差动放大电路原理介绍
差动放大电路原理介绍内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）
从电路结构上说，差动放大电路由两个完全对称的单管放大电路组成。由于电路具有许多突出优点，因而成为集成运算放大器的基本组成单元。
一、差动放大电路的工作原理
最简单的差动放大电路如图7-4所示，它由两个完全对称的单管放大电路拼接而
成。在该电路中，晶体管T
1
、T
2
型号一样、特性相同，R
B1
为输入回路限流电阻，
R
B2
为基极偏流电阻，R
C
为集电极负载电阻。输入信号电压由两管的基极输入，输出电压从两管的集电极之间提取(也称双端输出)，由于电路的对称性，在理想情况下，它们的静态工作点必然一一对应相等。
图7-4 最简单的差动放大电路
1．抑制零点漂移
在输入电压为零， u
i1
= u
i2
= 0 的情况下，由于电路对称，存在I
C1
= I
C2
，所以
两管的集电极电位相等，即 U
C1
= U
C2
，故
u
o
= U
C1
- U
C2
= 0。
当温度升高引起三极管集电极电流增加时，由于电路对称，存在，导致两管集电极电位的下降量必然相等，即
所以输出电压仍为零，即。
由以上分析可知，在理想情况下，由于电路的对称性，输出信号电压采用从两管集电极间提取的双端输出方式，对于无论什么原因引起的零点漂移，均能有效地抑制。
抑制零点漂移是差动放大电路最突出的优点。但必须注意，在这种最简单的差动放大电路中，每个管子的漂移仍然存在。
2．动态分析
差动放大电路的信号输入有共模输入、差模输入、比较输入三种类型，输出方式有单端输出、双端输出两种。
(1)共模输入。
在电路的两个输入端输入大小相等、极性相同的信号电压，即，这种输入方式称为共模输入。大小相等、极性相同的信号为共模信号。
很显然，由于电路的对称性，在共模输入信号的作用下，两管集电极电位的大小、方向变化相同，输出电压为零(双端输出)。说明差动放大电路对共模信号无放大作用。共模信号的电压放大倍数为零。
(2)差模输入。
在电路的两个输入端输入大小相等、极性相反的信号电压，即u
i1 = -u
i2 ,
这种输
入方式称为差模输入。大小相等、极性相反的信号，为差模信号。
在如图7-4所示电路中，设u
i1 > 0 u
i2
< 0，则在u
i1
的作用下，T
1
管的集电极电
流增大，导致集电极电位下降(为负值)；同理，在U
i2的作用下，T
2
管的集电
极电流减小，导致集电极电位升高(为正值)，由于 = ，很显然，和大小相等、一正一负，输出电压为
u o = -
若
= 2V ，
= 2V ，则
u o = -2 - 2 =-4V
可见，差动放大电路对差模信号具有较好的放大作用，这也是其电路名称的由来。
(3) 比较输入
两个输入信号电压大小和相对极性是任意的，既非差模，又非共模。在自动控制系统中，经常运用这种比较输入的方式。
例如，我们要将某一炉温控制在1000 ℃，利用温度传感器将炉温转变成电压信号作为u i2加在T 2的输入端。而u i1是一个基准电压，其大小等于1000 ℃时温度传感器的输出电压。如果炉温高于或低于1000 ℃，u i2会随之发生变化，使u i2与基准电压u i1之间出现差值。差动放大电路将其差值进行放大，其输出电压为 u o = A u (u i1 - u i2).
u i1 - u i2的差值为正，说明炉温低于1 000 ℃，此时u o 为负值；反之，u o 为正值。我们就可利用输出电压的正负去控制给炉子降温或升温。
差动放大电路是依靠电路的对称性和采用双端输出方式，用双倍的元件换取有效抑制零漂的能力。每个管子的零漂并未受到抑制。再者，电路的完全对称是不可能的。如果采用单端输出(从一个管子的集电极与地之间取输出电压)零点漂移就根本得不到抑制。为此，必须采用有效措施抑制每个管子的零点漂移。 二、典型差动放大电路
典型差动放大电路如图7-5所示，与最简单的差动放大电路相比，该电路增加了调零电位器R p 、发射极公共电阻R E 和负电源E E 。
图7-5典型差动放大电路
下面分析电路抑制零点漂移的原理、发射极公共电阻R
E (可以认为调零电位器R
p
是R
E 的一部分)和负电源E
E
的作用。
由于电路的对称性，无论是温度的变化还是电源电压的波动，都会引起两个三极
管集电极电流和电压的相同变化，即= ，或U
01= U
02
，因此，其中相同
的变化量互相抵消，使输出电压不变，从而抑制了零点漂移。当然，实际情况
是：为了克服电路不完全对称引起的零点漂移及减小每个三极管集电极对地的漂
移电压，电路中增加了发射极公共电阻R
E
，它具有电流负反馈作用，可以稳定静
态工作点。例如温度升高时，T
1和T
2
的集电极电流和都要增大，它们的发射
极电流和会增大，流过发射极公共电阻的电流I
E = + 也会增大，R
E
上的
电压增大，T
1和T
2
的发射极电位升高，使和减小，则和减小，从而
抑制了和的增加。这样，由于温度变化引起的每个管子的漂移，通过R
E
的作用得到了一定程度的抑制。抑制零点漂移的过程，如图7-6所示。由温度变化造成每个三极管输出电压的漂移都得到一定程度的抑制，且RE的阻值越大，抑制零漂的作用就会越强。
图7-6 抑制零点漂移的过程
由于差模信号使两个三极管的集电极电流一增一减，只要电路的对称性足够好，
其变化量的大小相等，流过R
E 的电流就等于静态值不变，因此R
E
对差模信号的放
大基本上不产生影响。
既然R
E 不影响差模信号的放大，为了使R
E
抑制零漂的作用显着一些，其阻值可以
取得大一些。但是，在U
CC 一定的情况下，过大的RE会使管压降U
CE
变小，静态工
作点下移，集电极电流减小，电压放大倍数下降。为此，接入负电源E
E 来补偿R
E
上的静态压降(一般使E
E
= )，从而保证两个三极管合适的静态工作点。
在输入信号电压为零时，因电路不会完全对称，会使输出电压不等于零。这时可
调节电位器R
p 使输出电压为零，所以R
p
称为调零电位器。但因R
p
会使电压放大倍
数降低，所以其阻值不宜过大，一般为几十欧到几百欧。
由以上分析可知，典型差动放大电路既可利用电路的对称性、采用双端输出的方
式抑制零点漂移；又可利用发射极公共电阻R
E
的作用抑制每个三极管的零点漂移、稳定静态工作点。因此，这种典型差动放大电路即使是采用单端输出，其零点漂移也能得到有效地抑制。所以这种电路得到了广泛的应用。
运放差分放大电路
差分放大电路 一. 实验目的: 1． 掌握差分放大电路的基本概念； 2． 了解零漂差生的原理与抑制零漂的方法； 3． 掌握差分放大电路的基本测试方法。 二. 实验原理: 1. 由运放构成的高阻抗差分放大电路 图为高输入阻抗差分放大器,应用十分广泛.从仪器测量放大器,到特种测量放大器,几乎都能见到其踪迹。 从图中可以看到A1、A2两个同相运放电路构成输入级，在与差分放大器A3串联组成三运放差分防大电路。电路中有关电阻保持严格对称,具有以下几个优点: (1)A1和A2提高了差模信号与共模信号之比,即提高了信噪比; (2)在保证有关电阻严格对称的条件下,各电阻阻值的误差对该电路的共模抑制比K CMRR 没有影响; (3)电路对共模信号几乎没有放大作用,共模电压增益接近零。 因为电路中R1=R2、 R3=R4、 R5=R6 ，故可导出两级差模总增益为： 3 5P 1p i2i1o vd R R R 2R R u u u A ???? ??+-=-= 通常，第一级增益要尽量高，第二级增益一般为1~2倍，这里第一级选择100倍，第二级为1倍。则取R3=R4=R5=R6=10K Ω,要求匹配性好，一般用金属膜精密电阻，阻值可在10K Ω~几百K Ω间选择。则 A vd =(R P +2R 1)/R P 先定R P ，通常在1K Ω~10K Ω内，这里取R P ＝1K Ω，则可由上式求得R 1=99R P /2=49.5K Ω 取标称值51K Ω。通常R S1和R S2不要超过R P /2，这里选R S1＝ R S2＝510，用于保护运放输入级。 A1和A2应选用低温飘、高K CMRR 的运放，性能一致性要好。 三. 实验内容 1． 搭接电路 2． 静态调试
负反馈放大电路习题解答
自测题5 一、填空题 1．图T5-1所示理想反馈模型的基本反馈方程是A f＝（）＝（）=（）。 2．图T5-1中开环增益A与反馈系数B的符号相同时为（）反馈，相反时为（）反馈。 3．图T5-1若满足条件（），称为深度负反馈，此时x f≈（）,A f≈（）。 4．根据图T5-1，试用电量x（电流或电压）表示出基本反馈方程中的各物理量： 开环增益A=（），闭环增益A f＝（），反馈系数B=（），反馈深度F=（），环路传输函数T＝（）. 图T5-1 5．负反馈的环路自动调节作用使得（）的变化受到制约。 6．负反馈以损失（）增益为代价，可以提高（）增益的稳定性；扩展（）的通频带和减小（）的非线性失真。这些负反馈的效果的根本原因是（）。 7．反馈放大器使输入电阻增大还是减小与（）和（）有关，而与（）无关。 8．反馈放大器使输出电阻增大还是减小与（）和（）有关，而与（）无关。 9．电流求和负反馈使输入电阻（），电流取样负反馈使输出电阻（）。 10．若将发射结视为净输入端口，则射极输出器的反馈类型是（）负反馈，且反馈系数B＝（）。 解： 1、，， 2、负，正 3、，， 4、，，，， 5、取样信号 6、闭环、闭环、闭环增益、取样信号、负反馈环路的自动调节功能使取样信号的变化受到制约 7、求和方式、反馈极性，取样方式 8、取样方式、反馈极性，求和方式 9、减小、增加 10、电压串联、1 二、单选题 1．要使负载变化时，输出电压变化较小，且放大器吸收电压信号源的功率也较少，可
以采用（）负反馈。 A. 电压串联 B.电压并联 C.电流串联 D.电流并联 2．某传感器产生的电压信号几乎没有带负载的能力（即不能向负载提供电流）。要使经放大后产生输出电压与传感器产生的信号成正比。放大电路宜用（）负反馈放大器。 A. 电压串联 B. 电压并联 C. 电流串联 D. 电流并联 3．当放大器出现高频（或低频）自激时，自激振荡频率一定是（）。 A. 特征频率 B. 高频截止频率 C. 相位交叉频率 D 增益交叉频率 解： 1、A 理由：电压取样负反馈使输出电阻减小，故负载变化时，输出电压变化会因此减小。 电流求和负反馈（串联）使输入电阻增加，故可使放大器因此而吸收电压信号源的功率减小。 2、A 理由：采用电流求和（串联）负反馈，使输入电阻增大，从而传感器电压信号对放大器提供电流很小；采用电压取样负反馈可以稳定电压增益，保证了输出电压与传感器输入电压成正比。 3、C 理由：相位交叉频率其实也就是满足自激振荡相位条件的频率。 三、在图T5－2所示电路中，为深反馈放大器，已知 为两个输出端。求（1）若从输出，试判别反馈组态，并估算； （2）若从输出，重复（1）的要求； （3）若将减小，反馈强弱有何变化？若时，。 图T5－2 解： （1）从或输出时，从极性上看，因为构成反馈元件，且与串接，则为负反馈，从输出构成电流串联负反馈，把反馈网络分离出来，见图(b) (2)从输出时为电压串联负反馈，见图（c）因为与并接，取自 同样把反馈支路分离出来，见图（d），可得
差分运放
差分接法:差分放大电路（图3.8a.4）的输入信号是从集成运放的反相和同相输入端引入，如果反馈电阻RF等于输入端电阻R1 ，输出电压为同相输入电压减反相输入电压，这种电路也称作减法电路。 图3.8a.4 差分放大电路 差分放大器 如图所示，通过采用两个输入，该差分放大器产生的输出等于U1和U2之差乘以增益系数
运算放大器的单电源供电方法 梦兰 大部分运算放大器要求双电源(正负电源)供电，只有少部分运算放大器可以在单电源供电状态下工作，如LM358(双运放)、LM324(四运放)、CA3140(单运放)等。需要说明的是，单电源供电的运算放大器不仅可以在单电源条件下工作，也可在双电源供电状态下工作。例如，LM324可以在、+5～+12V单电源供电状态下工作，也可以在+5～±12V双电源供电状态下工作。 在一些交流信号放大电路中，也可以采用电源偏置电路，将静态直流输出电压降为电源电压的一半，采用单电源工作，但输入和输出信号都需要加交流耦合电容，利用单电源供电的反相放大器如图1(a)所示，其运放输出波形如图1(b)所示。 该电路的增益Avf＝－RF／R1。R2＝R3时，静态直流电压Vo(DC)＝1／2Vcc。耦合电容Cl和C2的值由所需的低频响应和电路的输入阻抗(对于C1)或负载(对于C2)来确定。Cl及C2可由下式来确定：C1＝1000／2πfoRl(μF)；C2＝1000／2πfoRL(μF)，式中，fo是所要求最低输入频率。若R1、RL单位用kΩ，fO用Hz，则求得的C1、C2单位为μF。一般来说，R2＝R3≈2RF。 图2是一种单电源加法运算放大器。该电路输出电压Vo＝一RF(V1／Rl十V2／R2十V3／R3)，若R1＝R2＝R3＝RF，则Vo＝一(V1十V2十V3)。需要说明的是,采用单电源供电是要付出一定代价的。它是个甲类放大器，在无信号输入时，损耗较大。
晶体管共射极单管放大电路实验报告
晶体管共射极单管放大 电路实验报告 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
实验二 晶体管共射极单管放大器 一、实验目的 1．学会放大器静态工作点的调式方法和测量方法。 2．掌握放大器电压放大倍数的测试方法及放大器参数对放大倍数的影 响。 3．熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。 二、实验原理 图2—1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。偏置电阻R B1、R B2组成分压电路，并在发射极中接有电阻R E ，以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号后，在放大器的输出端便可得到一个与输入信号相位相反、幅值被放大了的输出信号，从而实现了电压放大。 三、实验设备 1、信号发生器 2、双踪示波器 3、交流毫伏表 4、模拟电路实验箱 5、万用表 四、实验内容 1．测量静态工作点 实验电路如图2—1所示，它的静态工作点估算方法为： U B ≈ 2 11B B CC B R R U R +?
图2—1 共射极单管放大器实验电路图 I E ＝ E BE B R U U -≈Ic U CE = U C C －I C （R C ＋R E ） 实验中测量放大器的静态工作点，应在输入信号为零的情况下进行。 1）没通电前，将放大器输入端与地端短接，接好电源线（注意12V 电源位置）。 2）检查接线无误后，接通电源。 3）用万用表的直流10V 挡测量U E = 2V 左右，如果偏差太大可调节静态工作点（电位器RP ）。然后测量U B 、U C ，记入表2—1中。 表2—1 测 量 值 计 算 值 U B （V ） U E （V ） U C （V ） R B2（K Ω） U BE （V ） U CE （V ） I C （mA ） 2 60 2 B2所有测量结果记入表2—1中。 5）根据实验结果可用：I C ≈I E ＝ E E R U 或I C ＝C C CC R U U -
运放差分放大电路原理
Differens Amplifier 差分放大电路 一. 实验目的： 1. 掌握差分放大电路的基本概念； 2. 了解零漂差生的原理与抑制零漂的方法； 3. 掌握差分放大电路的基本测试方法。 二. 实验原理： 1. 由运放构成的高阻抗差分放大电路 图为高输入阻抗差分放大器，应用十分广泛.从仪器测量放大器，到特种测量放大器，几乎都 能见到其踪迹。 nz R4 R2 R T V I R1//R2 = R3//R4 For mini mum offset error due to input bias current TL/H/7057-3
从图中可以看到 A1、A2两个同相运放电路构成输入级， 在与差分放大器 A3串联组成三运放差分 防大电路。电路中有关电阻保持严格对称 ，具有以下几个优点： (1) A1和A2提高了差模信号与共模信号之比 ，即提高了信噪 比； (2) 在保证有关电阻严格对称的条件下 ，各电阻阻 值的误差对该电路的共模抑制比 K CMRR 没有 影响； (3) 电路对共模信号几乎没有放大作用 ，共模电压增益接近零。 因为电路中 R1=R2、R3=R4、R5=R6，故可导岀两级差模总增益为： 通常，第一级增益要尽量高，第二级增益一般为 1~2倍，这里第一级选择 100倍，第二级为1 倍。则取 R3=R4=R5=R6=10Q ,要求匹配性好，一般用金属膜精密电阻，阻值可在 10KQ ?几百K Q 间选择。贝9 Ad =(R p +2Ri)/R P 先定 通常在1KQ ?10KQ 内，这里取 R== 1KQ ，则可由上式求得 R 1=99R/2=49.5K Q 取标称值51KQ 。通常R S 1和R S 2不要超过F P /2，这里选Rs 1= R S 2= 510，用于保护运放输入级。 A1和A2应选用低温飘、高 K CMR 的运放，性能一致性要好。 三. 实验内容 1. 搭接电路 2. 静态调试 vd U o U il U i2 R p 2R I R 5 R P R 3 A1
差分运算放大器基本知识
一．差分信号的特点： 图1 差分信号 1.差分信号是一对幅度相同，相位相反的信号。差分信号会以一个共模信号 V ocm 为中心，如图1所示。差分信号包含差模信号和公模信号两个部分， 差模与公模的定义分别为：Vdiff=(V out+-V out- )/2，Vocm=(V out+ +V out- )/2。 2.差分信号的摆幅是单端信号的两倍。如图1，绿色表示的是单端信号的摆 幅，而蓝色表示的是差分信号的摆幅。所以在同样电源电压供电条件下，使用差分信号增大了系统的动态范围。 3.差分信号可以抑制共模噪声，提高系统的信噪比。In a differential system, keeping the transport wires as close as possible to one another makes the noise coupled into the conductors appear as a common-mode voltage. Noise that is common to the power supplies will also appear as a common-mode voltage. Since the differential amplifier rejects common-mode voltages, the system is more immune to external noise. 4.差分信号可以抑制偶次谐波，提高系统的总谐波失真性能。 Differential systems provide increased immunity to external noise, reduced even-order harmonics, and twice the dynamic range when compared to signal-ended system. 二．分析差分放大器电路 图2.差分放大器电路分析图
实验1单管放大
模拟电子实验—01 单管交流放大电路 一．实验目的 1．掌握单管放大器静态工作点的调整及电压放大倍数的测量方法。 2．研究静态工作点和负载电阻对电压放大倍数的影响，进一步理解静态工作点对放大器工作的意义。 3．观察放大器输出波形的非线性失真。 4．熟悉低频信号发生器、示波器及晶体管毫伏表的使用方法。 二．电路原理简述 单管放大器是放大器中最基本的一类，本实验采用固定偏置式放大电路， 如图2-1所示。其中R B1=100KΩ，R C1 =2KΩ，R L1 =100Ω，R W1 =1MΩ，R W3 =2.2k Ω,C1=C2=10μF/15V,T1为9013(β=160-200)。 图1-1 为保证放大器正常工作，即不失真地放大信号，首先必须适当取代静态工作点。工作点太高将使输出信号产生饱和失真；太低则产生截止失真，因而工作点的选取，直接影响在不失真前提下的输出电压的大小，也就影响电压放大倍数 （A v =V /V i ）的大小。当晶体管和电源电压V cc =12V选定之后，电压放大倍数还与 集电极总负载电阻R L ’(R L ’=R c //R L )有关，改变R c 或R L ，则电压放大倍数将改变。 在晶体管、电源电压V cc 及电路其他参数（如R c 等）确定之后，静态工作点 主要取决于I B 的选择。因此，调整工作点主要是调节偏置电阻的数值（本实验 通过调节R w1 电位器来实现），进而可以观察工作点对输出电压波形的影响。
三．实验设备 名称数量型号 1．直流稳压电源 1台 HY1711-3S 0～30V可调2．低频信号发生器1台 SG1646A 3．示波器 1台 4．晶体管毫伏表 1只 5．万用电表 1只 6．电阻 3只 100Ω*1 2kΩ*1 100 kΩ*1 7. 电位器 2只 2.2 kΩ*1 1MΩ*1 8．电容 2只 10μF/15V*2 9. 三极管 1只 9013*1 10．短接桥和连接导线若干 P8-1和50148 11．实验用9孔插件方板 297mm×300mm 四. 实验内容与步骤 1．调整静态工作点 实验电路见9孔插件方板上的“单管交流放大电路”单元，如下图2-2所示。 方板上的直流稳压电源的输入电压为+12V，用导线将电源输出分别接入方板 上的“单管交流放大电路”的+12V和地端，将图2-2中J 1、J 2 用一短线相连， J 3、J 4 相连（即Rc 1 =5kΩ），J 5 、J 6 相连，并将R W3 放在最大位置（即负载电阻 R L =R L1 +R W3 =2.7kΩ左右），检查无误后接通电源。 图1-2 使用万用表测量晶体管电压V CE ，同时调节电位器R W1 ，使V CE =5V左右，从而 使静态工作点位于负载线的中点。 为了校验放大器的工作点是否合适，把信号发生器输出的f=1kHz的信号加到放大器的输入端，从零逐渐增加信号υ i 的幅值，用示波器观察放大器的输出 电压υ 的波形。若放大器工作点调整合适，则放大器的截止失真和饱和失真应 该同时出现，若不是同时出现，只要稍微改变R W1 的阻值便可得到合适的工作点。
运放差分放大电路原理知识介绍
运放差分放大电路原理 知识介绍 文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]
差分放大电路 （1）对共模信号的抑制作用 差分放大电路如图所示。 特点：左右电路完全对称。 原理：温度变化时，两集电极电流增量相等，即C2C1I I ?=?，使集电极电压变化量相等，CQ2CQ1V V ?=?，则输出电压变化量 0C2C1O =?-?=?V V V ，电路有效地抑制了零点漂移。若电源电压升高时，仍有0C2C1O =?-?=?V V V ，因此，该电路能有效抑制零漂。 共模信号：大小相等，极性相同的输入信号称为共模信号。 共模输入：输入共模信号的输入方式称为共模输入。 （2）对差模信号的放大作用 基本差分放大电路如图。 差模信号：大小相等，极性相反的信号称为差模信号。 差模输入：输入差模信号的输入方式称为差模输入。 在图中， I 2I 1I 2 1 v v v = -=， 放大器双端输出电压 o v ??I v I v I v C2C1)2 1(2 1v A v A v A v v =--=- 差分放大电路的电压放大倍数为 可见它的放大倍数与单级放大电路相同。 （3）共模抑制比 共模抑制比CMR K ：差模放大倍数d v A 与共模放大倍数c v A 的比值称为共模抑制比。
缺点：第一，要做到电路完全对称是十分困难的。第二，若需要单端输出，输出端的零点漂移仍能存在，因而该电路抑制零漂的优点就荡然无存了。 改进电路如图（b）所示。在两管发射极接入稳流电阻 R。使其即有高的 e 差模放大 倍数，又保持了对共模信号或零漂强抑制能力的优点。 在实际电路中，一般都采用正负两个电源供电，如图所示（c）所示。 差分放大电路 一. 实验目的: 1．掌握差分放大电路的基本概念； 2．了解零漂差生的原理与抑制零漂的方法； 3．掌握差分放大电路的基本测试方法。 二. 实验原理: 1.由运放构成的高阻抗差分放大电路 图为高输入阻抗差分放大器,应用十分广泛.从仪器测量放大器,到特种测量放大器,几乎都能见到其踪迹。 从图中可以看到A1、A2两个同相运放电路构成输入级，在与差分放大器A3串联组成三运放差分防大电路。电路中有关电阻保持严格对称,具有以下几个优点:
全差分运算放大器设计
全差分运算放大器设计 岳生生（200403020126） 一、设计指标 以上华0.6um CMOS 工艺设计一个全差分运算放大器，设计指标如下： ?直流增益：>80dB ?单位增益带宽：>50MHz ?负载电容：＝5pF ?相位裕量：>60度 ?增益裕量：>12dB ?差分压摆率：>200V/us ?共模电压：2.5V (VDD=5V) ?差分输入摆幅：>±4V 二、运放结构选择
运算放大器的结构重要有三种：（a ）简单两级运放，two-stage 。如图2所示；（b ）折叠共源共栅，folded-cascode 。如图3所示；（c ）共源共栅，telescopic 。如图1的前级所示。本次设计的运算放大器的设计指标要求差分输出幅度为±4V ，即输出端的所有NMOS 管的,DSAT N V 之和小于0.5V ，输出端的所有PMOS 管的,DSAT P V 之和也必须小于0.5V 。对于单级的折叠共源共栅和直接共源共栅两种结构，都比较难达到该 要求，因此我们采用两级运算放大器结构。另外，简单的两级运放的直流增益比较小，因此我们采用共源共栅的输入级结构。考虑到折叠共源共栅输入级结构的功耗比较大，故我们选择直接共源共栅的输入级，最后选择如图1所示的运放结构。两级运算放大器设计必须保证运放的稳定性，我们用Miller 补偿或Cascode 补偿技术来进行零极点补偿。 三、性能指标分析 1、 差分直流增益 (Adm>80db) 该运算放大器存在两级：（1）、Cascode 级增大直流增益（M1-M8）;（2）、共源放大器（M9-M12） 第一级增益 1 3 5 11 1357 113 51 3 57 5 3 ()m m m o o o o o m m m m o o o o m m g g g g g g G A R r r r r g g r r r r =-=-=-+ 第二级增益 9 2 2 9112 9 9 11 ()m o o o m m o o g g G A R r r g g =-=-=- + 整个运算放大器的增益： 4 1 3 5 9 1 2 1 3 5 7 5 3 9 11 (80)10m m m m overall o o o o m m o o dB g g g g A A A g g g g r r r r = = ≥++ 2、 差分压摆率 （>200V/us ） 转换速率（slew rate ）是大信号输入时，电流输出的最大驱动能力。 定义转换速率SR ：
单管放大电路实验报告王剑晓
单管放大电路实验报告
电03 王剑晓 2010010929 单管放大电路报告 一、实验目的 (1)掌握放大电路直流工作点的调整与测量方法； (2)掌握放大电路主要性能指标的测量方法； (3)了解直流工作点对放大电路动态特性的影响； (4)掌握发射极负反馈电阻对放大电路动态特性的影响； (5)掌握信号源内阻R S对放大电路频带（上下截止频率）的影响； 二、实验电路与实验原理
实验电路如课本P77所示。 图中可变电阻R W是为调节晶体管静态工作点而设置的。 （1）静态工作点的估算与调整； 将图中基极偏置电路V CC、R B1、R B2用戴维南定理等效成电压源，得到直流通路， 如下图1.2所示。其开路电压V BB和内阻R B分别为： V BB= R B2/( R B1+R B2)* V CC; R B= R B1// R B2; 所以由输入特性可得： V BB= R B I BQ+U BEQ+(R E1+ R E2)(1+Β) I BQ; 即：I BQ=（V BB- U BEQ）/[Β(R E1+ R E2)+ R B]; 因此，由晶体管特性可知： I CQ=ΒI BQ； 由输出回路知： V CC= R C I CQ + U CEQ+(R E1+ R E2) I EQ; 整理得： U CEQ= V CC-(R E1+ R E2+ R C) I CQ； 分析：当R w变化（以下以增大为例）时，R B1增大，R B增大，I BQ减小；I CQ减 小；U CEQ增大，但需要防止出现顶部失真；若R w减小变化相反，需要考虑底部 失真（截止失真）； （2）放大电路的电压增益、输入电阻和输出电阻 做出电路的交流微变等效模型： 则：
运放差分放大电路原理知识介绍
差分放大电路 （1）对共模信号的抑制作用 差分放大电路如图所示。 特点：左右电路完全对称。 原理：温度变化时，两集电极电流增量相等，即C2C1I I ?=?，使集电极电压变化量相等，CQ2CQ1V V ?=?，则输出电压变化量0C2C1O =?-?=?V V V ，电路有效地抑制了零点漂移。若电源电压升高时，仍有0C2C1O =?-?=?V V V ，因此，该电路能有效抑制零漂。 共模信号：大小相等，极性相同的输入信号称为共模信号。 共模输入：输入共模信号的输入方式称为共模输入。 （2）对差模信号的放大作用 基本差分放大电路如图。 差模信号：大小相等，极性相反的信号称为差模信号。 差模输入：输入差模信号的输入方式称为差模输入。 在图中， I 2I 1I 21 v v v =-=， =-=C2 1C v v I 2 1 v A v 放大器双端输出电压 o v = I v I v I v C2C1)2 1(2 1v A v A v A v v =--=- 差分放大电路的电压放大倍数为 be c I I I O v d r R A v v A v v A V v β-==== 可见它的放大倍数与单级放大电路相同。 （3）共模抑制比 共模抑制比CMR K ：差模放大倍数d v A 与共模放大倍数c v A 的比值称为共模抑制比。 c d CMR v v A A K = 缺点：第一，要做到电路完全对称是十分困难的。第二，若需要单端输出，输出端的零点漂移仍能存在，因而该电路抑制零漂的优点就荡然无存了。 改进电路如图（b ）所示。在两管发射极接入稳流电阻e R 。使其即有高的差模
实验一 单管放大电路_68260459
实验一单管放大电路 一、实验目的 1.掌握放大电路静态工作点的调整与测试方法。 2.掌握放大电路主要性能指标的测试方法，了解静态工作点对动态性能的影响。 3.掌握晶体管输出特性曲线的测试方法。 4.掌握晶体管输出特性、放大电路静态工作点和动态参数的仿真测试方法。 5.了解发射极电阻对放大电路性能的影响。 二、实验必作内容 实验电路如图1所示。 说明：图1中u S、R s分别代表信号源及其内阻，信号源输出正弦交流信号。 1.测试晶体管输出特性曲线 测试晶体管9011输出特性曲线及在静态工作点Q附近的β值。 2.调整放大电路静态工作点 调节R W，测量U CQ、U EQ，使I CQ=1mA。测试I CQ=1mA下的R b1值。 3.测试放大电路的主要性能指标 在I CQ=1mA时，测试电压放大倍数、输入电阻R i、输出电阻R o和幅频特性。 4.静态工作点对放大电路的动态性能的影响 调节R W，使I CQ=2mA，测试R b1值、测试、R i、R o、。 测试中，输入信号有效值U i ≈ 5mV，频率为10kHz。 三、实验选作内容 1.发射极电阻对动态性能的影响 改接电容C e，使之与R e2并联，测试I CQ=1mA下的、R i、R o。与上面测试结果相比较，总结发射极电阻对电路动态性能的影响。 2.静态工作点对最大不失真输出电压的影响 分别在I CQ=1mA和2mA情况下，失真度为10%时测试放大电路的，并与理论值比较（该题只做仿真实验）。
四、实验要求 1.对实验内容先进行仿真测试再搭建硬件电路测试。 2.仿真实验使用Multisim软件。图1电路中，晶体管型号为MRF9011L，仿真时需将模型参数中的BF(β ) 修改为实用晶体管9011的实测β值。 3.记录实验内容中各项仿真与硬件测试数据。 五、预习要求 1.复习共射放大电路的基本工作原理。 2.学习放大电路、R i、R o、的测试方法。 3.测试9011的输出特性曲线。“晶体管输出特性曲线的测试”方法见课程文件。 4.计算图1单管共射放大电路的、R i、R o。 计算中?取实测值。设晶体管U BEQ≈0.7V，若?在150～260、I CQ为2mA~1mA间，则r bb’取值范围650 ?～950 ?。 5.拟定各项测试内容的操作步骤，设计好实验数据记录表格。 6.学习使用Multisim软件测试晶体管输出特性曲线、放大电路静态工作点、动态参数的方法。请利用课下时间搭接电路，对电路进行仿真。第5周实验课上老师将检查学生的仿真结果。 《Multisim仿真应用手册》、《Multisim V7使用说明书》见课程文件。 六、实验注意事项 1.测试静态工作点和放大电路动态参数时放大电路要与仪器仪表共地。 2.放大电路输入信号U i应无直流分量即上、下半周对称的信号，信号幅值以示波器测试值为准。 3.、R i、R o、的测试方法见附录。 4.测试时首先要保证静态工作点符合要求。用示波器监视放大器输出波形, 在保证输出波形不失真的情况下测试。 七、实验报告 1.整理实验数据，对数据进行理论分析，并将仿真数据、测试值与理论计算值进行比较，分析其误差及产生误差的主要原因。 2.实验中若电路出现故障，请分析故障原因。 3.总结、分析发射极电阻对放大电路动态参数的影响。 4.总结放大电路主要性能指标的测试方法。 5.回答思考题。 八、思考题 1.R b1为什么要由一个电位器和一个固定电阻器串联组成？电解电容两端的静态电压方向与它的极性应该有何关系？ 2.测试放大电路R i时，若串联电阻的阻值比其R i的大得多或小得多，对测试结果会有什么影响？请对测试误差进行分析。 3.能否用数字万用表测试图1所示放大电路的R i、R o、，为什么？
差分运放运算放大器
图3.8a.4 差分放大电路 差分放大器 如图所示，通过采用两个输入，该差分放大器产生的输出等于U1和U2之差乘以增益系数 运算放大器的单电源供电方法 大部分运算放大器要求双电源(正负电源)供电，只有少部分运算放大器可以在单电源供电状态下工作，如LM358(双运放)、LM324(四运放)、CA3140(单运放)等。需要说明的是，单电源供电的运算放大器不仅可以在单电源条件下工作，也可在双电源供电状态下工作。例如，LM324可以在、+5～+12V单电源供电状态下工作，也可以在+5～±12V双电源供电状态下工作。 在一些交流信号放大电路中，也可以采用电源偏置电路，将静态直流输出电压降为电源电压的一半，采用单电源工作，但输入和输出信号都需要加交流耦合电容，利用单电源供电的反相放大器如图1(a)所示，其运放输出波形如图1(b)所示。 该电路的增益Avf＝－RF／R1。R2＝R3时，静态直流电压Vo(DC)＝1／2Vcc。耦合电容Cl和C2的值由所需的低频响应和电路的输入阻抗(对于C1)或负载(对于C2)来确定。Cl及C2可由下式来确定：C1＝1000／2πfoRl(μF)；C2＝1000／2πfoRL(μF)，式中，fo是所要求最低输入频率。若R1、RL单位用kΩ，fO用Hz，则求得的C1、C2单位为μF。一般来说，R2＝R3≈2RF。 图2是一种单电源加法运算放大器。该电路输出电压Vo＝一RF(V1／Rl十V2／R2十V3／R3)，若R1＝R2＝R3＝RF，则Vo＝一(V1十V2十V3)。需要说明的是,采用单电源供电是要付出一定代价的。它是个甲类放大器，在无信号输入时，损耗较大。 思考题(1)图3是一种增益为10、输入阻抗为10kΩ、低频响应近似为30Hz、驱动负载为1kΩ的单电源反相放大器电路。该电路的不失真输入电压的峰—峰值是多少呢?(提示：一般运算放大器的典型输入、输
实验三_晶体管共射级单管放大器实验报告
实验三晶体管共射级单管放大器实验报告学号：姓名： 一、题目：晶体管共射级单管放大器 二、实验原理: 下图为电阻分压式工作点稳定单管放大 器实验电路图。晶体管共射电路是电压反向放大器。当在放大器的输入端加入输入信号U i后，在放大器的输出端便可得到一个与U i相位相反，幅值被放大了的输出信号U o，从而实现了电压放大。 实验电路图 三、实验过程
1.放大器静态工作点的测量与测试 ①静态工作点的测量 置输入信号U i=0，将放大器的输入端与地端短接，然后选用量程合适的万用表分别测量晶体管的各电极对地的电位U、U和U。通过I=（U-U）/R 由U确定I。 ②静态工作点的调试 在放大器的输入端加入一定的输入电压U i，检查输出电压U o的大小和波形。若工作点偏高，则放大器在加入交流信号后易产生饱和失真，若工作点偏低则易产生截止失真。 2.测量最大不失真输出电压 将静态工作点调在交流负载的中点。在放大器正常工作的情况下，逐步加大输入信号的幅度，并同时调节R w，用示波器观察U o，当输出波形同时出现削底和缩顶现象时，说明静态工作点已调在交流负载线的中点。然后反复调整输入信号，使波形输出幅度最大，且无明显失真时，用示波器直接读出U opp。 3.测量电压放大倍数 调整放大器到合适的静态工作点，然后加入输入电压U i，在输出电压U o不失真的情况下，测出U i和U o的有效值， A u=U o/U i 4.输入电阻R i的测量
在被测放大器的输入端与信号源之间串入一已知电阻R，在放大器正常工作的情况下，用毫伏表测出U s和U i。 根据输入电阻的定义可求出R i。 5.输出电阻R o的测量 在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载的输出电压U o和接入负载的输出电压U L。 U L=R L U O /(R O+R L) 计算出Ro。 在测试中保证负载接入前后输入信号的大小不变。 四、实验数据 1.调试静态工作点 2.测量电压放大倍数
晶体管共射极单管放大器 实验报告
实验二 晶体管共射极单管放大器 一、实验目的 1、 学会放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。 2、 掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。 3、 熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。 二、实验原理 图2－1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用R B1和R B2 组成的分压电路，并在发射极中接有电阻R E ，以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号u i 后，在放大器的输出端便可得到一个与u i 相位相反，幅值被放大了的输出信号u 0，从而实现了电压放大。 在图2－1电路中，当流过偏置电阻R B1和R B2 的电流远大于晶体管T 的 基极电流I B 时（一般5～10倍），则它的静态工作点可用下式估算 CC B2 B1B1B U R R R U +≈ C E BE B E I R U U I ≈+-≈ 1 F R U CE ＝U CC －I C （R C ＋R E +R F1） 电压放大倍数 1 )1(F R // β++-=be L C V r R R β A 输入电阻 R i ＝R B1 // R B2 // [ r be +(1+β)R F1 ] 输出电阻 R O ≈R C 由于电子器件性能的分散性比较大，因此在设计和制作晶体管放大电路时，离不开测量 图2－1 共射极单管放大器实验电路
和调试技术。在设计前应测量所用元器件的参数，为电路设计提供必要的依据，在完成设计和装配以后，还必须测量和调试放大器的静态工作点和各项性能指标。一个优质放大器，必定是理论设计与实验调整相结合的产物。因此，除了学习放大器的理论知识和设计方法外，还必须掌握必要的测量和调试技术。 放大器的测量和调试一般包括：放大器静态工作点的测量与调试，消除干扰与自激振荡及放大器各项动态参数的测量与调试等。 1、放大器静态工作点的测量与调试 1) 静态工作点的测量 测量放大器的静态工作点，应在输入信号u i ＝0的情况下进行，即将放大器输入端与地端短接，然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表，分别测量晶体管的集电极电流 I C 以及各电极对地的电位U B 、U C 和U E 。一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用测量电 压U E 或U C ，然后算出I C 的方法，例如，只要测出U E ，即可用 C E BE B E I R U U I≈ + - ≈ 1 F R 算出I C （也可根据C C CC C R U U I - = ，由U C 确定I C ），同时也能算出U BE ＝U B －U E ，U CE ＝U C －U E 。 为了减小误差，提高测量精度，应选用内阻较高的直流电压表。 2) 静态工作点的调试 放大器静态工作点的调试是指对管子集电极电流I C （或U CE ）的调整与测试。 静态工作点是否合适，对放大器的性能和输出波形都有很大影响。如工作点偏高，放 大器在加入交流信号以后易产生饱和失真，此时u O 的负半周将被削底，如图2－2(a)所示； 如工作点偏低则易产生截止失真，即u O 的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失真明显），如图2－2(b)所示。这些情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进 行动态调试，即在放大器的输入端加入一定的输入电压u i ，检查输出电压u O 的大小和波形 是否满足要求。如不满足，则应调节静态工作点的位置。 (a) (b) 图2－2 静态工作点对u O 波形失真的影响
运放差分放大电路原理知识介绍精编
运放差分放大电路原理 知识介绍精编 Document number：WTT-LKK-GBB-08921-EIGG-22986
差分放大电路 （1）对共模信号的抑制作用 差分放大电路如图所示。 特点：左右电路完全对称。 原理：温度变化时，两集电极电流增量相等，即 C2C1I I ?=?，使集电极电压变化量相等，CQ2CQ1V V ?=?，则输出电压变化量0C2C1O =?-?=?V V V ，电路有效地抑制了零点漂移。若电源电压升高时，仍有0C2C1O =?-?=?V V V ，因此，该电路能有效抑制零漂。 共模信号：大小相等，极性相同的输入信号称为共模信号。 共模输入：输入共模信号的输入方式称为共模输入。 （2）对差模信号的放大作用 基本差分放大电路如图。 差模信号：大小相等，极性相反的信号称为差模信号。 差模输入：输入差模信号的输入方式称为差模输入。 在图中， I 2I 1I 2 1 v v v = -=，
= -=C21C v v I 2 1 v A v 放大器双端输出电压 o v I v I v I v C2C1)2 1(2 1v A v A v A v v =--=- 差分放大电路的电压放大倍数为 be c I I I O v d r R A v v A v v A V v β-==== 可见它的放大倍数与单级放大电路相同。 （3）共模抑制比 共模抑制比CMR K ：差模放大倍数d v A 与共模放大倍数c v A 的比值称为共模抑制比。 c d CMR v v A A K = 缺点：第一，要做到电路完全对称是十分困难的。第二，若需要单端输出，输出端的零点漂移仍能存在，因而该电路抑制零漂的优点就荡然无存了。 改进电路如图（b ）所示。在两管发射极接入稳流电阻e R 。使其即有高的差模放大 倍数，又保持了对共模信号或零漂强抑制能力的优点。 在实际电路中，一般都采用正负两个电源供电，如图所示（c ）所示。
三运放差分放大电路
三运放仪表放大线路设计（2010－5－12更新） 最近看到许多朋友在做一些小信号的放大，例如感应器的信号采集 这里仅仅提供一个设计方法和思路，在实际应用当考虑电源的杂讯以及一些Bypass的电容例如在LM324电源接一些100uF ,0.01uF 的电容，这些电容尽量靠近LM324 当然如果不是局限LM324的应用，市面上有许多这样兜售的零件例如TI的INA122，INA154 ADI的AD620，AD628等等，而且频带宽和噪声系数都很好 这些运放在放大的时候单级尽量不要超过40dB（100倍），避免噪声过大 这里设计的是理论值而已 举例设计: 设计一个仪表放大器其增益可以在1V/V
LM324 采用双电源，单信号输入，放大100倍 采用OP07之双电源，单信号输入，100倍
采用Lm324之单电源，单输入信号设计参考（输入信号切不可为零） #运算放大器
单管放大电路仿真实验报告
? 单管放大电路仿真实验报告 一、实验目的 1、 掌握放大电路支流工作点的调整与测量方法。 2、掌握放大电流主要性能指标的测量方法。 3、了解支流工作点对放大电路动态特性的影响。 4、掌握发射极负反馈电阻对放大电路性能的影响。 5、了解信号源内阻Rs 对放大电路频带（上限截止频率f H ）的影响。 二、实验电路与实验原理图
2、直流通路 VCC 12V 将基极偏置电路用戴维南定理等效成电压源，得到支流通路。开路电压：V BB = V CC*R B2/(R B1 + R B2) 电源内阻：R B = R B1 // R B2 三、实验内容 1、静态工作点的调整 ※预习计算
直流工作点的调整 I CQ ＝1.0mA 时 3.3c R C CQ V R I V ==， 1.95BQ E CQ BE V R I V V ≈+= 12 '11 75.4//55.4CC BQ B CQ BQ B W B B V V R K I V R R R R K β-= =Ω +=-=Ω -7.5C CEQ CC BQ R BE V V V V V V =-+= I CQ ＝2.0mA 时 6.6c R C CQ V R I V ==， 3.15BQ E CQ BE V R I V V ≈+= 12 ' 1140.8, //20.8CC BQ B CQ BQ B W B B V V R K I V R R R R K β-= =Ω+=-=Ω -3C CEQ CC BQ R BE V V V V V V =-+= 由此可以得到扫描参数时的大致范围 要求：调节RW ，在ICQ=1mA 和2mA 时，测量VCEQ 的值，并记录RB1的值。 操作：对R W 进行参数扫描，通过观察Rc 上的电压变化 可以得到 CQ I （ c CQ c U I R = ）， Uc 可以通过V （Vcc ）-V(4)得到，从而可以在扫描参数设备时通过跟踪Uc 得到CQ I 为一 定值时对应的V CEQ 以及相应的R W 。 仿真结果（设备参数扫描）：
差分放大器的工作原理
差分放大器的工作原理 差分放大器也叫差动放大器是一种将两个输入端电压的差以一固定增益放大的电子放大器，有时简称为“差放”。差分放大器通常被用作功率放大器（简称“功放”）和发射极耦合逻辑电路 (ECL, Emitter Coupled Logic) 的输入级。 如果Q1 Q2的特性很相似，则V a,V b将同样变化。例如，V a变化+1V，V b也变化+1V，因为输出电压VOUT=V a-V b=0V,即V a的 变化与V b的变化相互抵消。这就是差动放大器可以作直流信号放大的原因。若差放的两个输入为，则它的输出V out为： 其中Ad是差模增益 (differential-mode gain)，Ac是共模增益 (common-mode gain)。 因此为了提高信/噪比，应提高差动放大倍数，降低共模放大倍数。二者之比称做共模仰制比（CMRR, common-mode rejection ratio）。共模放大倍数AC可用下式求出： A c=2R l/2R e 通常以差模增益和共模增益的比值共模抑制比 (CMRR, common-mode rejection ratio) 衡量差分放大器消除共模信号的能力： 由上式可知，当共模增益Ac→0时，CMRR→∞。Re越大，Ac就越低，因此共模抑制比也就越大。因此对于完全对称的差分放大器来说，其Ac = 0，故输出电压可以表示为： 所谓共模放大倍数，就是V a，V b输入相同信号时的放大倍数。如果共模放大倍数为0，则输入噪声对输出没有影响。 要减小共模放大倍数，加大R E就行通常使用内阻大的恒流电路来带替R E
差分放大器是普通的单端输入放大器的一种推广，只要将差放的一个输入端接地，即可得到单端输入的放大器。很多系统在差分放大器的一个输入端输入反馈信号，另一个输入端输入反馈信号，从而实现负反馈。常用于电机或者伺服电机控制，稳压电源，测量仪器以及信号放大。在离散电子学中，实现差分放大器的一个常用手段是差动放大，见于多数运算放大器集成电路中的差分电路。 单端输出的差动放大电路 (不平衡输出) 称为单端Single ended或不平衡输出Unbalance Output。 单端较差动输出之幅度小一倍，使用单端输出时，共模讯号不能被抑制，因Vi1与Vi2同时增加，VC1与VC2则减少，而且VC1=VC2，但Vo =VC2，并非于零(产生零点漂移)。 但是加大RE阻值可以增大负回输而抑制输出，并且抑制共模讯号，因Vi1=Vi2时， Ii1及Ii2也同时增加，IE亦上升而令VE升高，这对Q1和Q2产生负回输， 令Q1和Q2之增益减少，即Vo减少。 当差动讯号输入时，Vi1 = -Vi2，IC1增加而IC2减少，总电流IE = IC1 + IC2便不变， 因此VE也不变，加大RE电阻值之电路会将差动讯号放大，不会对Q1及Q2产生负回输 及抑制。 。 b)减低功率消耗(相对纯电阻来说)。 c)提高差动放大之输出电压。 d)提高共模抑制比CMRR。 即差动输入，则IC1升而IC2下降(并且，ΔIC1 = ΔIC2) 因电流镜像原理，IC4 = IC1 故此，Io = IC4 IC2 = IC1 IC2 (ΔIo = 2ΔIC1或2ΔIC2) 这说明了输出电流是IC1和IC2的相差，即将输出变为具有双端差动输出性能的单端输出 (故对共模讯号之抑制有改善因双端差动输出才能产生消除共模讯号作用)。