设计一个具有恒流偏置的单端输入-单端输出差分放大器-课题设计

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1、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：延安大学一：已知条件正负电源电压Vcc12V,VEE12V；负载RL20k；输入差模信号Vid20mV。二：性能指标要求差模输入电阻Rid10k；差模电压增益Avd15；共模抑制比KCMR50dB。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

2、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

3、≈Vcc-ICQRc+UBEQ动态分析Rb625I21A/ARcRl4Rw10Rw2I11A/ARc1Rb1713•已知：R1=R4,R2=R3•Rid=2(R1+Rbe)+Rw1+Rw2>10KUid=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=0Kcmr=Aid/Aic=20lg(Aid/Aic)>50db元件参数确定：取恒流源电流I0=1mA,则IC1=IC2=

4、0.5mA,β=40由计算得，R1=R4=2.7k,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=22.98>15(2)得：Aic=0.000407(3)得：Ri=[18.818∕（20-18.818）]*1k=15.92>10kKcmr=Aid∕Aic=56461.9>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电压为

5、5V.实际调试，通过调节47k电位器，Q1和Q2的电压最小只能达到0.68V,R10上的电阻可以达到5V。动态特性调试：当输入电阻为2.7k时，测得输入电阻为19.4k,差模电压增益为7.9；实际要求差模电压增益大于15，因此不满足指标要求，因此根据理论差模电压增益的计算公式知：可通过减小R1和R4（R1=R4），来提高差模电压增益，故换用R1,R4为500R,此时测得放大倍数为41.8，但输入电阻为6.7K，不满足要求，根据理论输入电阻计算公式得应适当增大R1，R4，故换用R1,R4为1K，此时测得差模增益20.5，输入电阻为12.8K，满足指标要求，并测得共模增益为0.04，计算得共模抑

6、制比为512.5，大于50dB,满足指标要求。七：实验改进措施：在此次实验中，我们通过调整两个电位器使静态工作点得以改变，并且调整使电路对称性最好，提高了电路的可控性和实验精度，减小了实验误差。八：实验心得：通过本次实验，我们对此电路原理有了深刻的认识，在焊接元器件和实验的调试过程中，我们不断地改进电路性能，发现问题并解决问题，最终达到性能指标要求。这对我们的动手实践能力、解决实际问题的能力都有了很大的提高。