高输入阻抗放大电路的设计仿真与实现

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bjt晶体管放大器设计仿真实验报告

bjt晶体管放大器设计仿真实验报告

bjt晶体管放大器设计仿真实验报告实验目的:通过仿真和设计实验掌握BJT晶体管放大器的特性,了解放大器的基本结构和原理,使用Multisim进行模拟电路的设计和验证。

实验器材:电脑、Multisim软件实验原理:BJT晶体管放大器BJT晶体管放大器是工程中常用的放大器之一,其结构简单,易于实现,所以被广泛应用。

BJT晶体管的放大器基本参数有增益、输入阻抗、输出阻抗等,这些参数与负载、元器件选型等有关。

BJT晶体管放大器包括三个区域:基区、发射区、集电区。

当正向偏置(即基极正向,发射极负向,集电极正向)时,电子从发射区向基区注入,由于集电区厚度较大,电子大量扩散到集电区,形成电流放大效应。

由于收集极为多数载流子的主要地方,所以放大器的电流一般从集电极注入。

实验步骤1. 设计放大器的电路图,包括输入端、BJT晶体管、输出端、偏置电路等。

2. 选择合适的电阻值,偏置电压、负载等元器件参数。

3. 使用Multisim软件按照电路图布局放置元器件,并将元器件的参数输入Multisim 中。

4. 设置测量点,并对电路进行仿真分析。

5. 分析仿真结果,调整电路参数,优化电路。

6. 记录仿真结果并写出实验报告。

实验内容1. 设计一个以晶体管为核心的放大电路,要求两个输出端之间的放大系数应不小于100,放大器的直流通路电路使用以2mA为中心的工作点,增益、输入阻抗、输出阻抗等参数要求在电阻值误差的5%以内。

2. 使用Multisim仿真软件模拟电路。

3. 优化电路参数,得出满足实验要求的电路。

实验步骤及结果1. 电路设计根据实验要求,我们设计了以下电路图:其中,RE1、RE2为两个发射极稳流器。

根据放大器的基本公式,我们可以计算出电路中各电阻的取值:R1=261ΩR2=1.1kΩR3=121kΩR4=6.5kΩR5=8.2kΩR6=39kΩR7=360ΩR8=4.7kΩ在仿真时,我们将R1、R2看作是一个整体R1//R2=228.1Ω,R6与R8也是一个整体,即R6//R8=8.81kΩ。

运算放大器的可用输出摆幅范围计算及跨阻放大器的设计

运算放大器的可用输出摆幅范围计算及跨阻放大器的设计

运算放大器的可用输出摆幅范围计算及跨阻放大器的设计全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:运算放大器是一种常见的电子元件,用于放大电压信号。

它具有高输入阻抗、低输出阻抗、无论输入信号大小如何都保持固定的放大倍数等特点,因此被广泛应用在各种电路中。

在设计电路时,我们经常需要计算运算放大器的可用输出摆幅范围,以确保信号能够正常放大并输出。

本文将介绍如何计算运算放大器的可用输出摆幅范围,并结合跨阻放大器的设计原理,为读者详细解析如何设计一个跨阻放大器。

让我们来了解一下运算放大器的可用输出摆幅范围的计算方法。

在实际电路中,运算放大器有一个工作范围,超出这个范围就会导致输出失真或截断。

可用输出摆幅范围指的是在输入信号范围内,输出能够正常工作的幅度范围。

一般来说,运算放大器的输出摆幅范围取决于供电电压和输入信号的幅度。

在理想情况下,运算放大器的输出范围可以达到供电电压的极限值。

如果供电电压为+10V和-10V,那么理想情况下运算放大器的输出范围为+10V到-10V。

但是在实际应用中,由于运算放大器内部的饱和效应、风险电平等因素的影响,实际的输出摆幅通常小于供电电压的极限值。

我们需要通过计算来确定具体的可用输出摆幅范围。

一般来说,可以通过运算放大器的数据手册来查找具体的参数,比如输入失真电压、输出摆幅等。

根据这些参数,可以利用以下公式来计算运算放大器的可用输出摆幅范围:可用输出摆幅范围= Vcc - VsatVcc为正供电电压,Vsat为输出饱和电压。

通常情况下,Vsat的值在数据手册中可以查到,一般为几毫伏。

还需要考虑输出负载的影响。

输出负载的存在会导致输出电压下降,从而影响运算放大器的可用输出摆幅范围。

在实际设计中,还需要考虑输出负载的大小,以确保输出电压不会受到明显的影响。

接下来我们将结合跨阻放大器的设计原理,来详细介绍如何设计一个跨阻放大器。

跨阻放大器是一种常见的放大电路,通过改变输入电阻的方式来实现放大功能。

放大电路设计案例

放大电路设计案例

放大电路设计案例放大电路是电子学中一个重要的概念,它用于将输入的信号放大到合适的幅度。

在实际应用中,放大电路被广泛应用于音频放大、无线通信、显示设备等领域。

本文将通过一个设计案例,详细介绍放大电路的设计过程和注意事项。

1. 设计要求我们需要设计一个放大电路,将输入的音频信号放大到足够的幅度,以便驱动扬声器输出声音。

该放大电路需要满足以下要求: - 输入阻抗大,以避免对音频源的影响;- 输出阻抗小,以提供足够的功率输出;- 频率响应平坦,在听觉范围内能够保持音频信号的准确性;- 电路稳定可靠,不易产生失真或噪声。

2. 电路设计根据设计要求,我们选择使用一个共射放大电路。

该电路可以提供较高的电压增益和较低的输出阻抗。

以下是电路设计的关键参数和步骤:2.1 输入级设计输入级的作用是提供电压放大。

为了满足输入阻抗大的要求,我们选择使用一个高阻抗的场效应管作为输入级。

场效应管的参数选择需要根据具体情况来确定,可以通过仿真软件进行优化。

2.2 中间级设计中间级的作用是进一步放大电压信号。

我们可以选择使用一个晶体管来实现中间级的放大。

晶体管的选择要根据输入电压和输出电压的幅度来确定,同时要注意与输入级和输出级之间的匹配。

2.3 输出级设计输出级的作用是提供足够的功率输出,并将信号驱动扬声器。

为了满足输出阻抗小的要求,我们可以选择使用一个功率放大器作为输出级。

功率放大器的选择可以根据输出功率和负载特性来确定,同时要注意与前一级之间的匹配。

3. 注意事项在放大电路的设计过程中,需要注意以下几个问题以确保电路的性能和可靠性:3.1 功耗和散热放大电路在工作过程中会产生一定的功耗,因此需要注意散热的问题。

合理设计散热系统,确保电路在长时间工作时不会过热。

3.2 稳定性和反馈为了提高电路的稳定性,可以采用负反馈技术。

通过添加反馈电路,可以减小电路的非线性失真和频率响应的变化。

3.3 抗干扰和抗放大器放大电路在实际应用中可能会受到各种干扰,如电源干扰、电磁干扰等。

高输入阻抗放大电路的设计仿真与实现

高输入阻抗放大电路的设计仿真与实现

课程设计任务书学生姓名:侯俊杰专业班级:电信101指导教师:孟哲工作单位:信息工程学院题目: 高输入阻抗放大电路的设计仿真与实现初始条件:可选元件:运算放大器,三极管,电阻、电位器、电容、二极管若干,直流电源Vcc= +12V,V EE= -12V,或自选元器件。

可用仪器:示波器,万用表,直流稳压源,毫伏表等。

要求完成的主要任务:(1)设计任务根据要求,完成对高输入阻抗放大电路的设计、装配与调试,鼓励自制稳压电源。

(2)设计要求错误!未找到引用源。

电压增益>=100,输入信号频率<100HZ,共模抑制比≥60dB;②选择电路方案,完成对确定方案电路的设计;③利用Proteus或Multisim仿真设计电路原理图,确定电路元件参数、掌握电路工作原理并仿真实现系统功能;④安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告书;⑤选做:利用仿真软件的PCB设计功能进行PCB设计。

时间安排:1、前半周,完成仿真设计调试;并制作实物。

2、后半周,硬件调试,撰写、提交课程设计报告,进行验收和答辩。

指导教师签名:年月日系主任(或责任教师)签名:年月日摘要本课设是基于模拟电子技术基础课程的高输入阻抗放大器的设计,本设计主要由三个部分组成,输入级由场效应管等组成的差分放大电路,中间级由共射极的偏置电路形成放大电路,镜像电流源来提供输入稳定的电流。

首先主要就集成放大器及其组成、反相比例运算电路、电压串联负反馈、镜像电流源和差分放大电路作了简要的分析,重点介绍了高输入阻抗放大器电路的设计、理论分析、仿真与电路的安装调试。

本实验设计的高输入阻抗放大电路,能够接很高输入负载,在10k欧姆到1M 欧姆之间变化也能达到电压放大约为100倍的效果。

而且利用场效应管组成的差分放大电路达到共模抑制比>=60DB的要求。

关键词:集成放大器反相比例放大器镜像电流源差分放大电路高输入阻抗放大电路仿真目录摘要 (2)1、集成运算放大器及其组成 (4)2、高输入阻抗的原理 (5)2.1.1零点漂移 (5)2.1.2差模信号与共模信号 (5)2.1.3共模抑制比 (6)2.1.4差分放大电路的分析 (6)2.2镜像恒流源 (8)2.2.1电路特点 (9)2.2.2电路分析 (9)2.3反向比例电路 (9)2.4电压串联负反馈 (10)3、高输入阻抗放大器的设计 (11)3.1方案选择及分析 (11)3.2电路设计 (12)3.3仿真 (14)3.4 PCB的制作 (18)4、实物安装和调试....................................................................................................24.5、设计总结 (26)参考文献 (27)附录1 (28)附录2 (29)附录3 (30)1、集成运算放大器及其组成集成运算放大器简称集成运放,是一种模拟集成电路。

放大电路设计与分析实验报告

放大电路设计与分析实验报告

放大电路设计与分析实验报告实验目的:1. 熟悉放大电路的设计和分析方法。

2. 掌握放大电路的参数计算和实验测量方法。

3. 理解各种放大电路的特点和应用场合。

实验原理:放大电路是电子电路的重要组成部分。

它可以将小信号放大到较大幅度,从而实现信号增强、波形整形、滤波等功能。

放大电路一般由一个放大器和其它元器件组成。

放大器的基本功能是将输入信号放大到一定程度,同时不改变其波形和频率。

按照输出信号的特点,放大电路可以分为音频放大电路、射频放大电路、功率放大电路等。

在放大电路中,放大器是核心部件。

一般来说,放大器的增益和频率响应是其最重要的特性。

增益是指输出电压和输入电压之比,通常用分贝(dB)表示。

频率响应是指输出信号的幅度和频率之间的关系。

在一定频率范围内,放大器的增益和频率响应应该保持稳定。

在放大电路设计中,需要注意以下几个方面:1. 输入阻抗和输出阻抗的匹配。

2. 偏置电路的设计,确保放大器的工作状态稳定。

3. 常用的放大电路拓扑结构,如共射放大电路、共基放大电路、共集放大电路等。

实验仪器:1. 双踪示波器。

2. 函数信号发生器。

3. 直流稳压电源。

4. 万用表。

5. 电阻箱、电容箱。

实验步骤:1. 搭建共射放大电路。

将三极管(NPN型)作为放大器核心部件,外加偏置电路和输入、输出电容等元器件。

其中,偏置电路应该满足三极管工作状态的要求,即基极电压为正,发射级和集电级处于正向偏置状态。

输入电容应该滤除输入信号中的直流分量,输出电容应该防止信号向下级传播时对下级线路产生影响。

将电路连接到直流稳压电源、函数信号发生器和示波器上,调整函数信号发生器的幅度和频率,记录电路的输入信号与输出信号的波形和幅度,计算电路的增益和频率响应曲线。

2. 搭建共基放大电路。

将三极管(PNP型)的基极接到地电平上,集电级接到负电源电平,发射级接到输入电源,外加输出电容和输入电容等元器件。

其中,输出电容应该防止信号向下级传播时对下级线路产生影响,输入电容应该滤除输入信号中的直流分量。

MOS放大电路设计仿真与实现实验报告

MOS放大电路设计仿真与实现实验报告

MOS放大电路设计仿真与实现实验报告实验报告:MOS放大电路设计、仿真与实现一、实验目的本实验的主要目的是通过设计、仿真和实现MOS放大电路来加深对MOSFET的理解,并熟悉模拟电路的设计过程。

二、实验原理MOSFET是一种主要由金属氧化物半导体场效应管构成的电流驱动元件。

与BJT相比,MOSFET具有输入阻抗高、功率损耗小、耐电压高、尺寸小等优点。

在MOS放大电路中,可以采用共源共源极放大电路、共栅共栅极放大电路等不同的电路结构。

三、实验步骤1.根据实验要求选择合适的电路结构,并计算所需材料参数(参考已知电流源和负载阻抗)。

2.选择合适的MOS管,并仿真验证其工作参数。

3.根据仿真结果确定电路的放大倍数、频率响应等。

4.根据电路需求,设计电流源电路和源极/栅极电路。

5.仿真整个电路的性能,并调整参数以优化电路性能。

6.根据仿真结果确定电路的工作参数,并进行电路的实现。

7.通过实验测量电路性能,验证仿真结果的正确性。

8.对实验结果进行分析,总结实验的过程和经验。

四、实验设备和材料1.计算机及电子仿真软件。

2.实验电路板。

3.集成电路元器件(MOSFET、电阻等)。

4.信号发生器。

5.示波器。

6.万用表等实验设备。

五、实验结果与分析通过仿真和实验,可以得到MOS放大电路的电压增益、输入输出阻抗、频率响应等参数。

根据实验结果,可以验证设计的合理性,并进行参数调整优化。

在实际应用中,MOS放大电路被广泛应用于音频放大器、功率放大器、运算放大器等场合。

因为MOSFET具有较大输入阻抗,所以MOS放大电路可以在输入端直接连接信号源,而不需要额外的输入电阻。

此外,MOS放大电路的功率损耗较小,适用于各种功率要求不同的应用场合。

六、实验心得通过设计、仿真和实现MOS放大电路的实验,我更加深入地理解了MOSFET的原理和应用。

在实验过程中,我通过不断调整电路参数和元器件选择,逐步提高了电路的性能。

通过与实验结果的对比,我发现仿真和实验结果基本吻合,验证了仿真的准确性。

运算放大器应用电路的设计与制作

运算放大器应用电路的设计与制作

运算放大器应用电路的设计与制作运算放大器1.原理运算放大器是目前应用最广泛的一种器件,当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时,可以灵活地实现各种特定的函数关系。

在线性应用方面,可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。

运算放大器一般由4个部分组成,偏置电路,输入级,中间级,输出级。

图1运算放大器的特性曲线图2运算放大器输入输出端图示图1是运算放大器的特性曲线,一般用到的只是曲线中的线性部分。

如图2所示。

U对应的端子为“-”,当输入U单独加于该端子时,输出电压与输入电压U 反相,故称它为反相输入端。

U+对应的端子为“ + ”,当输入U+单独由该端加入时,输出电压与q 同相,故称它为同相输入端。

输出:U0= A(U+-UJ ; A称为运算放大器的开环增益(开环电压放大倍数)。

在实际运用经常将运放理想化,这是由于一般说来,运放的输入电阻很大,开环增益也很大,输出电阻很小,可以将之视为理想化的,这样就能得到:开环电压增益Ad=x ;输入阻抗r i=x ;输出阻抗r o=0;带宽f BW=^;失调与漂移均为零等理想化参数。

理想运放在线性应用时的两个重要特性输出电压U与输入电压之间满足关系式:Ub= Ad (L+- L U),由于A ud=^,而U 为有限值,因此,U— UL^O o即U〜U-,称为“虚短”。

由于r i二X,故流进运放两个输入端的电流可视为零,即I IB = 0,称为“虚断”这说明运放对其前级吸取电流极小上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则, 可简化运放电路的计算。

运算放大器的应用(1)比例电路所谓的比例电路就是将输入信号按比例放大的电路, 比例电路又分为反向比例电路、同相比例电路、差动比例电路。

(a) 反向比例电路反向比例电路如图3所示,输入信号加入反相输入端:对于理想运放,该电路的输出电压与输入电压之间的关系为:U 。

訓为了减小输入级偏置电流引起的运算误差,在同相输入端应接入平衡电阻 R'= R// R F 。

两级运放设计与仿真报告

两级运放设计与仿真报告

两级运放设计与仿真报告引言两级运放是一种常用的电路配置,具有在放大信号时增益稳定、频率响应宽、噪声低等特点。

本报告将介绍两级运放的设计与仿真过程,包括电路设计原理、参数选择、电路模拟与性能评估等内容。

设计原理两级运放主要由两个级联的运放组成,第一级运放作为输入级,主要负责增益放大和输入阻抗匹配;第二级运放作为输出级,主要负责提供电流放大和输出阻抗匹配。

通过合理选择运放参数和电阻分压比,可以实现所需的放大倍数和频率响应。

参数选择在设计过程中,首先需要确定所需的放大倍数和频率响应范围。

然后根据运放的特性参数,如增益带宽积、输入输出阻抗等,选择合适的运放器件。

通常使用的运放器件有型号为LM741、LT1001等。

电路设计根据参数选择,可以开始进行电路设计。

首先确定输入电阻,选择合适的电阻值以使得输入阻抗满足要求。

然后计算电阻分压比,以确定电压放大倍数。

接下来选择适当的电容值以确保频率响应满足要求。

电路仿真一般使用电路设计软件进行仿真。

根据电路设计原理和参数选择,输入正确的电路图和器件参数,进行仿真分析。

通过观察波形、频率响应曲线等结果,评估电路性能和稳定性。

性能评估通过仿真结果,可以评估电路的性能和稳定性。

主要包括增益稳定性、频率响应范围、失调电压、失调电流等指标。

根据仿真结果,可以对电路参数做出调整,以改善电路性能。

结论通过两级运放设计与仿真,我们可以实现对输入信号的放大和频率响应的控制。

通过选择合适的运放器件、参数以及电阻分压比和电容值,可以实现所需的放大倍数和频率响应范围。

通过仿真分析,可以评估电路性能和稳定性,并进行参数调整以改善电路性能。

[1] Sedra, A. S., & Smith, K. C. (2004). Microelectronic circuits. New York: Oxford University Press.[2] Razavi, B. (2024). Design of analog CMOS integrated circuits. McGraw-Hill Education.[3] Haigh, P. A., & Gác, P. (2024). Practical amplifier diagrams. New York: Springer.。

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课程设计任务书学生姓名:专业班级:电信1101班指导教师:工作单位:信息工程学院题目: 高输入阻抗放大电路的设计仿真与实现初始条件:可选元件:运算放大器,三极管,电阻、电位器、电容、二极管若干,直流电源Vcc= +12V,V EE= -12V,或自选元器件。

可用仪器:示波器,万用表,直流稳压源,毫伏表等。

要求完成的主要任务:(1)设计任务根据要求,完成对高输入阻抗放大电路的设计、装配与调试,鼓励自制稳压电源。

(2)设计要求①电压增益>=100,输入信号频率<100HZ,共模抑制比≥60dB;② 选择电路方案,完成对确定方案电路的设计;③ 利用Proteus或Multisim仿真设计电路原理图,确定电路元件参数、掌握电路工作原理并仿真实现系统功能;④ 安装调试并按规范要求格式完成课程设计报告书;⑤ 选做:利用仿真软件的PCB设计功能进行PCB设计。

时间安排:1、前半周,完成仿真设计调试;并制作实物。

2、后半周,硬件调试,撰写、提交课程设计报告,进行验收和答辩。

指导教师签名:年月日系主任(或责任教师)签名:年月日目录摘要 (3)1.电路方案选择 (4)2.高输入阻抗放大电路设计 (5)2.1差分放大电路 (5)2.1.1零点漂移 (5)2.1.2差模信号与共模信号 (5)2.1.3.共模抑制比 (6)2.1.4差分放大电路的分析 (6)2.2镜像恒流源 (7)2.2.1镜像电流源电路特点 (8)2.2.2镜像电流源电路分析 (8)2.3同向比例放大电路 (8)2.4电压串联负反馈 (9)2.5电路原理设计图 (10)3.直流稳压电源的设计 (10)3.1理论分析 (10)3.2原理图 (11)3.3直流稳压电源仿真结果 (11)4高输入阻抗放大电路仿真 (12)5实物安装和调试 (17)5.1布局焊接 (17)5.2调试方法 (17)5.3测试结果分析 (17)5.4实物展示 (18)6. PCB制作 (19)7.个人总结 (23)参考文献 (24)摘要本课程设计是基于模拟电子技术基础课程的高输入阻抗放大器的设计,需要运用书中所学的模电知识。

本设计主要有三部分构成,输入级由场效应管组成的差分放大电路,中间级由共射极的偏置电路组成的放大电路,镜像电流源提供稳定的输入电流。

为了实现本次课程设计的要求,报告首先就集成放大器及其组成、运算电路、电压串联负反馈、镜像电流源和差分放大电路作了简要的分析,重点介绍了高输入阻抗放大器电路的设计、理论分析、proteus环境下的仿真与电路的安装调试。

本实验设计的高输入阻抗放大电路,能够接很高输入负载,在输入信号频率小于100HZ的情况下,能实现电压放大倍数大于100倍的效果。

而且利用场效应管组成的差分放大电路的共模抑制比也可以达到>=60dB的要求。

关键词:高输入阻抗;放大;Proteus仿真;差分放大电路;镜像电流源1电路方案选择方案一:用晶体三极管组成多级放大器来实现。

一个多级放大器总的电压放大倍数等于各单级放大器的乘积。

本实验可以考虑用二级放大器来实现放大倍数大于100的要求,第一级电路实现放大倍数15倍,第二级实现10倍的放大倍数,总放大倍数达到150,符合要求。

而输入阻抗等于第一级放大的输入阻抗,为了实现高输入阻抗的要求,可以选择输入阻抗高的射极偏置共射极放大电路作为第一级放大电路。

理论上这种方案很容易实现,但是由于晶体三极管正常工作放大时候对静态工作点的要求较高,静态工作点设置不好就会引起失真,所以这种方案不用。

方案二:用集成运算放大器实现。

集成运算放大器简称集成运放,是一种模拟集成电路。

集成运放是一种高放大倍数、高输入电阻、低输出电阻的直接耦合放大电路,一般由输入级、中间级、输出级、偏置电路四部分组成。

输入级常常采用三极管和场效应管组成的差分放大电路,具有高差模放大倍数和高输入电阻,同时获得尽可能低的零点漂移和尽可能高的共模抑制比,其性能的好坏直接影响集成运算放大器的整体性能。

中间级由多极共射极或共源放大器组成,为集成运算放大器提供高电压放大倍数。

为了提高电压放大倍数,经常采用复合管结构,使用恒流源作为集电极负载。

输出级一般由电压跟随器或者互补对称电压跟随器构成,具有较低的输出电阻和较强的带负载能力,同时需要一个较宽的线性输出范围。

输出级往往还具备有保护电路的功能偏置电路为各级电路设置合适和稳定的静态工作点,往往采用恒流源电路为三极管或场效应管的各电极提供合适的偏置电流。

根据高输入阻抗放大器的高输入阻抗要求,我们选取型号为CA3130E的放大器,此放大器的输入阻抗高达1.5x1012欧姆,远远可以满足高输入阻抗的要求,且CA3130E放大器的共模抑制比为90dB,也大于所要求的60dB。

设计要求是放大倍数A>100倍,输入频率f<100HZ,而根据芯片CA3130的特点,芯片输出电压的值受到直流偏置电压的影响,最大只能达到直流偏置电压的值,所以在这里直流偏置电压设计的是正负15V。

由于放大器本身的电压放大倍数达到了105,而设计要求电压放大倍数为100,可以引用电压串联负反馈,来调节电压放大倍数。

2高输入阻抗放大电路设计集成运放是一种高放大倍数、高输入电阻、低输出电阻的直接耦合放大电路,一般由输入级、中间级、输出级、偏置电路四部分组成。

输入级常常采用三极管和场效应管组成的差分放大电路,具有高差模放大倍数和高输入电阻,同时获得尽可能低的零点漂移和尽可能高的共模抑制比,其性能的好坏直接影响集成运算放大器的整体性能。

中间级由多极共射极或共源放大器组成,为集成运算放大器提供高电压放大倍数。

为了提高电压放大倍数,经常采用复合管结构,使用恒流源作为集电极负载。

输出级一般由电压跟随器或者互补对称电压跟随器构成,具有较低的输出电阻和较强的带负载能力,同时需要一个较宽的线性输出范围。

下面就每部分电路做原理分析。

2.1.差分放大电路2.1.1零点漂移实验研究发现,直接耦合放大器即使将输入端短路,输出电压并不为零。

而且这个不为零的电压会随时间作缓慢的、无规则的、持续的变动,这种现象称为零点漂移,简称零漂。

产生这种现象的原因在于直接耦合,当外界因素变化时输出电压随之变化。

其中温度的影响最大,所以有时把零漂也叫温漂。

第一级的零漂经第二级放大,再传给第三级,依次传递的结果使外界参数的微小变化,在输出端产生了较大的零漂电压。

这个变化的电压与有用的输出信号混在一起,严重时甚至会淹没有用信号,使放大器无法工作。

抑制零点漂移可以采用下列方法:①利用直流负反馈,稳定电路的静态工作点。

②采用温度特性较好的高性能器件。

③采用温度补偿方法,利用热敏器件的参数随温度变化而变化的特性,抵消电路随温度变化产生的影响。

④采用差分放大电路,利用特性相同的对管,使它们的温度漂移互相抵消。

本设计就是用差分放大电路达到效果,原理在于差分式电路中,温度的变化、电源的波动会使两管的集电极电流、集电极电压产生相同方向的变化,相当于在差分管的两输入端加入共模信号。

由于差分放大器有很强的抑制共模信号的能力,零点漂移很小,特别适合作多级直接耦合放大器的输入级。

2.1.2差模信号与共模信号差模信号:把一对大小相等,极性相反的信号叫做差模信号。

电路中所加的有用信号就是差模信号。

共模信号:把一对大小相等,极性相同的信号叫做共模信号。

电路中的干扰信号、零点漂移等都可视为共模信号2.1.3.共模抑制比共模抑制比K CMR是衡量差分放大器抑制共模信号能力的一项技术指标。

我们通常定义为:有时用分贝数表示:电路的AVD越大, AVC越小, KCMR越大,电路性能越好。

2.1.4差分放大电路的分析如图1中,电阻Re是T1和T2两管的公共射极电阻,或称射极耦合电阻,它实际上就是在工作点稳定电路中的射极电阻,只是此处将两个电阻的射极电阻合并成一个Re,所以经它的作用是稳定静态工作点,对零漂做进一步的仰制。

电阻Re常用等效内阻极大的恒流源Io来代替,以便更有效地提高抑制零漂的作用。

图 1 差分放大原理图动态时分差模输入和共模输入两种状态。

(1)对差模输入信号的放大作用当输入差模信号Vid时,差放两输入端信号大小相等、极性相反,Vi1=-Vi2=Vid/2。

因此差动对管电流增量的大小相等、极性相反,导致两输出端对地的电压增量,即差模输出电压Vod1=-Vod2。

此时双端输出电压Vo=Vod1-Vod2=2Vod1=Vod。

可见,差放能有效地放大差模输入信号。

(2)对共模输入信号的抑制作用当输入共模信号Vic时,差放两输入端信号大小相等、极性相同,即Vi1=Vi2=Vic,因此差动对管电流增量的大小相等、极性相同,导致两输出端对地的电压增量,即差模输出电压Voc1=Voc2,此时双端输出的电压为Vo=Voc1-Voc2=0。

可见,差放对共模输入信号具有很强的抑制能力。

此外,在电路对称的条件下,差放具有很强的抑制零点漂移及抑制噪声与干扰的能力。

2.2.镜像恒流源电流源电路就是集成运放中最常用的偏置电路,它不仅可以为放大器提供稳定的偏置电流,还可以作为放大器的有源负载。

这里就镜像电流源做一下介绍。

基本镜像电流源如图2所示。

图2 镜像恒流源原理图2.2.1镜像电流源电路特点(1)T0与T1特性相同;即U BE0= U BE1= U BE β1=β0=βI c1= I c0I B1= I B0= I B (2)R和T0共同构成T1的偏置电路;(3)T0管的c-b相连,使U cb0=0,这是一个临界饱和状态,Ic=βIβ的关系仍然存在。

2.2.2.电路分析可以看出二者之间如同“镜像”般的关系这样, Ic1的大小即可由Ic1=IR=(Vcc-Ube)/R 来决定。

这个电路有一个基准电流,由电路参数和管参数很容易确定,当找出IC1与基准电流的“镜像”关系后,很容易知道该电路提供出的偏流大小。

2.3同向比例放大电路图3 同向比例原理图图3所示为同向比例电路,从图中可以得:A=V0/V i=1+R2/R12.4电压串联负反馈图4 电压串联负反馈电路图如图4为运放所组成的电压串联负反馈电路,利用虚短和虚断的概念可以得知:Vd≈0,ii≈0则Vi=Vf =R1*Vo/(R1+Rf)闭环电压增益为:A VF=V o/Vi=V o/Vf=(R1+Rf)/R1=1+Rf/R12.5电路原理设计图图5 电路原理图3直流稳压电源的设计3.1 理论分析CA3130芯片的直流偏置电压是+15v和-15v,按照课程设计的要求,自制一个稳压电源。

直流稳压电源有电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分构成。

输入 220V、50Hz 的交流电通过电源变压器变为我们需要的电压,在经过整流电路将交流电压变为脉动的直流电压。

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