两级放大电路的设计(参考版)

AV>250，Ri≥10kΩ，RL=5.1kΩ， BW=50Hz~50kHz，D<5% 。 设计条件：

输入信号（正弦信号）：2mV≤Vi≤5mV，信号源内阻：Rs=50Ω，电源电压：VCC=12V； 半导体三极管9013，参数：β=100，rbb’=300Ω，Cμ=5pF，fT=150MHz，3V≤VCC≤20V， PCM=625mW，ICM=500mA，V(BR)CEO=40V。

1．电路选型：

小信号放大电路选用如图1所示两级阻容耦合放大电路，偏置电路采用射极偏置方式，为了提高输入电阻及减小失真，满足失真度D<5%的要求，各级射极引入了交流串联负反馈电阻。

2．指标分配：

要求AV>250，设计计算取AV=300，其中T1级AV1=12，AV2=25；Ri≥10kΩ要求较高，一般，T1级需引入交流串联负反馈。

3．半导体器件的选定

指标中，对电路噪声没有特别要求，无需选低噪声管；电路为小信号放大，上限频率fH=50kHz，要求不高，故可选一般的小功率管。现选取NPN型管9013，取β=100。

4．各级静态工作点设定

动态范围估算：T1级：Vim12Vimax52mV, AV112, Vom1AV1Vim1125284mV 。 T2级：Vim2Vom184mV , AV225， Vom2AV2Vim225842.1V 。

精选

为避免饱和失真，应选：CCEQVomVCE(sat) ；可见 T1级VCEQ1可选小些，T2级VCEQ2可选大些。

ICQ取值考虑：设定主要根据ICQICMICEQ，由于小信号电压放大电路ICM较小；

另从减小噪声及降低直流功率损耗出发，T1、T2工作电流应选小些。

T1级静态工作点确定：

取rbe13kΩ, 依rbe1rbb'ICQ1VT,可推得ICQ1

VTrbe1rbb'其中100，rbb'300，VT26mV可求得ICQ1100260.963mA3000300I选 ICQ10.7mA ， IBQ1CQ10.07mA , VCEQ12V>0.12VT2级静态工作点确定：

一般应取ICQ2ICQ1 ，VCEQ2VCEQ1 选 ：ICQ21.2mA , IBQ2ICQ20.012mA , VCEQ24V>3V

5．偏置电路设计计算（设VBEQ0.7V）

T1级偏置电路计算：

取IRb110IBQ1100.0070.07mA11VBQ1VCC124V33故：Rb1

VCCVBQ1Ib1124114.286kΩ 取标称值120 kΩ 0.0711PRb1Ib12Rb10.0721200.588mW88 Rb2VBQ1IRb244463.492kΩ 取标称值62 kΩ

IRb1IBQ10.070.0070.06311PRb2Ib22Rb20.0632620.246mW88 Re1VBQ1VBEQ1IEQ1VBQ1VBEQ1(1)IBQ140.73.34.67kΩ

1010.070.707精选

1PRc1'IEQ12Rc1'0.70720.30.15mW81PRc1''IEQ22Rc1''0.70724.72.15mW811选Re1' 300/W 选Re1'' 4.3k/W

88RC1VCCVCEQ1VEQ1ICQ1取标称值9.1kΩ

VCCVCEQ1(VBQ1VBEQ1)ICQ112240.79.571kΩ

0.711PRc1ICQ12Rc10.729.14.46mW88

T2级偏置电路计算：

取IRb310IBQ3100.0120.12mAVBQ211VCC124V33

故： Rb3VCCVBQ2IRb312466.67kΩ 取标称值68 kΩ 0.1211 PRb3IRb32Rb30.122680.979mW88Rb4VBQ2IRb4VBQ2IRb3IBQ24437.04kΩ 取标称值36 kΩ

0.120.0120.10811PRb4IRb42Rb40.1082360.42mW88VVVV40.73.3Re2BQ2BEQ2BQ2BEQ22.723kΩIEQ2(1)IBQ21010.0121.212

Re2分为Re2'(交流负反馈)、Re2''，取Re2'56，Re1''2.7kΩ1PRc2'IEQ22Rc2'1.21220.0560.082mW81PRc2''IEQ22Rc2''1.21222.73.97mW811选Re2' 56/W 选Re2'' 2.7k/W

88RC2VCCVCEQ2VEQ2ICQ212440.73.92kΩ 取标称值3.9kΩ

1.211PRc2ICQ22Rc21.223.95.62mW88

精选

6．静态工作点的核算

T1级：

Rb262VCCVBEQ1120.7Rb1Rb2ICQ1IBQ1100120620.67mA

12062Rb1//Rb2(1)Re11014.612062VCEQ1VCCICQ1Rc1(1)ICQ1Re1

=12-0.679.1-101符合设计要求。

0.674.62.79V 100ICQ2Rb336VCCVBEQ2120.7Rb3Rb46836IBQ11001.144mA

6836Rb3//Rb4(1)Re21012.7566836ICQ2Re2

VCEQ2VCCICQ2Rc2(1) =12-1.1443.9-101符合设计要求。

7．电容器的选择 C1：

rberbb'1.1442.7564.354V 100VT263001004.18kΩICQ10.67Ri1'rbe(1)Re1'4.181010.334.48kΩ1206240.88kΩ12062Rb'Ri1'40.8834.4818.7kΩ RiRb'//Ri1'Rb'Ri1'40.8834.48Rb'Rb1//Rb2RS50ΩC1(3~10)11(3~10)2πfL(RSRi)2π50(0.05+18.7)103

(3~10)1.75.1μF~17μF取C110μF 选C1 10μF/16V

精选

C2：

Ro1RC19.1kΩrbe2rbb'2VT263001002.573kΩICQ210144Ri2'rbe2(1)Re2'2.5731010.0568.23kΩ683623.54kΩ6836 23.548.23Ri2Rb''//Ri2'6.1kΩ2.548.2311C2(3~10)(3~10)2πfL(Ro1Ri2)2π50(9.1+6.1)103Rb''Rb3//Rb4(3~10)1.995.97μF~19.9μF取C210μF 选C2 10μF/16VC3：

C3(3~10)11(3~10)2πfL(Re2RL)2π50(3.9+5.1)103 (3~10)3.5410.62μF~35.4μF取C310μF 选C3 10μF/16V

Ce1：

Ce1(3~10)11(3~10)2πfLRe1''2π504.3103

(3~10)7.422.2μF~74μF 取Ce1=47μF 选Ce1 47μF/16V Ce2：

Ce2(3~10)11(3~10)2πfLRe2''2π502.7103

(3~10)1.183.54μF~11.8μF取Ce2=47μF 选Ce2 47μF/16V

8.指标核算

Ri=18..7kΩ>10kΩ 满足设计要求

RL1=Ri2=6.1kΩ

9.16.1RRC//Ri23.652k

9.16.1'L1精选

'RL13.652AV1'10011

Ri134.48•'RLRC2//RL3.95.12.21k

3.95.1'RL2.21AV2'10026.85

Ri28.23•AVAV1•AV211(26.85)295250 满足设计指标要求。

核算

•••fH、fL：

fL：

L1(RSRi)C1(0.0518.7)10310106187.5ms'RS//Rbrbe1Rr''''''e1[(Re1)//Re1]Ce1[(Sbe1Re1)//Re1]Ce1110.3424.31034710614.89ms0.3424.3L2(RC1Ri2)C2(9.16.1)10310106152mse2[(Re1//Rb2//Rb4rbe2'''Re2)//Re2]Ce210.1462.7103471060.1462.70.139103471066.51msfL

c2π1111111()1032π1.15Lj2π1.15187.514.891526.5132.2Hz < 50Hz 满足设计要求精选

fH：

gm1ICQ1VTICQ20.6725.77ms26

1.144gm244msVT26'''R10[RS//Rbrbb1(1)Re1]//r1H1R10Cπ13.4441031501012•30.653.881033.444kΩ30.653.880.5166μs 'gR'25.773.65294.112Av1m1L1''R20R10(1gm1RL1)RL13.44410395.1123.652103331.218kΩH2R20Cμ1331.218103510121.656μs12.5192.273R30[RC//Rr(1)R]//r21031.924kΩ12.5192.273H3R30Cπ21.92410315010120.2886μs''b'bb2'e2 'gAv2•m2'RL442.2197.24''R40R30(1gm2RL2)RL2(1.92498.242.21)103191.224kΩH2R40Cμ2191.224103510120.956μsfHH2π1.152πHjj=141.151111()2π0.51661.6560.28860.956

53.56kHz > 50kHz 满足设计要求精选