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差分对放大器调幅电路设计与性能分析
差分对放大器调幅电路设计与性能分析
摘要：本文利用线性时变电路调幅原理，用差分对放大器构成调幅电路，选择元器件、调制信号和载波参数，通过multisim软件仿真，实现振幅调制信号的输出和分析。全文共有四个任务，通过搭建单端输出差分对放大器，计算出差分对放大器基本参数为差模输入电阻，电压放大倍数；利用差分放大器构成的调幅电路输出观察调幅波；通过改变参数实现差分放大器工作在线性区、开关状态和非线性区，观察记录电路参数、已调波的波形和频谱；利用平衡对消技术，改变差分放大器输出为双端输出，对比单端输出有明显的改善。
目录
1、搭建单端输出的差分对放大器 1
2、线性时变电路调幅 3
3、差动放大器工作在线性区、开关状态和非线性区的调幅波 5
4、双端输出差分对放大器调幅 7
参考文献： 9
1、搭建单端输出的差分对放大器
实验电路图如下所示，晶体管Q3构成恒流源电路，恒流输出电流为；故静态工作点电流为。
图1.1
Multisim仿真，输入电压波形和输入电流如下
图1.2
输入信号频率为5MHz，振幅为0.1V。输入电流为
因此差模输入阻抗为。
单端输出波形如下图所示：
图1.3
单端差模输出信号频率为5MHz，振幅为3.3V。
电压放大倍数为：。
2、线性时变电路调幅
实验电路如下所示：
图2.1
电路参数：
载波信号V1：频率5MHz，振幅0.1V。
调制信号：频率100KHz，振幅0.03V。
和构成LC并联谐振网络，谐振频率为5MHz，滤波作用。
调制信号控制恒流源。
载波信号波形与图1.1相同。
调制信号波形如下图：
图2.2
输出调幅波波形如下：
图2.3
从图知，调幅系数为。
频谱图为：
图2.4
3、差动放大器工作在线性区、开关状态和非线性区的调幅波
电路图与图2.1相同
当载波振幅为0.01V时，，差动放大器工作在线性区
调幅波的波形为：
图3.1
此时
调幅系数为：
频谱图为：
图3.2
由图可知中心频率振幅为608.216mv。
当载波电压振幅为0.05V时，，差分放大器工作在非线性区
此时的调幅波波形为：
图3.3
此时
调幅系数为：。
当载波电压振幅为0.1V时，差分放大器工作在开关状态，调幅波的波形图及频谱图与任务2相同。
4、双端输出差分对放大器调幅
参考例5.3.1，修改电路为双端输出，设计电路如下：
图4.1
调制信号作为差模输入，载波信号控制恒流源电流。
，，差分放大器工作在线性区。
输出调幅波波形为：
图4.2
频谱图为：
图4.3
对比单端输出频谱图2.4，很明显双端输出频谱分量主要分布在4.9MHz和5.1MHz，而单端输出频谱分量主要集中在载波中心频率5MHz。说明平衡对消技术使输出调幅波含调制信号分量占主要部分。
改变调制信号振幅为，输出波形如下图
图4.4
从图中可以看出，波形已经失真，说明时会发生非线性失真。
参考文献：
[1] 赵建勋，陆曼如，邓军，《射频电路基础》，西安电子科技大学出版，2010年9月
[2] 孙肖子，徐少莹，李要伟，《现代电子线路和技术实验简明教程》，高等教育出版社
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