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时间:2020-03-08
《Protel DXP 2004 电路设计与应用 教学课件 作者 曾春 项目四.ppt》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、项目四差动放大器的PCB设计4.1项目描述4.1.1差动放大电路基础知识1.概述: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。这就是差动放大电路。2.基本电路图图4-1差动放大电路图3.差动放大电路的工作原理差动放大电路对电路的要求是:两个电路参数完全对称,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=U1-U2=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=Uo1-Uo2=0。温度上升时,两管电流均增
2、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。对于任意输入信号U1,U2,总可以表示成一对大小相等方向相同的信号(共模信号Auc)和一对大小相等方向相反的信号(差模信号Aud),放大器的最终输出可以看成这两种信号输出的叠加。(1)共模信号及共模电压的放大倍数Auc共模信号---在差动放大管T1和T2的基极接入幅度相等、极性相同的信号。共模信号对两管的作用是同向的,将引起两管电流同量的增加,集电极电位也同量减小,因此两管集电极输出电压Uo应为零。但实际上,由于无法精确保证管子参数的对称性,共模输出并不为0
3、。(2)差模信号及差模电压放大倍数Aud差模信号---在差动放大管T1和T2的基极分别加入幅度相等而极性相反的信号。由于差模信号的极性相反,因此T1管集电极电压下降,T2管的集电极电压上升,且二者的变化量的绝对值相等,分析不难得到,差动电路的差模电压放大倍数等于单管电压的放大倍数。可见,差动放大电路对差模信号有放大作用,对共模信号有抑制作用,我们往往用差模放大的倍数与共模放大的倍数之比(共模抑制比)来衡量一个差动放大电路的对称特性,这个值越大,差放的性能就越高。4.差动放大电路的应用基本放大电路存在零漂问题,管子没有采取消除零漂的措施,会使电路失去放大能力。零
4、点漂移可描述为:输入电压为零,输出电压偏离零值的变化。它又被简称为零漂。零点漂移是怎样形成的:运算放大器均是采用直接耦合的方式,我们知道直接耦合式放大电路的各级的Q点是相互影响的,由于各级的放大作用,第一级的微弱变化,会使输出级产生很大的变化。当输入短路时,输出将随时间缓慢变化,这样就形成了零点漂移。产生零漂的原因是,晶体三极管的参数受温度的影响。解决零漂最有效的措施就是采用差动放大电路。差放增益与单管放大一致,但通过比单管放大电路多一倍的元件为代价,换来了良好的温度稳定性。因此,差动放大器在运放电路,仪表放大器和其他集成元件中获得了广泛的应用。4.1.2差动
5、放大器AD629AD629是ADI公司开发的具有高输入共模电压范围的差动运放,允许在±250V的共模电压下精密测量差动信号,它可以代替隔离放大器而不需要电流隔离。输入端有过压保护,可以瞬间承受±500V的共模,差模输入电压,可以保护终端设备不受损害。AD629具有低失调电压,低失调电压漂移,低增益误差漂移和优良的共模抑制比,由于以上特性,AD629特别适合在大电流,高电压,电磁环境恶劣的场合作精密仪表放大器。可以采用双电源、单电源两种工作方式,图4-2为AD629内部元件及工作电路示意图。图4-2AD629内部元件及工作电路示意图4.2项目资讯4.2.1PCB
6、编辑器1.打开PCB编辑器点击“file-new”命令,可以新建一个PCB文件,如图4-3所示。图4-3PCB编辑器界面PCB编辑器是DXP软件中另一个核心的编辑界面,拥有丰富的菜单功能。可以进行图件的单独编辑、图件导入,包含布局、布线、飞线、3D效果等引导功能,能够方便的将原理图设计转换为印制电路板(PCB)设计。2.PCB的专用概念PCB的专用概念较多,这里列举几个非常重要的概念。(1)导线与飞线:导线是覆铜板经过加工后在PCB上的铜膜走线,又简称导线,用于连接各个焊点。飞线是布线之前提示各个焊点连接方式的预拉线,飞线只是形式上连接方案,并不代表实际的布线
7、连接,更不是具有电气特性的导线。(2)焊盘与导孔:焊盘是用焊锡连接元件引脚和导线的PCB组件,导孔也称过孔,是连接不同层间的穿透型小孔,主要用于接插针脚式元件。(3)网络PCB的网络是由导线与焊盘,导孔等图件组成的拓扑结构,它是生成预拉线的基础,没有网络就没有预拉线,没有网络的布线连接也是无效的连接。(4)物理边界和电气边界PCB板总会在最外面的图件和材料板的边沿之间留有一点空隙,材料板的外形边沿称为物理边界,包含所有图件的矩形区域称为电气边界,因此物理边界一定大于电气边界,这是为了后续加工的方便,通常在PCB设计时会设定禁止布线区,这就是电气边界,禁布区以外
8、不允许放置任何PCB图件。(5)单位P
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