差分放大器设计的实验报告.docx

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差分放大器设计的实验报告

设计课题

设计一个具有恒流偏置的单端输入-单端输出差分放大器。

学校：

大学

一：

已知条件

正负电源电压

；负载

；输入差模信号

。

二：

性能指标要求

差模输入电阻

；差模电压增益

；共模抑制比

。

三：

方案设计及论证

方案一：

方案二

方案论证：

在放大电路中，任何元件参数的变化，都将产生输出电压的漂移，由温度变化所引起的半导体参数的变化是产生零点漂移的主要原因。

采用特性相同的管子使它们产生的温漂相互抵消，故构成差分放大电路。

差分放大电路的基本性能是放大差模信号，抑制共模信号好，采用恒流源代替稳流电阻，从而尽可能的提高共模抑制比。

论证方案一：

用电阻R6来抑制温漂

•优点：

R6越大抑制温漂的能力越强；

•缺点：

<1>在集成电路中难以制作大电阻；

<2>R6的增大也会导致Vee的增大（实际中Vee不可能随意变化）

论证方案二

优点：

（1）引入恒流源来代替R6,理想的恒流源阻趋于无穷，直流压降不会太高，符合实际情况；

（2）电路中恒流源部分增加了两个电位器，其中47R的用来调整电路对称性，10K的用来控制Ic的大小，从而调节静态工作点。

通过分析最终选择方案二。

四：

实验工作原理及元器件参数确定

•静态分析：

当输入信号为0时，

•IEQ≈（Vee-UBEQ）/2Re

•IBQ=IEQ/（1+β）

•UCEQ=UCQ-UEQ≈Vcc-ICQRc+UBEQ

动态分析

•已知：

R1=R4,R2=R3

•Rid=2（R1+Rbe）+Rw1+Rw2>10KUid=2ib1（R1+Rbe）

•Uod=βIb1（Rc//Rl）

•Aid=Uod/Uid=-β（R2//Rl）/2（R1+Rbe）

•Uoc=（Rc//Rl）*β*Ib1

•Uic=Ib1（Rb1+Rbe）+（1+β）Ib*（2Re+Rw1）

•Re约等于无穷Aic=Uoc/Uic=0

Kcmr=Aid/Aic=20lg（Aid/Aic）>50db

元件参数确定：

取恒流源电流I0=1mA,则IC1=IC2=0.5mA,β=40

由计算得，R1=R4=2.7k,R2=R3=10K,R6=R7=2K,

R10=5K,R8=20K.

五：

实验仿真及数据计算

（1）差模增益仿真图

（2）共模增益仿真图

（3）:

输入电阻测量：

由仿真图

（1）得：

Aid=22.98>15

（2）得：

Aic=0.000407

（3）得：

Ri=[18.818∕（20-18.818）]*1k=15.92>10k

Kcmr=Aid∕Aic=56461.9>320=50dB

六：

实验调试

静态工作点的调试：

理论上为达到性能指标，输入为零时，实验过程中应用万用表测量Q1和Q2的电压，同时调节47K电位器，使得电压为零，然后调节10k电位器，使得R10电压为5V.

实际调试，通过调节47k电位器，Q1和Q2的电压最小只能达到0.68V,R10上的电阻可以达到5V。

动态特性调试：

当输入电阻为2.7k时，测得输入电阻为19.4k,差模电压增益为7.9；实际要求差模电压增益大于15，因此不满足指标要求，因此根据理论差模电压增益的计算公式知：

可通过减小R1和R4（R1=R4），

来提高差模电压增益，故换用R1,R4为500R,此时测得放大倍数为41.8，但输入电阻为6.7K，不满足要求，根据理论输入电阻计算公式得应适当增大R1，R4，故换用R1,R4为1K，此时测得差模增益20.5，输入电阻为12.8K，满足指标要求，并测得共模增益为0.04，计算得共模抑制比为512.5，大于50dB,满足指标要求。

七：

实验改进措施：

在此次实验中，我们通过调整两个电位器使静态工作点得以改变，并且调整使电路对称性最好，提高了电路的可控性和实验精度，减小了实验误差。

八：

实验心得：

通过本次实验，我们对此电路原理有了深刻的认识，在焊接元器件和实验的调试过程中，我们不断地改进电路性能，发现问题并解决问题，最终达到性能指标要求。

这对我们的动手实践能力、解决实际问题的能力都有了很大的提高。