模电课设差分放大器

1、实验差分放大电路一：设计题目：长尾式差分放大电路二：设计指标：双端输出时，差模电压放大倍数：|Ad|=2030，共模电压放大 倍数：|Ac|0;单端输出时，Adl1c.,Ad2Ac.,IAcil=IAc2l=0l;输出电阻：Ro=4050KQ。三：实验目的：（1）加深对差动放大器的性能和特点的理解。（2）学习差动放大器的主要性能指的标标的测试方 法。（3）了解电路产生零漂的原因和抑制方法。（4）学会调节差分放大电路的静态工作点。（5）掌握差分放大电路的双端输入，单端输出的共模 电压放大倍数和共模抑制比的测试方法。（6）掌握差分放大电路在不同输入，输出模式时差模 电压放大倍数的测试方式四:实验仪

2、器与器件（1）计算机。（2）Multism仿真软件。数字电压表。双踪示波器。交流毫伏表。12V的直流电源。函数信号发生器。晶体三极管，电阻，电容等五：预习要求：根据直流稳压电源的技术指标要求，按照教材中介绍的方法， 设计出满足技术指标要求的稳压电源。根据设计与计算的结果，写出 设计报告。制定出实验方案，选择实验用的仪器设备，：六、设计原理：为了充分利用集成电路内部元件参数匹配较好、易于补偿的优 点，输入级大都采用差分放大电路形式。1、将两个电路结构、参数均相等的单管放大电路组合在一起， 就成为差分放大电路的基本形式，如图(a)，输入电压和ul2分别 在两管的基极，输出电压等于两管的集电极电压之

3、差。VccCiUilUi2VccCiUilUi2a.差分放大电路的基本形式在理想情况下，电路中左右两部分三极管的特性和电阻有参数均 完全相等，则当输入电压等于零时，ucqi=ucq2,故输出电压UO=0。 如果温度升高使ICQ1增大，uCQ1减小，则icq2也将增大，ucq2也将减 小，而且两管变化的幅度相等，结果VT1的VT2输出端的零点漂移将 互相抵消。2、为了进一步减小每个管子输出端的温漂，设计了长尾式差分 放大电路。在图(a)的基础上，在两个放大管的发射极接入一个发射极电 阻Re，如图(b)长尾电阻Re的作用是引入一个共模负反馈，对共模信号有负反 馈作用，而对差模信号没有负反馈作用。假

4、设在电路输入端加上正的 共模信号，则两个管子的集电极电流iC1、iC2同时增加，使流过发射 极电阻的电流iE增加，于是发射极电位uE升高，反馈到两管的基极 回路中，使uBE1、uBE2降低，从而限制了 iC1、iC2的增加。b、长尾式差分放大电路但对于差模输入信号，由于两管的输入信号幅度相等，而极性相 反，所以iC1增加多少，iC2就减少同样的数量，因而流过Re的电流总 量保持不变，则AuE=0，所以对于差模信号没有反馈作用。Re引入的共模负反馈使共模放大倍数Ac减小，降低了每个管子 的零点漂移。但对于差模放大倍数Ad没有影响，因此提高了电路的 的共模抑制比。Re愈大，共模负反馈愈强，则抑制零

5、漂的效果愈好。但随着Re 的增大，Re上的直流压降将愈来愈大，为此，在电路中引入了一个负 电源vee来补偿Re上的直流压降，以免输出电压变化范围太小。七、设计步骤：1、静态分析当输入电压等于零时，由于电路结构对称，即R =R =R，R =R =R ；12 b cl c2 cT管与T管的特性相同，B=B=B，r =r =r ； R为公共的发射极1212bel be2 be e电阻，因此可认为 I =I =I ,I =I =I ,U =U =U ,U =U =U , BQ1 BQ2 BQ CQ1 CQ2 CQ BEQ1 BEQ2 BEQ CQ1 CQ2 CQ 由三极管基极回路可得IbqR1 +UB

6、EQ+IEQ(2Re+0.5Rw)=VEE则静态基极电流为IBO=静态集电极电流和电位为I 31CQ BQUcq=Vcc-IcqRc (对地)静态基极电位为Ubq=-IbqR1 (对地)2、动态分析由于接入长尾电阻R后，当输入差模信号时流过Re的电流不变， Ue相当于一个固定的电位，在交流通路中可将Re视为短路，因此长 尾式差分放大电路的交流通路如图(c),RL为接在两个三极管之间 的负载电阻。当输入差模信号时，一管集电极电位降低，另一管集 电极电位升高，可认为RL中点处的电位保持不变，也就是说，R/2L 处相当于交流接地。根据交流通路得AiB1=Au：1/(R1+rb + (1+P)R/2)

7、C、长尾式差分放大电路交流通路则Auci=- AC、长尾式差分放大电路交流通路则Auci=- A 七(Rc/?)=W_：二一Auii闩二田ae /RL、冲冷同理 A uC2=- A i (Rc/)=-C22 xi-rbe- I-矿土二 2 AUi2故输出电压为&E(AuAui2)C2 Xl- rb = - 1 - |3 Rm 2则差模电压放大倍数为A= d差模输入电阻为Rid=2(R1+rb+(1+B)R/2)输出电阻为R=2R3、参数选择根据设计指标，取R40KQ，则Rc=Ro/2=20 KQ；单端输出时，取 Ac1=Ac2=-0.5, Ac1=-打厂，得 Re=20 K Q ;令负载电阻R

8、l=15KQ,调零电位器Rw=100 Q,三极管B =120；邛EQ BQ 旗一1 P占翌一初三d。八12-0.713 55 A二2 0:= mA ；Rl+(l + 120j(40+0.0i) Rl+4846% 二、,+(1 + ),*)=300+(1+120)x26/rl；：6二11.54+2.32 X 10-3R1 KQ ;DTi匕Rc/7 = W,=5.455 KQ(1 -)Rw/2=121X0.05=6.05 KQL20XS.45A L20XS.45A 二=d 社-血-2，二一L.0023-2R1+17.59 由 IAdl=2030 得:2030,L.00Z32RL+17.594.23

9、R15.14,1因此，可取R=11 KQ1七、安装与调试：按下图连结电路，进行电路测量静态工作点的测定2O-Ic1Uc1=6.408VIb1命石用表-XMMl曜,-2.776 uAT- _yj dB I垓万用表-XMMLIb2Ic2Uc2=6.408V褥万用表-XMMl差模放大倍数的测定:A9F0=AW (SLOOl) =n -YWA=93Y=00l/93A=in/ n=nVo输出波形 Uo=500*2mv=1v够宝度器-戏Cl反向时间合计27,Q23ms13.311 nV37.023 ms513.311 nV10.000 ms-369.4S2WT2-TI保存Ext. Trigger时间比例够

10、宝度器-戏Cl反向时间合计27,Q23ms13.311 nV37.023 ms513.311 nV10.000 ms-369.4S2WT2-TI保存Ext. Trigger时间比例X位置际丫打| 加载 B/A | AfB |1通道A通道日触发比例 | 500 niV/Div比例回g也沿V位置P丫位置|a电平| AC 0 | DIZ |(S此 | D | CC - | C类型_正芷|标准|自动ir一EEAu=UoUi=1/0.15=7八：设计总结本设计中，我用的是单入单出的连接方式，放大倍数的范围根据 理论计算，应在1020之间，由于在电路连接和元件选用及电脑操作 中可能出现误差，使最终实际放大

11、倍数为7。应用Multisim软件对差分放大电路进行仿真分析，结果表明仿 真与理论分析和计算结果一致，应用Multisim进行虚拟电子技术实 验可以十分方便快捷地获取实验数据，突破了在传统实验中硬件设备 条件的限制，大大提高了实验的深度和广度。利用仿真可以使枯燥的 电路变得有趣，复杂的波形变得形象生动，并且不受场地（可以在教 室、宿舍），不受时间（课内、课外）的限制，通过我们自己动手设计和 调试，进一步加深了对查分放大电路的工作原理和作用的理解。通 过对长尾式差分放大电路的设计，使我加深了对差分放大电路工作原 理及特性的理解，同时学会了调节差分放大电路的静态工作点及其主 要性能指标的测试方法。在设计的过程中我遇到了很