增益可调差动放大器的设计与仿真特别版.doc.doc

第1 页(共 14 页) 增益可调差动放大器的设计学号: 2011093001 姓名:何畅班级: 2011 级电科二班摘要: 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 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 ORCA D 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 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 )。但是 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。 uA74 1 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。pletel y 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。第2 页(共 14 页) 二﹑可选方案设计: 方案一: 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3 页(共 14 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 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 3010 *1 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4 页(共 14 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5 页(共 14 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6 页(共 14 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7 页(共 14 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