差分放大器设计的实验报告.doc

设计课题
设计一个具有恒流偏置的单端输入-单端输出差分放大器。
学校:***大学






一: 已知条件
正负电源电压;负载;输入差模信号。
二:性能指标要求
差模输入电阻;差模电压增益;共模抑制比。
三:方案设计及论证
方案一:

方案二
方案论证:
在放大电路中,任何元件参数的变化,都将产生输出电压的漂移,由温度变化所引起的半导体参数的变化是产生零点漂移的主要原因。采用特性相同的管子使它们产生的温漂相互抵消,故构成差分放大电路。差分放大电路的基本性能是放大差模信号,抑制共模信号好,采用恒流源代替稳流电阻,从而尽可能的提高共模抑制比。
论证方案一:用电阻R6来抑制温漂
优点:R6 越大抑制温漂的能力越强;
缺点:<1>在集成电路中难以制作大电阻;
<2> R6的增大也会导致Vee的增大(实际中Vee不可能随意变化)
论证方案二
优点:(1) 引入恒流源来代替R6,理想的恒流源内阻趋于无穷,直流压降不会太高,符合实际情况;
(2)电路中恒流源部分增加了两个电位器,其中47R的用来调整电路对称性,10K的用来控制Ic的大小,从而调节静态工作点。
通过分析最终选择方案二。
四:实验工作原理及元器件参数确定
静态分析:当输入信号为0时,
IEQ≈(Vee-UBEQ)/2Re
IBQ= IEQ /(1+β)
UCEQ=UCQ-UEQ≈Vcc-ICQRc+UBEQ
动态分析
已知:R1=R4,R2=R3
Rid=2(R1+Rbe)+Rw1+Rw2>10K Uid=2ib1(R1+Rbe)
Uod=βIb1(Rc//Rl)
Aid=Uod/Uid= -β(R2//Rl)/2(R1+Rbe)
Uoc=(Rc//Rl)* β*Ib1
Uic=Ib1(Rb1+Rbe)+(1+ β)Ib*(2Re+Rw1)
Re约等于无穷 Aic=Uoc/ Uic=0
Kcmr=Aid/Aic=20lg(Aid/Aic)>50db
元件参数确定:
取恒流源电流I0=1mA, 则IC1=IC2=, β=40
由计算得,R1=R4 =, R2=R3=10K, R6=R7=2K,
R10=5K, R8=20K.
五:实验仿真及数据计算
(1)差模增益仿真图
(2)共模增益仿真图
(3):输入电阻测量:
由仿真图(1)得:Aid=>15
(2)得: Aic=
(3)得:Ri=[∕(20-)]*1k=>10k
Kcmr= Aid∕Aic=>320=50dB
六:实验调试
静态工作点的调试:
理论上为达到性能指标,输入为零时,实验过程中应用万用表测量Q1和Q2的电压,同时调节47K电位器,使得电压为零,然后调节10k电位器,使得R10