模拟电子技术课程设计差分放大器.docx
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模拟电子技术课程设计差分放大器
新疆大学
课程设计报告
所属院系：
电气工程学院
专业：
电气工程及其自动化
课程名称：
电子技术基础A
设计题目：
差分放大电路的设计
班级：
电气
学生姓名：
学生学号：
指导老师:
常翠宁努尔.买买提
完成日期：
2016.7.07
课程设计题目：
差分放大电路的设计要求完成的内容：
1.当差模输入信号Vid=25mV，电源电压波动干扰共模信号Vic≤10mV。
2.负载电阻为1kΩ时，其电压放大增益|Av|≥100。
指导教师评语：
评定成绩为：
指导教师签名：
2017年7月01日
差分放大电路的设计
总体方案的选择
1.拟定系统方案框图
差分放大电路利用电路参数的对称性和负反馈作用，有效地稳定静态工作
点；它既能放大直流信号，又能放大交流信号；对差模信号具有很强的放大能
力，而对共模信号却具有很强的抑制能力；减小由于电源波动和晶体管随温度
变化而引起的零点漂移。
差分式放大电路是模拟集成电路的重要组成单元，特别是作为集成运放的输入级。
单端输出
输出端
双端输出
差模输入
输入信号共模输入
输入端差分放大电路
输入方式单端输入
双端输入
图1差分放大电路方案框图
2.方案的分析和比较
（1）备选方案差分放大电路分为射级偏置差放电路和恒流源偏置差放电路两种。
（2）方案分析
2差分放大电路方案图
S1拨向左边时，构成典型的差动放大器。
调零电位器Rp用来调节T1
管的静态工作点，使得输入信号为0时，双端输出信号为0,。
RE为两管共用的发射极电阻，它对差模信号无负反馈作用，因而不影响差模电压放大倍数，但
对共模信号有较强的负反馈作用，故可以有效的抑制零漂，稳定静态工作点。
当开关K拨向右边时，构成具有恒流源的差动放大器。
它用晶体管恒流源代替
发射极电阻RE，可以进一步提高差动放大器抑制共模的能力。
（3）方案比较
从技术指标方面比较，以上两种方案可求得的技术指标大致相同，均比较完善；
从电路简易程度比较，射级偏置差放电路是我们常用且简单的，而恒流源偏置
差放电路相对来说较为复杂；从经济指标方面比较，射级偏置差放电路所用元
件较少，价格较为低廉。
综上可得：
射级偏置差放电路为最佳方案，选取射级偏置差放电路为实验方案。
二、单元电路的设计
1.电路的结构和形式
所采用电路的结构和形式为差分放大电路的一般结构，即用三端器件组成的差
分放大电路（如图3所示）。
图3差分放大电路的一般结构
用三端器件组成的差分放大电路是用两个特性相同的三端元件（含BJT、FET）
T1,T2所组成的差分式放大电路，并在两器件下接公共接点e处连接一电流源
Io。
两器件的输入端I1,I2分别接输入信号电压Vi1和Vi2，两输入端O1,O2分别
连接两只等值的电阻R1,R2。
电路则由两个电源V,和V供电。
由于电流源Io具
有恒流特性，并带有高阻值的动态输出电阻（图中略），因而电路具有稳定的直
流偏置特性和很强的抑制共模信号的能力。
2.组成电路的核心元件的选择
（1）由于本学期模电所学的偏重和自己对于知识掌握的程度，我选择三极管
BJT为组成电路的核心元件。
需选择两个特性相同的三极管。
所选择三极管型
号为3DG6，β=100。
（2）由于实验条件的限制，电流源需用镜像电流源代替。
电流源作为集成电路
中的一种单元电路，它为放大电路提供稳定的偏置电流，或做放大电路的有源
负载，BJT的输出特性具有恒流特点，采用适当的辅助电路可以使其恒流特性
更接近于理想情况。
令T1和T2的参数完全相同，则当BJT的较大时，基极
电流IB可以忽略，IC2IREFVCCVBEVCC。
T1管对T2管有温度补偿作用，
RR
IC2的温度稳定性也好，但IREF受电源变化的影响大，故要求电源十分稳定。
3.电路元件的计算、选择
要求：
当差模输入信号Vid=25mV，电源电压波动干扰共模信号Vic≤10mV。
负载电阻为1kΩ时，其电压放大增益|Av|≥100。
差模输入信号：
Vid122.5mVVid22.5mV
共模输入信号：
Vic110mVVic210mV
注意：
输入信号均为交流信号。
电源电压：
VCC10VVEE10V
电阻：
RL1KRC1RC2200
电流源电流：
IO0.1A
4.核算电路
（1）当差模输入信号Vid=25mV，电源电压波动干扰共模信号Vic≤10mV。
差模输入信号：
VidVid1-Vid225mV
共模输入信号：
Vic（Vic1Vic2）/210mV10mV
故输入信号符合要求。
（2）负载电阻为1kΩ时，其电压放大增益|Av|≥100。
3.907
156.28100
IO0.1A的电流源，如图4；
三、总电路图
1.电路图
0.025
7仿真实验总电路图
2.元件明细表
表1元件明细表
元件名称
型号
数量
元件名称
型号
数量
三极管
2N2222A
2
双电源
12V
1
电阻
200Ω
2
-12V
1
1KΩ
1
接地符号
GROUND
2
1.
仿真及仿真结果
8仿真结果截图
2.电路调试
在实际电路调试中，用镜像电流源代替电流源，实验电路如图2。
9差分放大电路实验板
10实验线路图
11调试静态工作点图
信号源先不接入回路
中，将输入端对地短接，
用万用表测量两个输出节
点，调节三极管的射极电
位，使输出端电压为零（电
压表示数为零）。
12差模输入信号与输出信号
输入信号与输出信号同相位。
13共模输入信号与输出信号
输出信号为一条直线，即几乎为0.说明该电路能够较好的抑制共模信号。
且该电路的共模抑制比较大，趋近于正无穷。
五、小结
1.安装和调试中出现的问题
（1）首先，在设计仿真电路时没有考虑到实验室的情况，用了电流源。
而实际
上应当用镜像电流源来代替电流源。
（2）其次，在实验中使用信号发生器产生的输入信号属于高频信号，不可以用万用表来测
定其电压，应该用示波器来测定电压。
（3）在做仿真实验时，最开始不会调三极管的电流放大倍数，后来经过查阅资料，才使仿
真实验顺利进行。
电压放大倍数的理论值与仿真值误差很大。
（4）以上出现的问题均来源于对软件的操作不够熟练，对理论知识的理解仅存在于课本上，
并没有很好的把理论与实际相结合。
2.本次设计的特点与问题
差分放大电路利用电路参数的对称性和负反馈作用，有效地稳定静态工作点，
以放大差模信号抑制共模信号为显著特征，广泛应用于直接耦合电路和测量电路的
输入级。
对差模信号具有很强的放大能力，而对共模信号却具有很强的抑制能力。
差动电路对共模信号的抑制作用，即对温度、干扰信号当作共模信号被抑制。
但在
实际电路中，两个管子并不一定完全相同，所以既有差模信号也有共模信号，则要
求电路的共模信号越小越好。
差动电路对差模信号的放大能力和对共模信号的抑制
能力，可以用共模抑制比KCMR这一指标来描述。
共模抑制比越趋近于无穷，电路
越好。
3.改进意见
可以试一下恒流源偏置差放电路，从实验上看，它比一般的差分放大器更为有
效的一致共模信号。
4.体会与收获
整个设计通过对于差分放大电路的设计，通过软件的设计和硬件的调试。
我想
这对于自己以后的学习和工作都会有很大的帮助。
在这次设计中遇到了很多实际性
的问题，在实际设计中才发现，书本上理论性的东西与在实际运用中的还是有一定
的出入的，所以有些问题不但要深入地理解，而且要不断地更正以前的错误思维。
一切问题必须要靠自己一点一滴的解决，而在解决的过程当中你会发现自己在飞速
的提升。
通过这次课程设计我也发现了自身存在的不足之处，虽然感觉理论上已经
掌握，但在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑，经过一番努力才得以解决。
六、参考文献
[1]康华光电子技术基础（模拟部分）[第四版]高等教育出版社
[2]电子技术基础实验指导书
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