恒流源差分放大电路.docx

《恒流源差分放大电路.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《恒流源差分放大电路.docx（11页珍藏版）》请在沃文网上搜索。

1、目录一、设计目的2二、实验预习与思考2三、恒流源31、恒流源的作用32、恒流源的分类3四、差分放大电路4五、设计原理41、电路组成41、第一级差分放大电路43、第二级共射极放大电路64、第三级功率放大器6六、仪器与元器件7七、测试方法8八、仪器表的操作使用9八、电路焊接及调试过程分析10（1）、电路焊接10（2）、电路调试及输出10九、设计总结和体会11(1)设计总结11（2）心得体会11一、设计目的1、加深对差分放大电路的工作原理、分析方法的理解与掌握；2、学习具有恒流源差分放大电路的测试方法；3、了解恒流源在差分放大电路中的作用；二、实验预习与思考1、 恒流源的作用？常见的恒流源有哪几种？

2、2、 差分放大电路的电路组成、工作原理、主要指标理解及计算？3、 设计任务和要求？（1）、基本要求预设一个具有恒流源的单端输入单端输出差分放大器。+UCC=+6V， UEE=-6V。（2）、扩展要求电路要有创新三、恒流源1、恒流源的作用由于普通差分电路存在温度漂移问题,引进长尾电路,也就是在差分对管发射极接入电阻RE,这个电阻对于共模信号（温度上升、下降引起的）有负反馈作用,因为温度上升时IC1,IC2同时上升,产生的增量发射极电流在其上面产生压降,使三极管UBE1、UBE2下降,IB1、IB2下降使IC1、IC2下降.对于差模信号没有负反馈作用.因为IC1增加多少,IC2就减少多少.恒流源式

3、差分电路其实就是把RE换成一个三极管恒流源,由于恒流源稳定电流的作用更强,效果比RE更好,也不需要把电源电压弄的很高.（长尾电路为了效果好,往往要加大RE的数值,但是也要提高电源电压）2、恒流源的分类镜像电流源、微电流源、高输出阻抗电流源、比例电流源本设计用比例电流源作重点介绍：在镜像电流源的基础上，在VT1、VT2的发射极分别入两个电阻R1和R2，即可组成比例电流源。由于VT1、VT2是做在同一硅片上的两个相邻的三极管，因此可以认为UBE1IE2R2，则IE1R1IE2R2如果两管的基极电流可以忽略，由上式可得可见两个三极管的集电极电流之比近似与发射极电阻的阻值成反比，故称为比例电流源。以上

4、两种电流源的共同缺点是，当直流电源VCC变化时，输出电流IC2几乎按同样的规律活动，因此不适用于直流电源在大范围内变化的集成运放。此外，若输入级要求微安级的偏置电流，则所有电阻将达兆欧级，在集成电路中无法实现。四、差分放大电路（1）、差分放大电路的基本形式有三种：基本形式、长尾式和恒流源式（2）、差分放大电路的输入输出接法有四种：双端输入、双端输出，双端输入、单端输出，单端输入、双端输出，单端输入、单端输出。五、设计原理1、电路组成该电路为一个三级电路，第一级为单端输入-单端输出差分放大电路，其中T1、T2是差分放大对管，T3、T4对管和R1、R2、R3构成恒流源。第二级由晶体管T5、T6、电

5、阻R6组成共射极放大电路。第三级由晶体管T7、T8和二极管D1、D2组成甲乙类双电源互补对称功率放大电路作为整个电路的输出级。 1、第一级差分放大电路差分放大电路广泛地应用于模拟集成电路中，它具有很高的共模抑制比。诸如由电源波动、温度变化等外界干扰都会引起工作点不稳定，它们都可以看做是一种共模信号。差分放大电路能抑制共模信号的放大，对上述变化有良好的适应性，使电路有较高的稳定度。电路中的恒流源作为电路的有源负载电阻可提高差模电压放大倍数，同时减小共模电压放大倍数；单端输入电路 小信号等效电路如图主要技术指标的计算 （1）、静态时，Vi1=0，由Vcc、-Vee、R1、T3和R2决定电路的基准电

6、流IREF,即 IREF=Vcc+VeeVBE3R1+R2由于VBE3=VBE4，所以电流源电源的电流IO=IE4=IE3R2R3 (2)、当输入端加入差模电压Vid时，Vi1=Vid,T1电流增加，T2电流减小，可以写出 i1=IO/2+id i2=IO/2-id（3）、差模电压的增益在电路中，令Vi1=Vid,Vi2=0,图中r0为实际电流源的动态输出电阻，其阻值一般很大，容易满足r0re的条件，这样可认为r0支路相当于开路，输入信号电压vid近似地均匀分在两管的输入回路上，图中体现了射极耦合的作用，差模电压增益即 Avd=V0Vid=Rcrbe 接入负载时Avd=(R / Rc）2rbe

7、 （4）、共模电压增益双端输出的共模电压增益等于0单端输出的共模电压增益表示两个集电极任一端对地的共模输出电压与共模输入电压之比可得即Avc1=VocVic=Rcrbe+1+2r0Avc1=-Rc/2r0由式看出，r0越大，电流源I0越接近理想情况，Avc1越小，说明抑制共模信号的能力越强。放大电路的性能越好。（5）、共模抑制比 KCMR=AvdAvc=rOrbe KCMR越大，抑制零漂能力 越强单端输出时的总输出电压VO1=Avd1Vid（1+Vic KCMRVid）3、第二级共射极放大电路共射极放大电路是电流负反馈工作点稳定电路，它的放大能力可达到几十到几百倍，频率响应在几十赫兹到上千赫兹

8、范围。不论是单级或多级放大器它的基本任务是相同得，就是对信号给予不失真的，稳定的放大。ui直接加在三极管T的基极和发射极之间，引起基极电流iB作相应的变化 。通过三极管VT的电流放大作用，VT的集电极电流iC也将变化 。iC的变化引起V的集电极和发射极之间的电压uCE变化。实现了电压放大作用。4、第三级功率放大器功率放大器与和电压放大器所要完成的任务是不同的，电压放大器主要要求是在负载得到不失真的电压信号时，讨论的主要指标是电压放大倍数、输入和输出电用等，输出功率并不一定大。而功率放大器则不同，它主要要求是获得到不失真(或较小失真)的输出功率，讨论的主要指标是输出功率、电源提供的功率。由于要求

9、输出功率大，因此电源消耗的功率也大，就存在效率指标。电路中，VT7和VT8管分别为NPN 型管和PNP 型管，当输入信号处于正弦信号正半周时，VT8截止，VT7承担放大作用，有电流通过负载RL; 当输入信号处于正弦信号负半周时，VT7 截止，VT8承担放大作用，仍有电流通过负载RL,输出电压u。为完整的正弦波。这种互补对称电路实现了在静态时晶体管不取电流，由于电路对称，所以输出电压u4o=0,而在有信号时，VT7和VT8 轮流导电，组成推挽式电路。六、仪器与元器件仪器数量仪器数量示波器1台1k电阻5个信号发生器1台4.7k电阻1个数字万用表1台二极管1N4142个2N39061个2N39047

10、个导线、排针若干电路板1块2N3904和2N3906都属于三极管，全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管、晶体三极管，是一种控制电流的半导体器件其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号，也用作无触点开关。晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把整块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种。七、测试方法用Multisim仿真设计结果，并调节电路参数以满足性能指标要求，给出所有的仿真结果。电路如图所示仿真如图所示八、仪器表的操作使用（1）数字万用表的

11、使用用万用表测电压直流电压的量测：首先将黑表笔插进“com”孔，红表笔插进“V ”。数值可以直接从显示屏上读取，若显示为“1.”，则表明量程太小，那么就要加大量程后再量测工业电器。把旋钮选到比估计值大的量程 (注意：表盘上的数值均为最大量程，“V-”表示直流电压档，“V”表示交流电压档，“A”是电流档)，接着把表笔接电源或电源两端;保持接触稳定。 如果在数值左边出现“-”，则表明表笔极性与实际电源极性相反，此时红表笔接的是负极。交流电压的量测：表笔插孔与直流电压的量测一样，不过应该将旋钮打到交流档“V”处所需的量程即可。交流电压无正负之分，量测方法跟前面相同。 无论测交流还是直流电压，都要注意

12、人身安全，不要随便用手触摸表笔的金属部分用万用表测量电流：首先选择量程，万用表直流电流档标有“mA”有1mA、1omA、100mA三档量程。选择量程，应根据电路中的电流大小。然后万用表应与被测电路串联。应将电路相应部分断开后，将万用表表笔接在断点的两端。最后正确读数，直流电流档刻度线仍为第二条，如选100mA档时，可用第三行数字，读数后乘10即可。 电阻的测量：将量程开关拨至 的合适量程，红表笔插入V/ 孔，黑表笔插入COM孔。如果被测电阻值超出所选择量程的最大值，万用表将显示.1.这时应选择更高的量程。测量电阻时，红表笔为正极，黑表笔为负极，这与指针式万用表正好相反。因此，测量晶体管、电解电

13、容器等有极性的元器件时，必须注意表笔的极性。（2）信号发生器的使用开机：插入110V/220V交流电源线后，按下开关，整机开始工作。 按频率选择档位按钮，选择合适的频段档位。在按此按钮时，频率显示窗口5位LED数码管的后一位循环显示1-7个档位号。按波形选择按钮五位LED 窗口第一位从1-3循环显示： “1”表示正弦波 “2”表示方波 “3”表示三角波 按“确认”键，仪器按设置状态工作，并同时在LED窗口上显示输出函数信号的频率及幅度。根据需要调节“调频”和“调幅”旋钮，使输出的函数信号的频率和幅度均满足您自 己的需要，并用附带测试电缆接于本仪器输出端与您的仪器之间。 “OUT”输出所需要的函

14、数波形。八、电路焊接及调试过程分析（1）、电路焊接1右手持电烙铁。左手用尖嘴钳或镊子夹持元件或导线。焊接前，电烙铁要充分预热。烙铁头上要吃锡，即带上一定量焊锡。2将烙铁头紧贴在焊点处。电烙铁与水平面大约成60角。以便于熔化的锡从烙铁头上流到焊点上。烙铁头在焊点处停留的时间控制在23秒钟。3抬开烙铁头。左手仍持元件不动。待焊点处的锡冷却凝固后，才可松开左手。4用镊子转动引线，确认不松动，然后可用偏口钳剪去多余的引线。（2）、电路调试及输出查电路的焊接情况，连线是否接错，是否出现虚焊、假焊，如果有上述情况，应该将其改正，直到满足要求。检查无误后，将电路连接至直流电源，最初电压可调至6v ，如果电路

15、工作正常则可以进行电路调试输出、测试数据九、设计总结和体会(1)设计总结 在用 Multisim 软件进行仿真后，发现不出波形经过计算发现电路参数不合适，对一些元器件进行调试和修改参数，例如对电阻的阻值修改，电路才正常工作。对恒流源式差分放大电路的性能有了进一步的理解，同时对恒流源差分放大电路单入单出有深刻的认识和了解。并且对书上总结出的规律和公式有了更深层次的掌握 在焊接过程中，在焊接调试的过程中也遇到了很多问题，例如，刚开始焊接后进行测试不出波形，后对电路进行测试故障，发现有很多地方有虚焊，之后检测完之后重新测试。测试结果与仿真结果有一定的差距，因为真实的元器件的型号具有一定的误差，所以再

16、焊接电路之前对元器件进行测量进行误差分析。（2）心得体会虽然电路看起来很简单，但是实际操作起来确是很容易出错，通过反复的排除和检查才能将故障找出，这使我认识到自己经验的不足。在这次设计里用到了一些常用的电子元器件，所以通过了实训，我能够识别相关的电子元器件，如电阻器、电位器、电容器、二极管、晶体管和三端集成稳压器等常有的电子元器件，知道了它们的形状、它们的分类、它们的型号规格、正负极的区分、它们的用法以及如何检测这些电子元器件的好坏。通过焊接电路也掌握了更多关于焊接方面的知识，要求操作的时候要心细、谨慎，避免触电及意外的受伤。在焊接中令我感触最大的是电烙铁的使用，虽然看起来很简单，但是初次使用

17、非常容易烫伤，开始时焊接的电路也不合格，常常出现虚焊、假焊、拉尖现象，从而影响电路的性能和外观，而这些只有通过自己的不断训练才会熟能生巧。这次实 训 使 我懂得了动手能力的重要性，纸上谈兵在实际生活中是没有什么意义的。通过焊接，我的动手能力得到了增强，学会了基本电路的焊接以及调试，但是我知道自己学会的还只是皮毛而已，在今后的生活和学习中我会自觉的加强自己动手实践的能力，把每次锻炼自己的机会都当成自己的“实训”。通过自己动手操作Multisim软件，使我们对此软件有了透彻的了解，能够熟练操作和使用此软件进行仿真，画电路图等功能。同时和同学在一起讨论，研究，最终完成了任务。通过这次课程设计，加强了我们沟通，思考，团队解决问题的能力。附录：焊接电路实物图