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增益可调差动放大器的设计与仿真 摘要： 本课题设计利用增益可调放大器 uA709 芯片为设计核心（也可以利用 LM709CN 芯片 等），根据 uA709 的放大原理，利用公式计算出放大倍数，然后利用专业软件（如 ORCAD 或者 Multisim）模拟和仿真增益可调放大器电路，并测出其电压及电压增益的实际值！ 关键字：UA709 LM709CN ORCAD Multisim 一﹑课题背景： 差动放大电路又叫差分电路，他不仅能有效的放大直流信号，而且能有效的减小电源 波动和晶体管随温度变化多引起的零点漂移，因而获得广泛的应用。特别是大量的应用于 集成运放电路，他常被用作多级放大器的前置级。 基本差动放大电路由两个完全对称的共发射极单管 放大电路组成，该电路的输入端是两个信号的输入，这两 个信号的差值，为电路有效输入信号，电路的输出是对这 两个输入信号之差的放大。设想这样一种情景，如果存在 干扰信号，会对两个输入信号产生相同的干扰，通过二者 之差，干扰信号的有效输入为零，这就达到了抗共模干扰 的目的。 差动放大电路的基本形式对电路的要求是：两个电路的参数完全对 称两个管子的温度特性也完全对称。它的工作原理是：当输入信号 Ui=0 时 ，则 两管 的电 流相 等， 两管 的集点 极电 位也 相等 ，所 以输 出电压 Uo=UC1-UC2=0。温度上升时，两管电流均增加，则集电极电位均下降， 由于它们处于同一温度环境，因此两管的电流和电压变化量均相等，其 输出电压仍然为零。 1960 年代晚期，仙童半导体（Fairchild Semiconductor）推出了第一个被广泛使用的集 成电路运算放大器，型号为 uA709，设计者则是鲍伯?韦勒（Bob Widlar）。 709 很快 地被随后而来的新产品 uA741 取代，uA741 有着更好的性能，更为稳定，也更容易使用。 uA741 运算放大器成了微电子工业发展历史上一个独一无二的象征，历经了数十年的演进 仍然没有被取代，很多集成电路的制造商至今仍然在生产 uA741。直到今天 uA741 仍然是 各大学电子工程系中讲解运放原理的典型教材。 运算放大器 LM709 系列是一个单片机的运算放大器在-通用的应 用往往。操作 completely 指定范围内的电压的普遍使用对于这些设 备。设计,除了提供高偏移电压增益、消除都和偏置电流。毛皮声，B 类输出级给大输出能力用最小的功率消耗。外部元件用于频率补偿放 大器。虽然单位增益补偿网络无条件地指定将使放大器。稳定反馈配 第 1 页（共 13 页） 置、补偿可以量身定做,以适合高频性能优化为任何增益设定 选用 UA709 芯片用 ORCAD 软件模拟仿和真增益可调差动放大器电路。 （一）电路原理连接图如下： 利用直流电源作为增益可调差动放大器的输入端 （下图为可调增益放大器实际电路图，其中电压源 U5=U6=4V） 直流分析 具体参数设置如下： 第 2 页（共 13 页）  ①下图为交流源 U5=U6=4V 时，（直流扫描）输出电压 Uo 的结果图 （从图可以观察到输出电压越来越趋于稳定，其稳定值在 0.8uV 附近， 可见输出电压是非常小的，几乎接近零） ②下图为交流源 U5=U6=4V 时，（直流扫描）输出电压增益 Ao 的结果图 （从图可以观察到电压增益先直线上升，由负的电压增大到正的电压， 由于输入电压 U5=U6，那么理论值中电压输出增益应该是无穷大的。 而实验也显示是1*1030 V，这个值已是非常大了，可以视为无穷大 可见理论值与实际值是十分相符的） 第 3 页（共 13 页） 瞬态分析 具体参数设置如下： ③下图为交流源 U5=U6=4V 时，（瞬态扫描）输出电压 Uo 的结果图 ④下图为交流源 U5=U6=4V 时，（瞬态扫描）输出电压增益 Ao 的结果图 第 4 页（共 13 页） （二）电路原理连接图如下： 利用交流电源作为增益可调差动放大器的输入端 （下图为可调增益放大器实际电路图，其中电压源 U1=U2=4V） 瞬态分析 具体参数设置如下： 第 5 页（共 13 页） ⑤下图为交流源 U1=U2=4V 时，（瞬态扫描）输出电压 Uo 的结果图 ⑥下图为交流源 U1=U2=4V 时，（瞬态扫描）输出电压增益 Ao 的结果图 交流分析 具体参数设置如下： 第 6 页（共 13 页） ⑦下图为交流源 U1=U2=4V 时，（交流扫描）输出电压 Uo 的结果图 （从图可以观察到： 输出电压首先直线下降， 接着趋于其稳定值，在 92pV 附近， 可见输出电压是非常小的，几乎接近零） ⑧下图为交流源 U1=U2=4V 时，（交流扫描）输出电压增益 Ao 的结果图 ( 从图可以观察到：电压增益是一条直线，且