模拟电子技术课程设计差分放大器.docx

1、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 1k 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

2、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

3、T 1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

4、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）T 1 ,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I o 。两器件的输入端 I 1 ,I 2分别接输入信号电压 Vi 1 和 Vi 2，两输入端 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

5、 I o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， =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

6、当 BJT的 较大时，基极电流 I B可以忽略， IC2 I REF VCC VBE VCC 。 T1 管对 T2管有温度补偿作用，RRI C 2 的温度稳定性也好，但 I REF 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 1k 时，其电压放大增益 |Av| 100。差模输入信号： Vid1 22.5mV Vid2 2. 5mV共模输入信号： Vic1 10mV Vic2 10mV注意：输入信号均为交流信号。电源电压： VCC 10V VEE 10V电阻： RL 1K RC1

7、RC2 200电流源电流： I O 0. 1A4.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： Vid Vid1 - Vid2 25mV共模输入信号： Vic （Vic1 Vic2）/ 2 10mV 10mV故输入信号符合要求。（ 2）负载电阻为 1k 时，其电压放大增益 |Av| 100。3. 907156. 28 100I O 0. 1A的电流源，如图 4；三、总电路图1. 电路图0. 0257 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2N2222A2双电源12V1电阻2002-

8、12V11K1接地符号GROUND21.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

9、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

10、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