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1、- 0 -电子信息科学与技术专业设计报告差分放大电路目录一.实验目的2二设计仪器与元器件2三.设计要求2四.设计思路21. 器件选择 22. 设置静态工作点计算元件参量23静态工作点的调整和测量.3五. 差模电压增益 AVD的测量3六设计原理4七.仿真波形4- 1 -八. 实验结果5九. 问题讨论6一 实验目的：1掌握差分放大器的主要特性参数及测试方法;2学会设计有恒流源的差分放大器及电路的调试技术;3. 掌握差分放大器的基本实验要领二 设计仪器与元器件：低频信号发生器 EE1641B 1 台 数字万用表 UT2003 1 台双踪示波器 COS5020 或 TDS210 1 台 实验箱 导线若
2、干三. 设计要求：预设一具备恒流源偏置的单端输入双端输办差分放大器。已知条件：+UCC=+12V，, UEE=-12V,RL=20K，Uid=20mv。机能指标要求：Rid20k,Au20,KCMR60dB。四 设计思路：1.按照题意要求共模抑制比较高，即电路的对称性要好，由于实验室条件有限选择 VT1，VT2 ，VT3 为 9013，其放大倍数均为 100。设置静态工作点计算元件参量2差分放大器的静态工作点首要由恒流源 Im 决定，故一般先设定 Im。Im 越小，恒流源越稳定，漂移越小，放大器的输入阻抗越高，但是也不能太小，此处取值 2mA。则 Ie1Q=Ie2QIm/2=1mA(1)由 r
3、be=300+(1+100)26Mv/IEQ=300+(1+100)26/ Ie =2926要求 Rid20k,故 Rid=2(RB1+ rbe)20k 则 R B1(10-2.926)k=7.074 k 取 RB1= RB2=8.5 k(2) 要求 AVD20即 100（R c1/10）/(2.926+8.5) 20201beBLVDrRA- 2 -则 Rc15.3 k 取 Rc1=10 k（3）计算静态工作点基极： VIVCQC221 BB0./1则 QE7.21（4）计算恒流源参数，则1027.0 1200.2.1033 13RXRxXmAImAIemAIc b则为假 设 此 管 子 基
4、 极 的 电 势 且故取 R1= R2 取 X=-6.3则 R1= R2= 18 k R3=2.46 k为了方便调整电路的对称性，可以在 T1、T 2 两管的射极接入一阻值较小的电位器RP1。3.静态工作点的调整和测量 输入端接地,用数字电压表测量差分对管 VT1,VT2 的集电级对地的电压UC1Q,UC2Q，UC1Q 与 UC2Q 相等，再测量电阻 RC1 两端电压，并调节滑变，使Im 的值满足预设要求 2MA。由于 Im 为设定值，用万用表分别测量 VTI，VT2 的各级对地的电压。要求 VT1，VT2 工作在放大状况，将输入端输入差模信号Uid=20mv。对称后，用万用表测量UC1Q，
5、UC2Q，UB1Q ， UB2Q，UE1Q，UE2Q 的值。五 差模电压增益 AVD 的测量方法输入差模信号为 Vid=20mV、f=1000Hz 的正弦波,设差分放大器为单端输入-单端输出接法,用双踪示波器观察 VC1、V C2(它们应是一对大小相等、极性相反的不失真正弦波),用晶体管毫伏表或双踪示波器分别测量 VC1、V C2 值后,用下式计算:双端输出时的差模电压增益 idCDVA)(21如果 VC1 与 VC2 不相等,则说明放大器的参数不完全对称。若 VC1 与 VC2 相差较大,则应重新调整静态工作点,使电路性能尽可能对称。- 3 -共模特性是由示波器测得的, 当从差分放大电路器的
6、两个输入端一对差模信号(大小相等、极性相同) 时, 与差分放大器的四种接法对应的共模电压增益 AVD、共模输入电阻 Rid、共模输出电阻 Rod 的关系 ,常用共模抑制比 KCMR 来表示; VCDCMRKdBAKVCDCMRlg20KCMR 越大，说明差分放大器对共模信号的抑制力越强，放大器的性能越好。六：设计原理：根据推理可以得到电路原理图，波形图如下：七 仿真波形- 4 -八. 实验结果将本设计在 EWB 软件上进行仿真，在输出端接上示波器后可以观察到输出符合设计。将电- 5 -路用实验箱进行连接，在输入端用函数信号发生器产生 20mv 的交流电压，输出端接示波器可以观察到示波器上显示出
7、放大后的信号。由于实际中即使型号相同的两只管子也可能在特性上具有一定差异，所以可以在 12 两个管子的发射极接上滑动变阻器来调节使两只管子的参数尽量保持一致。如果使用 BG319 由于管子对称性相对比较好可以不用接滑动变阻器来调节。九. 问题讨论1. 由于本设计是在假设管子的对称性很好的情况下计算参数并设计的，恒流源的设计中使用的是与基本电路相同的管子，由于实际中即使型号相同的两只管子也可能在特性上具有一定差异，所以对上述设计进行一定改进，在恒流源的设计中使用两只相同管子，具体设计图如下：参数计算如下：（1）.I R=I0=1mA，I C1=IC2=I0/2=0.5mA 6.5mA2/I6V)
8、1(300be r- 6 -要求 Rid20kRid=2(RB1+ rbe)20k 则 R B14.4k 取 RB1= RB2=4.6k （2）要求 AVD20取 AVD=30201beBLVDrAkR.3L则因为： CLR)2/(.所以： k3.4)/(LC取 RC1= RC2=4k （3）.计算 T1、T2 静态工作点： 集电极： VIVCQC1021 基极： RIBB4./121 则 VVQE7.0（4）.计算恒流源电路参数： ERRI.0 取 RE3= RE4=3k ，则 R=2.65kKE65.为方便调整 I0，R 用 2k 电阻与 10k 电位器 RP2 串联。T3、T 4 静态工
9、作电压 VB3= VB4= -IR*R= -5.3V VE3= VE4= VB3 0.7= -6V为了方便调整电路的对称性， 在 T1、T 2 两管的射极接入一阻值较小的电位器 RP1。2. 在实验箱上连接时应该注意什么？答：（1）由于设计的电阻在实验箱上可能没有正好匹配的，可以选择几个电阻进行串联来达到目的，或者利用实验箱上拥有的电阻进行并联来近似。（2）由于线路比较多有时候发生错误以后难于检查，一旦发生错误可能需要重新连接- 7 -电路，这样比较浪费时间，所以尽量使用不同颜色的导线来区分每个支路， 这样会给查错带来方便。（3）有时结果没有达到预期效果可能不是电路设计的原因，所以在使用时可以先将函数信号发生器产生的信号直接接入示波器来看这两个器件是否能正常工作。
