大電路。

電路中各元件的作用：

VT為NPN型晶體管，是放大電路中的核心器件，在電路中起放大作用。Vcc為直流電源，是放大電路的能源，其作用有兩個(gè)，一是保證晶體管工作在放大狀態(tài)，通過(guò)Rb、Rc（Rb>Rc）給晶體管的發(fā)射結(jié)提供正偏電壓，給集電結(jié)提供反偏電壓；二是提供能量，在輸入信號(hào)的控制下，通過(guò)晶體管將直流電源的能量轉(zhuǎn)換為負(fù)載所需要的較大的交流能量。

Rb為基極偏置電阻，作用有兩個(gè)：一是給發(fā)射結(jié)提供正偏電壓通路；二是決定靜態(tài)基極電流Ib的大小。當(dāng)Vcc、Rb的值固定時(shí)，Ib也固定了，所以這種電路也被稱為固定偏置放大電路。

Rc為集電極負(fù)載電阻，作用有兩個(gè)：一是給集電結(jié)提供反偏電壓通路；二是通過(guò)Rc將晶體管集電極電流的變化轉(zhuǎn)換成集成電極電壓的變化，從而實(shí)現(xiàn)電壓放大。

C■、C■為耦合電容，作用是“隔直通交”，即把輸入信號(hào)中交流成分傳遞給晶體管的基極，再把晶體管集電極輸出電壓中的交流成分傳遞給負(fù)載。因此要求C■、C■在輸入信號(hào)頻率下的容抗很小（可視為短路）。在低頻率放大電路中，C■、C■容量均取的很大，常采用幾十微法的電解電容。

2.放大電路的工作原理

從放大電路的組成可知，放大電路正常放大信號(hào)時(shí)，電路中既有直流電源Vcc，又有輸入的交流信號(hào)Ui，因此電路中晶體管各級(jí)的電壓電流中有直流成分，也有交流成分，總電壓、總電流是交直流的疊加。為了便于分析，通常把放大電路中的直流分量和交流分量分開(kāi)討論。當(dāng)沒(méi)加輸入信號(hào)時(shí)電路中只有直流流過(guò)，稱這種情況為放大電路的直流工作狀態(tài)，簡(jiǎn)稱靜態(tài)。加入輸入信號(hào)后，電路中交直流并存，當(dāng)只考慮交流不考慮直流時(shí)，這種情況下稱放大電路處于交流工作狀態(tài)，簡(jiǎn)稱動(dòng)態(tài)。

（1）放大電路的靜態(tài)，為了不失真地放大輸入信號(hào)，必須保證晶體管在輸入信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)，始終處于放大狀態(tài)。例如：當(dāng)輸入信號(hào)為正弦波時(shí)，如果不設(shè)置直流工作狀態(tài)，則幅值為0.5V以下的輸入信號(hào)都會(huì)使晶體管處在截止?fàn)顟B(tài)（硅管），而不能通過(guò)放大電路，輸出信號(hào)將出現(xiàn)失真。因此，在沒(méi)加輸入信號(hào)前，需要給放大電路設(shè)置一個(gè)合適的工作狀態(tài)。當(dāng)電路參數(shù)（Vcc、Rb、Rc）確定之后，對(duì)應(yīng)的直流電流、電壓Ib、Ic、Uce也就確定了，根據(jù)這三個(gè)直流分量，可以在晶體管輸出特性曲線上確定一個(gè)點(diǎn)，稱這個(gè)點(diǎn)為靜態(tài)工作點(diǎn)，用Q表示。通常直流工作點(diǎn)上的電流、電壓用Ibq、Icq、Uceq表示。

（2）放大電路的動(dòng)態(tài)，在放大電路的輸入端加上正弦信號(hào)Ui，經(jīng)過(guò)C■送到電路的輸入端產(chǎn)生電壓為Ubc，由Ubc產(chǎn)生一個(gè)按正弦變化的基極電流Ib，次電流疊加在靜態(tài)電流Ibq上，使得基極的總電流為IB=Ib+IBQ。晶體管放大，集電極產(chǎn)生一個(gè)和Ib變化規(guī)律一樣，且放大β倍的正弦電流Ic（Ic與Ui相位相同），這個(gè)電流疊加在靜態(tài)電流ICQ上，使集電極的總電流為Ic=ICQ+Ic。當(dāng)Ic流過(guò)Rc時(shí)，Rc上也產(chǎn)生一個(gè)正弦電壓URC=RcIc（與Ic的變化相同）由于Uce=Uce-IcRc，所以Rc上的電壓變化，必將引起壓管壓降Uce反方向的變化（與Ic的變化相反）。

由上述可知，基本共發(fā)射極放大電路是利用晶體管的電流放大作用，并依靠Rc將電流的變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化，使輸出電壓的數(shù)值上比輸入電壓大很多，相位上與輸入電壓相反，從而實(shí)現(xiàn)電壓放大。

3.基本放大電路的分類

（1）靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的共發(fā)射極放大電路。放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)位置不僅決定電路是否會(huì)產(chǎn)生失真，還影響著電路的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻等動(dòng)態(tài)參數(shù)。如果靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定，放大電路的這些參數(shù)就會(huì)發(fā)生變化，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使放大電路不能正常工作。因此如何保持靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定是十分重要的。

（2）共集電極放大電路。共集電極放大電路具有輸入電阻大、輸出電阻小及較強(qiáng)的電流放大能力，但它不具備電壓放大作用。因此，它從信號(hào)源索取的電流小，帶負(fù)載的能力強(qiáng)，還可以通過(guò)輸入輸出電阻的變換，使多極放大電路前后級(jí)阻抗達(dá)到匹配。所以在多極放大電路中，共集電極放大電路常用作輸入級(jí)、輸出級(jí)緩沖級(jí)。

（3）共基極放大電路。共基極放大電路具有輸入電阻小（只有幾十歐）、輸出電阻較大（與基本共發(fā)射極放大電路相同）的特點(diǎn)，雖然具有較強(qiáng)的同相電壓放大能力，但不具備電流放大作用。它的同頻率較好，適于做寬頻帶放大電路。

（4）共源極放大電路。常用的共源極放大電路有兩種：一種是自給偏壓式共源極放大電路，另一種是分壓式共源極放大電路。

（5）共漏極放大電路。共漏極放大電路又稱為源極跟隨器、源極輸出器，它與晶體管射極跟隨器有類似的特點(diǎn)，如輸入阻抗高、輸出阻抗低、放大倍數(shù)小于且接近1等，應(yīng)用比較廣泛。

三、基本放大電路的主要性能指標(biāo)

任何一個(gè)放大電路，均可將其視為一個(gè)兩端口網(wǎng)絡(luò)，如下圖所示。

在放大電路的輸入端A、B處接信號(hào)源，稱此閉合回路為輸入回路。信號(hào)源是所需放大的輸入電信號(hào)，輸入電信號(hào)可以等效電壓源或電流源。圖中Rs是信號(hào)源的內(nèi)電阻；Us為理想電壓源。

在放大電路的輸出端C、D處接負(fù)載，稱此閉合回路為輸出回路。負(fù)載是接受放大電路輸出信號(hào)的換能器。為了分析問(wèn)題方便，一般負(fù)載用純電阻RL來(lái)等效。

信號(hào)源和負(fù)載對(duì)放大電路的工作將產(chǎn)生一定影響。直流電源是用以提供放大電路工作時(shí)所需要能量的，同時(shí)也為放大電路中的放大管處于正常放大狀態(tài)提供合適的直流電壓。

四、結(jié)語(yǔ)

模擬電子技術(shù)在現(xiàn)代國(guó)防建設(shè)、科學(xué)研究、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療、通信及文化生活等各個(gè)領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用，并起著巨大的作用。特別是在各個(gè)領(lǐng)域中的自動(dòng)化控制中，模擬電子技術(shù)無(wú)處不在。所以在研究基本放大電路時(shí)我們應(yīng)該持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，認(rèn)真對(duì)每一項(xiàng)工作負(fù)責(zé)，通過(guò)自己的努力能夠更好地、更詳細(xì)地運(yùn)用基本放大電路。

放大電路范文第2篇

關(guān)鍵詞：前置放大器； NJM4580;AD620;Multisim 10

中圖分類號(hào)：TN919-34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-373X(2011)20-0156-03

Design of Pre-amplification Circuit in Electromagnetic Ultrasonic Transducer

HAN Na, LI Song-song, LI Xiang

(Dalian Ocean University, Dalian 116023, China)

Abstract： Because the signal received by electromagnetic acoustic transducer (EMAT) is very weak, two weak signal amplifying circuits which respectively adopted NJM4580 and AD620 were designed. The virtual simulation for the two pre-amplification circuits were conducted by Bode plotter and oscilloscope in Multisim10produced by NI and the simulated results of the two circuits were compared. The results show that the circuit with AD620 is better than the one with NJM4580. The structure of the former one is more simple and the amplification capability is more superior.

Keywords： pre-amplification circuit; NJM4580; AD620; Multisim 10

0 引 言

在無(wú)損檢測(cè)中，EMAT因其獨(dú)有的優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用，但經(jīng)EMAT接受線圈接受到的信號(hào)通常很微弱，信號(hào)幅值小，一般只有幾十μV到幾百μV，并且對(duì)周?chē)h(huán)境噪聲敏感度高 ,接收信號(hào)常被淹沒(méi)在噪聲中，輻射模式較寬 ,能量不集中［1-2］。為了得到適合顯示觀察的水平，需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大和濾波處理，以減少噪聲和干擾。

為了避免EMAT的接收系統(tǒng)放大倍數(shù)過(guò)大引起信號(hào)失真和自激的現(xiàn)象，通常采用多級(jí)放大。主要包括前置放大器、濾波器、主放大器，以及用于在數(shù)字設(shè)備中的A/D轉(zhuǎn)換電路等。為了得到更好的結(jié)果，前置放大器自然起著至關(guān)重要的作用。應(yīng)用專業(yè)的EDA軟件對(duì)其進(jìn)行仿真分析，能夠更迅速準(zhǔn)確地分析電路性能，從而選出性能較好更適合需要的電路，本文設(shè)計(jì)了2種前置放大器，并且利用Multisim10仿真軟件對(duì)這2種電路進(jìn)行了仿真比較。

1 前置放大器

1.1 用NJM4580設(shè)計(jì)的放大器

在第一種電路設(shè)計(jì)中，選用NJM4580運(yùn)算放大器，該放大器是日本新無(wú)線公司生產(chǎn)的雙路運(yùn)算放大器，具有無(wú)噪聲、更高的增益帶寬、高輸入電流和低失真度，不僅適用于音響前置放大器的音響電子部分和有源濾波器，還適用于手工測(cè)量工具等。

NJM4580的主要特點(diǎn)是［3］：工作電壓為±5~±18 V;低輸入噪聲電壓為0.8 μV;增益帶寬為15 MHz;低失真為0.005%;轉(zhuǎn)換速率為5 V/μV；采用雙極技術(shù)。應(yīng)用NJM4580設(shè)計(jì)的放大器電路如圖1所示。

本設(shè)計(jì)采用NJM4580,主要是在差分放大電路設(shè)計(jì)部分保持信號(hào)的帶寬，使其不失真。采用3個(gè)運(yùn)算放大器排成2級(jí)，由運(yùn)放U1A，U2A按通向輸入接法組成第1級(jí)差分放大電路，運(yùn)放U3A組成第2級(jí)差分放大電路。在第1級(jí)電路中，信號(hào)源加到U1A的同相端，R6和R3，R4組成的反饋網(wǎng)絡(luò)，引入了負(fù)反饋。

為了使電路對(duì)稱，提高儀用放大器性能，選取的電阻應(yīng)滿足R3=R4關(guān)系，參數(shù)嚴(yán)格匹配，誤差控制在很小范圍內(nèi)。經(jīng)過(guò)計(jì)算，最終得到輸出電壓的關(guān)系如┦(1)：

ИVout=－(RS/R1)(1+2R3/R6)ΔVin(1)И

所以，電壓增益可以由式(2)得到：

ИAv=Vout/ΔVin=－(RS/R1)(1+2R3/R6)(2)И

從式(2)中可直觀看到，根據(jù)選取R5/R1和R3/R6電阻的比例關(guān)系，達(dá)到不同信號(hào)放大比例的要求。所以電阻的選取也是儀用放大器設(shè)計(jì)中最重要的環(huán)節(jié)之一。考慮到電路的穩(wěn)定和安全，固定R1~R5，R7,R8的阻值，都選精確的10 kΩ電阻，只將R6設(shè)置成可調(diào)，隨著R6的減小，放大倍數(shù)越大，帶寬越窄。所以設(shè)計(jì)時(shí)確定R6為2 kΩ。

該放大電路是級(jí)聯(lián)放大電路，為前級(jí)放大，而后級(jí)級(jí)聯(lián)放大電路則由2個(gè)741級(jí)聯(lián)構(gòu)成［4］，共同組成一個(gè)完整的信號(hào)接收端的前置放大電路。

圖1 應(yīng)用NJM4580設(shè)計(jì)的放大器電路圖

1.2 應(yīng)用AD620設(shè)計(jì)的放大器

在進(jìn)行微弱信號(hào)檢測(cè)中，為了減少集成運(yùn)算放大器對(duì)電路的干擾，應(yīng)選擇接近理想運(yùn)算放大器的芯片。要求具有較小的輸入偏執(zhí)電流、輸入偏執(zhí)電壓和零漂，具有較大的共模抑制比和輸入電阻［5］。

因此，在另一種電路設(shè)計(jì)中，應(yīng)用AD620對(duì)第一種電路進(jìn)行改進(jìn)。AD620是AD公司生產(chǎn)的高精度單片儀表運(yùn)放，它擁有差分式結(jié)構(gòu)，對(duì)共模噪聲有很強(qiáng)的抑制作用,同時(shí)擁有較高的輸入阻抗和較小的輸出阻抗,非常適合對(duì)微弱信號(hào)的放大［5］，而且AD620具有很好的直流和交流特性，更有低功耗、高輸入阻抗、低輸入失調(diào)電壓、高共模抑制比等優(yōu)點(diǎn)，其外部電路連接方便簡(jiǎn)單，只需要一個(gè)連接于1，8腳的外接電阻就可調(diào)節(jié)放大倍數(shù)［6］。增益G=49.4 kΩ/RG+1。其中：RG為1和8腳連接的外電阻。

AD620主要特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)［7］：帶寬800 MHz,輸出功率24 mW；功率增益120 dB；工作電壓±15 V；靜態(tài)功耗0.48 mW;輸入失調(diào)電壓≤60 μV；轉(zhuǎn)換速率1.2 V/μs；最大工作電流1.3 mA；輸入失調(diào)電壓5 μV；輸入失調(diào)漂移最大為1 μV/℃；共模抑制比 93 dB。應(yīng)用AD620設(shè)計(jì)的電路如圖2所示。

圖2 應(yīng)用AD620設(shè)計(jì)的放大電路整體電路圖

2 采用Multisim 10軟件仿真

2.1 軟件介紹

Multisim 10是由美國(guó)國(guó)家儀器公司(National Instrument，NI公司)推出的，相對(duì)于Multisim 10的仿真軟件，它具備更加形象直觀人性化的特點(diǎn)，提供了16 000多個(gè)高品質(zhì)的模擬、數(shù)字元器件；各種分析方法（直流掃描分析，參數(shù)掃描分析等）；電壓表、電流表和多臺(tái)儀器(數(shù)字萬(wàn)用表、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器等)。該軟件大多數(shù)采用的是實(shí)際模型，保證了仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性和實(shí)用性。應(yīng)用Multisim 10可以進(jìn)行模擬電路、數(shù)字電路、模數(shù)混合以及射頻電路的仿真。其中，它的高頻仿真和涉及環(huán)境是眾多通用仿真電路軟件中所不具備的。本文設(shè)計(jì)的是μV級(jí)的電壓信號(hào)放大。采用了2種方案，通過(guò)Multisim 10的仿真來(lái)對(duì)這兩種電路性能進(jìn)行比較［8-10］。

2.2 仿真比較

(1) 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)置。

在軟件中打開(kāi)信號(hào)發(fā)生器，因本文使用的信號(hào)頻率范圍一般為25 kHz~1 MHz，為了模擬傳感器接收到的信號(hào)，在此范圍中，選取輸入信號(hào)頻率為100 kHz，幅度為100 μF的正弦波信號(hào)來(lái)做分析比較，函數(shù)發(fā)生器設(shè)置如圖3所示。

圖3 信號(hào)發(fā)生器設(shè)置

(2) 電路的幅頻特性仿真與比較。

應(yīng)用此軟件中的波特圖儀(Bode Plotter)對(duì)兩電路的幅頻特性進(jìn)行仿真比較,設(shè)置的觀察頻率范圍是25 kHz~1 MHz,結(jié)果如圖4所示。

通過(guò)波特圖可以直接觀察出當(dāng)輸入信號(hào)頻率為25 kHz時(shí)，兩電路的增益分別為85 dB和98 dB。比較可以得出，應(yīng)用AD620改進(jìn)電路的放大效果較好。通過(guò)移動(dòng)波特圖儀的光標(biāo)柱可以觀察2個(gè)電路在其他頻率時(shí)的放大增益。將光標(biāo)注移動(dòng)到100 kHz，可以直接觀察到此頻率下兩電路的增益分別為60 dB和72 dB。

(3)輸出信號(hào)波形的比較。

在軟件打開(kāi)示波器，在示波器中進(jìn)行設(shè)置，紅色表示輸入信號(hào)，綠色表示放大后的輸出信號(hào)。選取頻率100 kHz,幅度100 μV的信號(hào)，經(jīng)電路放大，分別得出輸出波形如圖6所示。通過(guò)Multisim 10仿真可以很清晰地看出兩電路的輸出波形。為了便于對(duì)波形進(jìn)行觀察，將Channel A(輸入信號(hào)通道)設(shè)置為100 μV/Div ,圖6(a)的Channel B(輸出信號(hào)通道)設(shè)置為100 mV/Div,圖6(b)的Channel B(輸出信號(hào)通道)設(shè)置為500 mV。從波形圖可以看出，當(dāng)輸入信號(hào)均為100μF時(shí)，兩電路輸出的信號(hào)大小分別為100 mV和380 mV,很顯然，應(yīng)用AD620的改進(jìn)電路二，放大倍數(shù)更大。

通過(guò)此方法，可以對(duì)輸入信號(hào)為其他頻率時(shí)的輸出波形進(jìn)行比較。

圖6 輸出信號(hào)波形

3 結(jié) 語(yǔ)

本文針對(duì)輸入信號(hào)為微幅級(jí)的信號(hào)，用NJM4580運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)了與741共同構(gòu)成的級(jí)聯(lián)放大電路，并在此基礎(chǔ)上應(yīng)用AD620對(duì)電路進(jìn)行改進(jìn)以達(dá)到更加優(yōu)良的性能；利用Multisim 10對(duì)設(shè)計(jì)的2個(gè)放大電路進(jìn)行仿真、比較，從而驗(yàn)證了應(yīng)用AD620的放大電路不僅電路構(gòu)成簡(jiǎn)單，而且在放大性能上更加優(yōu)于應(yīng)用NJM4580運(yùn)算放大器構(gòu)成的差分級(jí)聯(lián)放大電路。

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放大電路范文第3篇

關(guān)鍵詞：儀表；放大器；原理；設(shè)計(jì)

1.引言

一般智能儀表所采集到的信號(hào)都是非常微弱的信號(hào),這些信號(hào)都具有小信號(hào)的基本的特征:信號(hào)的幅值很小通過(guò)在毫伏級(jí)別,并且所采集到的數(shù)據(jù)當(dāng)中存在著較多的噪聲。針對(duì)這種微弱的帶有噪聲的信號(hào),一般首先利用智能儀表所自帶的放大電路將信號(hào)進(jìn)行放大處理。但是放大的目的不僅僅局限于提高信號(hào)的幅值大小,在很大程度上是為了提高信號(hào)的信噪比;儀表的等級(jí)是根據(jù)儀表所能夠分辨的小信號(hào)的級(jí)別來(lái)進(jìn)行劃分的,其中動(dòng)態(tài)范圍也是衡量其很重要的一個(gè)指標(biāo)。智能儀表的輸入信號(hào)的范圍在很大程度上取決于儀表自身所帶的放大電路。本文在智能儀表自身所帶的放大電路的結(jié)構(gòu)和原理的基礎(chǔ)上對(duì)儀表放大器的電路進(jìn)行設(shè)計(jì),并且設(shè)計(jì)出了常見(jiàn)的幾種儀表的放大器的電路,并且給出了電路放大器的特點(diǎn),為智能電子儀表的改進(jìn)和改良提供了切實(shí)的理論依據(jù)和實(shí)踐基礎(chǔ)。

2.儀表放大電路的組成和原理

智能儀表的放大電路的結(jié)果如下圖所示，其一般由兩級(jí)的差分放大電路組成。其中前兩個(gè)放大器A1和A2是通過(guò)同相輸入的方式，這種輸入的方式能夠在一定程度上提高電路的輸入的阻抗，能夠減小電路結(jié)構(gòu)對(duì)于輸入信號(hào)的衰減的作用。利用差分的信號(hào)輸入可以使得放大電路對(duì)于信號(hào)的方法僅僅局限在對(duì)差模信號(hào)的放大上，并且能夠在一定程度上提高后級(jí)別的差模信號(hào)和共模信號(hào)的幅值之比，也就是共模抑制比，在本實(shí)例中A3是放大電路的核心，在控制共模抑制比不便的情況下最大程度的降低對(duì)于電路中各級(jí)電阻的精度的要求，最終使得儀表放大電路具有較好的抑制工模信號(hào)的能力，此外電路的增益和電路中的電阻有直接的關(guān)系通過(guò)調(diào)節(jié)電路中電阻值可以對(duì)放大電路的增益進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)。

3.儀表放大電路的設(shè)計(jì)

3.1放大電路的方案設(shè)計(jì)

從現(xiàn)在的技術(shù)角度來(lái)看實(shí)現(xiàn)智能儀表的放大電路的方式主要具有兩種形式，一種是通過(guò)分立的元器件組合而成，另外一種是由單片機(jī)來(lái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。本文利用元器件LM741以及OP07以及集成運(yùn)算放大器LM324和單片機(jī)AD620來(lái)對(duì)智能儀表的放大器電路進(jìn)行了方案設(shè)計(jì)。首先第一種方案是由單個(gè)通用性的運(yùn)放LM741來(lái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，利用3個(gè)LM741來(lái)組成儀表的運(yùn)算放大器，另外還包括A1和A2兩個(gè)集成運(yùn)放，最后組成的集成運(yùn)算放大器智能儀表放大電路的方案結(jié)構(gòu)如下所示：另外智能儀表的放大電路亦可以由三個(gè)OP07組成，其電路結(jié)構(gòu)和方案1類似，但是其可以用3個(gè)OP07來(lái)代表原來(lái)方案中的A1、A2、A3三個(gè)集成運(yùn)算放大器。此外通過(guò)利用集成有四個(gè)集成運(yùn)算放大器的LM324也可以實(shí)現(xiàn)智能儀表的放大電路的設(shè)計(jì)就是方案3，該方案將四個(gè)具有獨(dú)立功能的集成運(yùn)算放大器放置在一個(gè)芯片當(dāng)中，因而就可以大大減少由于智能儀表在放大電路設(shè)計(jì)的過(guò)程中由于制造的工藝的不同而造成智能儀表的放大電路在性能上的不同，并且該方案在電源的供電方式上選擇了單電源供電的方式，因而其能夠大大減少電路在設(shè)計(jì)的過(guò)程中所出現(xiàn)的干擾和造成，能夠在一定程度上降低干擾因素提高智能儀表放大電路的性能，但是在這過(guò)程中電路的工作的原理是和上述方案基本類似的。最后一個(gè)智能儀表的放大電路的設(shè)計(jì)方案是由一個(gè)單片機(jī)的集成芯片AD620來(lái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的，該電路的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)非常的簡(jiǎn)單，通過(guò)一個(gè)集成芯片AD620，外加用于調(diào)節(jié)放大電路放大倍數(shù)增益的電阻，再對(duì)電路進(jìn)行電源進(jìn)行供電就實(shí)現(xiàn)了智能儀表放大電路的第四種設(shè)計(jì)的方案，該方案具有設(shè)計(jì)方式簡(jiǎn)單使用非常方便等特點(diǎn)，并且也僅僅需要對(duì)相應(yīng)的控制增益的電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)就能夠?qū)Ψ糯箅娐返脑鲆孢M(jìn)行調(diào)整。

3.2放大電路性能測(cè)試

對(duì)于上述所設(shè)計(jì)的四種智能儀表的放大電路，其中四種電路的設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)都非常的類似，其組成的形式都是橋式的電路，都是講差分輸入改為單端的信號(hào)輸入，本文對(duì)于幾種方案的信號(hào)源的最大輸入值和最小輸入值以及放大電路的最大增益以及共模抑制比等幾個(gè)方面進(jìn)行了測(cè)試，其中電路的最大輸入和最小輸入時(shí)在特定的測(cè)試條件下使得電路輸入信號(hào)不失真的情況下能夠輸入的最大和最小的信號(hào)。而放大電路的最大的增益則是值在給定的條件下不失真的時(shí)候所能夠?qū)斎胄盘?hào)放大的最大的倍數(shù)。共模抑制比可以通過(guò)一定的公式來(lái)進(jìn)行計(jì)算。從仿真的結(jié)果來(lái)看仿真的效果要比實(shí)際測(cè)試的效果要好，這是因?yàn)樵诜抡娴倪^(guò)程中不會(huì)受到各種環(huán)節(jié)和信號(hào)的干擾。在實(shí)際使用的過(guò)程中各個(gè)硬件環(huán)節(jié)以及認(rèn)為操作的因素都會(huì)對(duì)測(cè)試的結(jié)果產(chǎn)生不同程度的影響。通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)方案2其信號(hào)的動(dòng)態(tài)的輸入范圍是最大的，電路的增益也是最大的，共模抑制比也是最大的，因?yàn)樵摲N方案是最優(yōu)的，該方案的成本要比方案1和方案3稍高，但是要比方案4便宜不少，所以綜合考慮成本和性能的因素方案2是最為適宜選擇的智能儀表放大器放大電路的設(shè)計(jì)的方案。

4.結(jié)語(yǔ)

在智能儀表中，放大電路的性能直接影響到了儀表的性能，因而提高智能儀表的性能關(guān)鍵就是提高其中放大電路的性能，本文對(duì)放大儀表放大電路在其原來(lái)結(jié)構(gòu)和原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行了重新的方案的改進(jìn)和設(shè)計(jì)，并且從輸入信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍，增益以及共模抑制比等幾個(gè)方面對(duì)放大電路的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了仿真，綜合成本和性能確定了最優(yōu)的智能儀表的設(shè)計(jì)方案。

參考文獻(xiàn)

[1]王余峰,王志功,呂曉迎,王惠玲.單片集成低功耗神經(jīng)信號(hào)檢測(cè)CMOS放大器[J].半導(dǎo)體學(xué)報(bào).2006(08)

[2]梅玉芳.儀表放大器及其應(yīng)用問(wèn)題研究[J].中國(guó)科技信息.2006(16)

放大電路范文第4篇

【關(guān)鍵詞】放大電路；反饋；電壓；電流；串聯(lián)；并聯(lián)

1.反饋回路的判斷

電路的放大部分就是晶體管或運(yùn)算放大器組成的基本電路。而反饋則是把放大電路輸出端信號(hào)的一部分或全部送回到輸入端的電路，反饋回路就應(yīng)該是從放大電路的輸出端引回到輸入端的一條回路。這條回路通常是由電阻和電容構(gòu)成。尋找這條回路時(shí)，要特別注意不能直接經(jīng)過(guò)電源端和接地端，這是初學(xué)者最容易犯的問(wèn)題。例如圖1如果只考慮極間反饋則放大通路是由T1的基極到T1的集電極再經(jīng)過(guò)T2的基極到T2的集電極；而反饋回路是由T2的集電極經(jīng)Rf至T1的發(fā)射極。反饋信號(hào)uf=ve1影響凈輸入電壓信號(hào)ube1。

圖1 電壓串聯(lián)負(fù)反饋

2.交直流的判斷

根據(jù)電容“隔直通交”的特點(diǎn)，我們可以判斷出反饋的交直流特性。如果反饋回路中有電容接地，則為直流反饋，其作用為穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)；如果回路中串連電容，隔開(kāi)直流，則為交流反饋，改善放大電路的動(dòng)態(tài)特性；如果反饋回路中只有電阻或只有導(dǎo)線，則反饋為交直流共存。圖1中的反饋即為交直流共存。

3.正負(fù)反饋的判斷

正負(fù)反饋的判斷使用瞬時(shí)極性法。瞬時(shí)極性是一種假設(shè)的狀態(tài)，它假設(shè)在放大電路的輸入端引入一瞬時(shí)增加的信號(hào)。這個(gè)信號(hào)通過(guò)放大電路和反饋回路回到輸入端。反饋回來(lái)的信號(hào)如果使引入的信號(hào)增加則為正反饋，否則為負(fù)反饋。在這一步要搞清楚放大電路的組態(tài)，是共發(fā)射極、共集電極還是共基極放大。每一種組態(tài)放大電路的信號(hào)輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)都不一樣，其瞬時(shí)極性也不一樣。如表1所示。相位差1800則瞬時(shí)極性相反，相位差00則瞬時(shí)極性相同。運(yùn)算放大器電路也同樣存在反饋問(wèn)題。運(yùn)算放大器的輸出端和同相輸入端的瞬時(shí)極性相同，和反相輸入端的瞬時(shí)極性相反。

依據(jù)以上瞬時(shí)極性判別方法，從放大電路的輸入端開(kāi)始用瞬時(shí)極性標(biāo)識(shí)，沿放大電路、反饋回路再回到輸入端。這時(shí)再依據(jù)負(fù)反饋總是減弱凈輸入信號(hào)，正反饋總是增強(qiáng)凈輸入信號(hào)的原則判斷出反饋的正負(fù)。

在晶體管放大電路中，若反饋信號(hào)回到輸入極的瞬時(shí)極性與原處的瞬時(shí)極性相同則為正反饋，相反則為負(fù)反饋。其中注意共發(fā)射極放大電路的反饋有時(shí)回到公共極——發(fā)射極，此時(shí)反饋回到發(fā)射極的瞬時(shí)極性與基極的瞬時(shí)極性相同（使得凈輸入信號(hào)減小）則為負(fù)反饋，相反則為正反饋。

圖1中的瞬時(shí)極性判斷順序如下：T1基極（+）T1集電極（-）T2基極（-）T2集電極（+）經(jīng)Rf至T1發(fā)射極（+），此時(shí)反饋回到發(fā)射極的瞬時(shí)極性與基極的瞬時(shí)極性相同所以電路為負(fù)反饋。在運(yùn)算放大器反饋電路中，若反饋回來(lái)的瞬時(shí)極性與同一端的原瞬時(shí)極性相同（使得凈輸入信號(hào)增大）則為正反饋，相反則為負(fù)反饋；若反饋回來(lái)的瞬時(shí)極性與另一端的原瞬時(shí)極性相同則為負(fù)反饋，相反則為正反饋。

圖3中的瞬時(shí)極性判斷順序如下：輸入同相端為（+）輸出為（+）經(jīng)Rf反饋至反相端為（+），側(cè)為負(fù)反饋。

圖4中：輸入反相端為（+）輸出為（-）經(jīng)Rf反饋至反相端為（-），側(cè)為負(fù)反饋。

4.反饋類型的判斷

反饋類型是特指電路中交流負(fù)反饋的類型，所以只有判斷電路中存在交流負(fù)反饋才判斷反饋的類型。反饋是取出輸出信號(hào)（電壓或電流）的全部或一部分送回到輸入端并以某種形式（電壓或電流）影響輸入信號(hào)。所以反饋依據(jù)取自輸出信號(hào)的形式的不同分為電壓反饋和電流反饋。依據(jù)它影響輸入信號(hào)的形式分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。

圖2 電流并聯(lián)負(fù)反饋

（1）串聯(lián)并聯(lián)的判斷

反饋的串并聯(lián)類型是指反饋信號(hào)影響輸入信號(hào)的方式即在輸入端的連接方式。串聯(lián)反饋是指凈輸入電壓和反饋電壓在輸入回路中的連接形式為串聯(lián)，如圖1中的凈輸入電壓信號(hào)ube1和反饋信號(hào)uf=ue1；而并聯(lián)反饋是指的凈輸入電流和反饋電流在輸入回路中并聯(lián)，如圖2所示電流反饋中的凈輸入電流ib1和if的連接形式。

綜合一下就是：

1）在分立元件組成的放大電路中若反饋信號(hào)如果引回到輸入回路的發(fā)射極即為串聯(lián)反饋，引回到基極即為并聯(lián)反饋。

2）在運(yùn)算放大器負(fù)反饋電路中，反饋引回到輸入另一端則為串聯(lián)反饋，如圖3中uD與uF串聯(lián)連接；如果引回到輸入另一端則為串聯(lián)反饋如圖4中iD與iF并聯(lián)連接。

圖3 電壓串聯(lián)負(fù)反饋

圖4 電流并聯(lián)負(fù)反饋

（2）電壓電流的判斷

放大電路范文第5篇

關(guān)鍵詞：protel，三極管，計(jì)算機(jī)仿真

 

0.引言

計(jì)算機(jī)仿真軟件在實(shí)踐中的應(yīng)用，使電路設(shè)計(jì)人員能夠在電路設(shè)計(jì)階段對(duì)所設(shè)計(jì)的電路電氣特性進(jìn)行分析、判斷、校驗(yàn)，從而大大減輕物理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證階段的工作量，是電子專業(yè)設(shè)計(jì)工作者提高工作效率的有效方法。

Protel 99內(nèi)置了功能強(qiáng)大的SPICE 3f5電路仿真軟件，能提供連續(xù)的模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)仿真。該軟件運(yùn)行于Protel的EDA/Client進(jìn)程環(huán)境下，與ProtelAdvanced Schematic原理圖設(shè)計(jì)程序協(xié)同工作，為用戶提供一個(gè)完整的從設(shè)計(jì)到仿真驗(yàn)證的設(shè)計(jì)環(huán)境【1】。

單管放大電路是模擬電路設(shè)計(jì)中最基礎(chǔ)的電路。本文利用protel99軟件,利用通用電子元件,對(duì)該電路參數(shù)賦值,仿真研究單管放大電路的工作過(guò)程。理論分析了單管放大電路的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)參數(shù),研究基于protel99軟件仿真該電路的方法，并得到相關(guān)結(jié)論。

1.單管放大電路的理論計(jì)算

單管放大電路圖如圖1所示， 其中信號(hào)源的幅值為,頻率為，則由估算法【2】可得: