模电课设差分放大器.docVIP

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|=20~30,共模电压放大倍数：|Ac|~0; 单端输出时，Ad1=,Ad2=,|Ac1|=|Ac2|=0~1; 输出电阻：Ro=40~50KΩ。 三：实验目的： 加深对差动放大器的性能和特点的理解。 学习差动放大器的主要性能指的标标的测试方法。 了解电路产生零漂的原因和抑制方法。 学会调节差分放大电路的静态工作点。 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。 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:实验仪器与器件 （1）计算机。 （2）Multism仿真软件。 （4）数字电压表。 （5）双踪示波器。 （6）交流毫伏表。 （７）12V的直流电源。 （８）函数信号发生器。 （９）晶体三极管，电阻，电容等 五：预习要求: 1．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。 2．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uI1和uI2分别在两管的基极，输出电压等于两管的集电极电压之差。 a.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，UCQ1=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ΔuE=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R1=R2=Rb，Rc1=Rc2=Rc；T1管与T2管的特性相同，β1=β2=β，rbe1=rbe2=rbe；Re为公共的发射极电阻，因此可认为IBQ1=IBQ2=IBQ，ICQ1=ICQ2=ICQ，UBEQ1=UBEQ2=UBEQ，UCQ1=UCQ2=UCQ，由三极管基极回路可得 UBEQ+IEQ(2Re+0.5Rw)=VEE 则静态基极电流为 I= 静态集电极电流和电位为 ICQBQ UCQ=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Re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，RL/2处相当于交流接地。 根据交流通路得 ΔiB1=ΔuI1/(R1+rbe+(1+β)Rw/2) ΔiC1=βΔiB1 C、长尾式差分放大电路交流通路 则 ΔuC1=-ΔiC1(Rc//)=-ΔuI1 同理 ΔuC2=-ΔiC2(Rc//)=-ΔuI2 故输出电压为 ΔuO=ΔuC1-ΔuC2=-(ΔuI1-ΔuI2) 则差模电压放大倍数为 Ad==- 差模输入电阻为 Rid=2(R1+rbe+(1+β)Rw/2) 输出电阻为 Ro=2Rc