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1、课程设计任务书学生姓名： 专业班级：指导教师： 工作单位：信息工程学院题 目: 差动运算放大器的设计 初始条件：计算机、Proteus软件、Cadence软件要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、课程设计工作量：2周2、技术要求：（1）学习 Proteus 软件和 Cadence 软件。（2）设计一个差动运算放大器电路。（3）利用Cadence软件对该电路设计原理图并进行PCB制版，用Proteus软件对该电 路进行仿真。3、查阅至少 5 篇参考文献。按武汉理工大学课程设计工作规范要求撰写设计报 告书。全文用 A4 纸打印，图纸应符合绘图规范。时
2、间安排：2013.11.11做课设具体实施安排和课设报告格式要求说明。2013.11.11-11.16学习Proteus软件和Cadence软件，查阅相关资料，复习所设计内容 的基本理论知识。20 1 3 . 1 1 . 1 7- 1 1 . 2 1对差动运算放大器进行设计仿真工作，完成课设报告的撰写。 2013.11.22 提交课程设计报告，进行答辩。指导教师签名：年 月 日系主任（或责任教师）签名目录摘要IAbstract II1 绪论 12 设计内容及要求 22.1 设计的目的及主要任务 22.2 设计思想23 差动运算放大器的介绍 33.1 基本原理33.3 电路图的设计 34 Pro
3、teus 软件的运用及电路的设计与仿真44.1 原理图的绘制 44.2 仿真与调试55 Cadence 软件的运用与 PCB 的设计 75.1 原理图的设计75.2 PCB 的设计86 心得体会 11参考文献12摘要差分放大电路能有效地抑制零点漂移，是集成运算放大电路的输入级电路，也是其它 模拟集成电路的重要单元电路。掌握差分放大电路的特性对集成运放的原理分析至关重 要。而差分放大电路分析中有很多定性等效分析，不容易理解，实际试验中由于单路的不 对称性导致效果不明显甚至得不到预期的效果，给掌握部分内容带来了困难。下面对典型 的差分运算放大电路放大电路用 protuce 仿真软件进行分析，效果明
4、显，结合理论分析对 深刻理解差分放大电路工作原理用重要意义。本文用英国 Lab Center Electronics 公司的 Proteus 软件设计了一款差动放大电路，并且 对其仿真，从仿真结果来看基本达到设计要求；再利用Cade nee公司的LayoutPlus软件画 差动运算放大器的PCB，完成了本次课程设计的要求。关键字 ： Proteus LayoutPlus 差动运算放大器AbstractDifference enlargement of the circuit is able to effectively suppress zero shift,integrated circ u
5、its operation is the enlargement of the input level circuit, it is also an important element of other models integrated circuit. The characteristics of the integrated circuit on the principle of the anal ysis is crucial. the enlargement of the circuit analysis of difference there is a qualitative an
6、alysis i s not easy to understand, practical experiment in the circuit of the asymmetry is clear to the effect or not the intended effect, in part createddifficulties.The UK Lab Center Electronicss Proteus software to design a differential transistor structures based on amplification circuit, and th
7、e simulation, the simulation result shows the basic design requirements; then using Cadences LayoutPlus software to draw the differential operational amplifier PCB, completed the design requirements.Keywords : Proteus LayoutPlus differential operational amplifier1 绪论差分放大电路利用电路参数的对称性和负反馈作用，有效地稳定静态工作点
8、，以放大 差模信号抑制共模信号为显著特征，广泛应用于直接耦合电路和测量电路的输入级。但是 差分放大电路结构复杂、分析繁琐，特别是其对差模输入和共模输入信号有不同的分析方 法，难以理解，因而一直是模拟电子技术中的难点。差分放大电路：按输入输出方式分： 有双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入双端输出和单端输入单端输出四种类 型。Proteus软件是英国Lab Center Electronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有 其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前最好的仿真单片 机及外围器件的工具。从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换
9、到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、 PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、 PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086 和 MSP430 等，2010 年又增加了 Cortex和DSP系列处理器，并持续增加其他系列处理器模型。在编译方面，它也支持IAR、 Keil和MPLAB等多种编译器。还可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，再配合显示 及输出，能看到运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析仪、示波器等， Proteus建立了完备的电子设计开发环境。用
10、户甚至可以实时采用诸如RAM，ROM，键 盘，马达，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。Cadence Design Systems是一个专门从事电子设计自动化(EDA)的软件公司，由SDA Systems和ECAD两家公司于1988年兼并而成。是全球最大的电子设计技术(Electronic Design Technologies)、程序方案服务和设计服务供应商。其解决方案旨在提升和监控半导 体、计算机系统、网络工程和电信设备、消费电子产品以及其它各类型电子产品的设计。 Cadence Allegro系统互连平台能够跨集成电路、圭寸装和PCB协同设计高性能互连。应用平
11、台的协同设计方法，工程师可以迅速优化I/O缓冲器之间和跨集成电路、封装和PCB的系 统互联。该方法能避免硬件返工并降低硬件成本和缩短设计周期。约束驱动的 Allegro 流 程包括高级功能用于设计捕捉、信号完整性和物理实现。由于它还得到 Cadence Encounter 与Virtuoso平台的支持，Allegro协同设计方法使得高效的设计链协同成为现实。2 设计内容及要求2.1 设计的目的及主要任务（1） 学习 Proteus 软件和 Cadence软件。（2）设计一个差动运算放大器电路。（3）利用Cadence软件对该电路设计原理图并进行PCB制版，用Proteus软件对该电 路进行仿真
12、。2.2 设计思想差分放大电路利用电路参数的对称性和负反馈作用，有效地稳定静态工作点，以放大 差模信号抑制共模信号为显著特征，广泛应用于直接耦合电路和测量电路的输入级。但是 差分放大电路结构复杂、分析繁琐。差分放大电路：按输入输出方式分：有双端输入双端 输出、双端输入单端输出、单端输入双端输出和单端输入单端输出四种类型。集成电路级与级之间采用直接耦合，而直接耦合电路必然会产生“零点漂移”。为了 有效抑制零漂，输入级必须采用差动放大器。要想实现“有差能动”电路 2.1 如图所示， 电路最大特点是电路完全对称，其中 V1、V2 两管特性相同，元件参数之值相等。有两个 输入端称双入，两个输出端称双出
13、。当两个输入信号相同时，由于电路对称性，两管集电 极电位相同，所以u0=0。当温度变化时，对两管的影响是一致的，相当给两管电路同时加 入大小相等、极性相同的输入信号，因此，当电路特性完全对称的情况下，两管的集电极 电位始终相同，不会出现普通直接耦合放大器那样的漂移电压，这就是为什么差动放大电 路能够抑制零点漂移的原因。图 2-1 典型差分放大电路3 差动运算放大器的介绍3.1 基本原理差动放大电路又叫差分电路，他不仅能有效地放大交流信号，而且能有效地减小由于 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
14、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。3.3 电路图的设计根据差分放大电路思路设计出差分运放放大电路设计电路图为：R507kCON2寸0VA-7kI4.CXKVII-VCC V5TA-Vv10k24VcfcU11ACON2CON2GND 图 3-1 差动运算放大器电路原理图4 Proteus 软件的运用及电路的设计与仿真4.1 原理图
15、的绘制电路原理图的设计与绘制的流程，包括设置电路图纸、放置元器件、调整元器件的布 局、连接导线等步骤。打开PROTEUS软件，在原理图编辑窗口绘制电路图。在该界面环境 下，还有预览窗口和元件列表区。编辑窗口用于放置元器件，进行连线，绘制原理图。预 览窗口可以显示全部原理图。首先要建立设计文件，选择合适的模板，并保存在预先建立好的文件夹中。选择图纸， 在Proteus中点击“File” - “New design”可以根据设计的规模选择页面的大小，本次设 计选用的是A4图纸。Create New DesignDEFAULTLandscape AU Landscape AlLandscape US Landscape US Landscape US图 4-1 建立工程然后开始进行电路原理图的绘制了利用软件的搜索功能在元件库中找到需要的元件，放置到图纸的合适位置，并分别设置好各个元器件的参数，再在需要的位置放置图形文本 框，最后将各个元器件连接起来，这样原理图就绘制完成了。然后对所绘制的电路原理图 进行检查，如有错误就要作进一步的调整与修改，以保证原理图准确无误。并在绘制原理 图结束后，保存原理图文件并在Proteus下进行仿真，实现相应功能。点击“Library” - “Pick Devices”可以在弹出的对话框中填写需
