二级运算放大器知识讲解
二级运算放大器设计 -回复
二级运算放大器设计-回复首先，为了更好地理解二级运算放大器的设计原理和过程，让我们从基本概念开始。
二级运算放大器，也称为差动放大器，是一种用于放大电压信号的集成电路。
它能够将微小的输入信号放大到更大的幅值，以便进一步处理和分析。
二级运算放大器具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗等优点，因此在各种电子设备和电路设计中被广泛应用。
设计一个二级运算放大器主要涉及以下几个方面：1. 差动放大器的基本工作原理：差动放大器由两个输入端和一个输出端组成，其中一个输入端为正相位输入端，另一个为反相位输入端。
通过在差动放大器中引入差分对，可以增强输入信号差异并抑制共模模式信号，从而提高信号放大效果。
2. 输入级设计：输入级是差动放大器的第一级，负责接收并放大输入信号。
在设计输入级时，需要考虑放大器的增益、频率响应、输出阻抗等参数。
通常采用晶体管作为放大器的输入级元件，因其具有高输入阻抗和高增益的特点。
3. 差动放大器增益的计算：差动放大器的增益可以通过电压增益(Av)来表示。
电压增益是输出信号与输入信号之比的测量，一般以倍数或分贝为单位。
计算差动放大器增益的方法可以通过电路分析或试验测量获得。
4. 输出级设计：输出级是差动放大器的最后一级，负责将输入信号放大后得到的差异信号输出。
输出级一般采用放大器电路，常见的有共射输出级和共集输出级。
输出级的设计目标是实现高增益、低失真和适当的输出阻抗等。
5. 小信号和大信号分析：在二级运算放大器的设计过程中，需要进行小信号和大信号分析。
小信号分析用于研究输入信号的线性放大特性，而大信号分析则用于研究在输入信号饱和时的非线性放大特性。
6. 负反馈的应用：负反馈是二级运算放大器设计中的重要概念。
通过引入负反馈，可以提高放大器的稳定性、线性度和频率响应，并且可以抑制噪声和减小输出偏置。
设计过程中需要考虑负反馈的类型、参数选择和回路连接方式。
7. DC偏置电路设计：差动放大器需要适当的DC偏置电路来确保其在恒定工作点附近工作。
运算放大器知识点总结
u otu u i1i2运算放大器知识点总结1、 部分组成偏置电路，输入级，中间级，输出级。
2、零点漂移： （1）表现：输入u i =0时，输出有缓慢变化的电压产生。
（2）原因：由温度变化引起的。
当温度变化使第一级放大器的静态工作点发生微小变化时，这种变化量会被后面的电路逐级放大，最终在输出端产生较大的电压漂移。
因而零点漂移也叫温漂。
（3）衡量方法：将输出漂移电压按电压增益折算到输入端计算。
例如100,=u1A100=u2A 10000=u A如果输入等效为100uV ，漂移为1V 。
（4）减小漂移的措施： 采用差动放大电路采用温度补偿，非线性元件 3运放的输入级一般采用差动放大电路。
差动放大电路又称差分放大电路，它的输出电压与两个输入电压之差成正比。
它能较好地克服直接耦合放大器的零点漂移问题，是集成运算放大器的基本组成单元。
结构如右图：（1）对称性结构 β1=β2=β U BE1=U BE2= U BE r be1= r be2= r be R C1=R C2= R C R b1=R b2= R b（2）信号分类差模信号：i2i1id =uu u -ou VCC V EE ou V CC V EEi2uEE共模信号：)(21=i2i1icuuu+差模电压增益：idodud=uuA共模电压增益：icocuc=uuA总输出电压：icucidudocodo=uAuAuuu+=+211EEAB RRRVU+=3ABC3V7.0RUI-=2C3C2C1III==②动态恒流源等效电阻：)//1(321be33ce RRRrRrR+++=β等效，且212121//RRRRRR+⨯=（5）差动放大器输入、输出方式的接法u i1=u i2 =u ic，u id=0设u i1 ↑，u i2↑→u o1↓，u o2↓。
因u i1 = u i2，→u o1 = u o2→ u o= 0 (理想化)共模电压放大倍数A UC=0 i2i1u①双端输入双端输出共模电压放大倍数 A UC =0 差模输入电阻：()be s id 2r R R += 输出电阻：()be s id 2r R R += ②双端输入单端输出差模电压放大倍数：使用于将差分信号转化为单端输出的信号 差模输入电阻：()be id 2r R R b += 输出电阻：R 0=R C共模电压放大倍数 u i1=u i2 =u ic ， 设u i1 ↑，u i2 ↑→ i e1 ↑ ，i e1 ↑ 。
两级运算放大器参数计算
两级运算放大器参数计算运放（运算放大器）是指一种能放大输入信号的电子设备，常用于放大低电平的信号以及信号调节、滤波、放大等应用。
运放具有非常好的线性特性，输入信号经过运放放大后，输出信号基本保持与输入信号相同的形状，但放大了很多倍。
在运放的应用中，常常需要根据具体的要求来选择适合的电路和参数。
其中，两级运放是一种常用的放大器电路，由两个运放组成。
在计算两级运放的参数之前，我们需要明确以下几个概念：1. 增益（Gain）：运放的增益是指输出信号与输入信号之间的比值关系，通常以倍数或者分贝（dB）来表示。
增益越大，输出信号就越大。
2. 带宽（Bandwidth）：运放的带宽是指在一定范围内，运放输出信号的幅度能够保持线性增益的频率范围。
带宽越大，运放的频率响应范围就越宽。
3. 输入阻抗（Input Impedance）和输出阻抗（Output Impedance）：输入阻抗是指运放输入端的电阻，输出阻抗是指运放输出端的电阻。
输入输出阻抗越大，对待放大的信号影响越小。
下面以电压放大器为例，介绍两级运放的参数计算：1.增益的计算：两级运放的增益等于第一级运放的增益与第二级运放的增益相乘。
增益的计算方法可以通过运放的数据手册来获取，或者通过实验测量得到。
2.带宽的计算：两级运放的带宽等于第一级运放的带宽与第二级运放的带宽取较小值。
带宽的计算方法也可以通过运放的数据手册来获取。
3.输入阻抗的计算：两级运放的输入阻抗等于第一级运放的输入阻抗与第二级运放的输入阻抗相乘。
输入阻抗的计算方法可以通过运放的数据手册来获取。
4.输出阻抗的计算：两级运放的输出阻抗等于第一级运放的输出阻抗与第二级运放的输出阻抗相乘。
输出阻抗的计算方法可以通过运放的数据手册来获取。
需要注意的是，两级运放的参数计算可能受到电源电压、工作温度等因素的影响，因此在实际应用中还需要考虑这些因素，并选择合适的电源和工作环境。
除了上述参数计算，还可以通过仿真软件进行两级运放的电路设计和参数优化。
二级运放电路及原理
二级运放电路及原理二级运放电路及原理二级运放电路是运放电路中常见的一种配置，由两个运放组成。
它通常用于信号放大、滤波和电压比较等应用中。
本文将详细介绍二级运放电路的工作原理和常见的应用场景。
一、二级运放电路的原理二级运放电路由两个运放组成，通常被称为前级和后级。
前级运放起到信号输入和放大的作用，后级运放则负责信号输出和整流的功能。
1.1 前级运放前级运放一般采用差动放大电路，其工作原理如下：通过输入端的输入信号，经过放大电阻连接到非反相输入端，同时通过调节电位器来调节反相输入端的电平。
在这个过程中，负反馈网络会将输入信号反馈给放大器的输入端，起到稳定放大倍数的作用。
1.2 后级运放后级运放一般用来整流并放大信号，常见的有反相放大器和非反相放大器。
反相放大器的工作原理如下：输入信号通过输入端连接到反相输入端，同时通过电阻和电位器连接到反相输入端，从而形成反馈网络。
在这个过程中，放大器根据反馈网络中的电平差异来放大信号。
非反相放大器的工作原理与反相放大器相反：输入信号通过输入端连接到非反相输入端，同时通过电阻和电位器连接到反相输入端。
通过这种连接方式，输入信号经过放大电路被直接放大。
二、二级运放电路的应用二级运放电路由于具有较高的增益和较低的失调电平，广泛应用于各种电子设备和电路中。
2.1 信号放大二级运放电路可以将输入信号放大到较高的电平，用于音频放大、功放等应用中。
通过调节输入端的增益电阻和电位器，可以自由地调节放大倍数，满足不同的需求。
2.2 滤波二级运放电路也可以用来实现滤波功能。
在回路中加入电容和电感元件可以形成低通、高通、带通等滤波器。
通过调节电容和电感的数值，可以实现不同频率范围的滤波效果。
2.3 电压比较二级运放电路还可以用作电压比较器，常用于模拟与数字转换、电压比较和开关控制等应用中。
当输入信号超过某一门限电压时，输出信号发生变化。
2.4 补偿电路由于运放的内部结构原因，存在输入偏置电流和输入偏置电压等问题。
两级运放设计要点
两级运放设计要点引言：两级运放是电子电路中常用的一种放大电路，它由两级放大器级联而成。
本文将介绍两级运放的设计要点，并探讨其在电子电路中的应用。
一、两级运放的基本原理两级运放由两个放大器级联组成，第一级放大器称为输入级，第二级放大器称为输出级。
输入级负责将输入信号放大并将其传递给输出级进行进一步放大，最终得到输出信号。
1. 输入级的设计要点输入级的设计要点包括：（1）选择合适的输入级放大器。
根据需求选择合适的放大器类型，如共射放大器、共基放大器或共集放大器等，以满足电路的输入阻抗和放大倍数要求。
（2）确定合适的偏置电路。
为了确保输入级的工作点稳定，需要设计合适的偏置电路来提供适当的偏置电压。
（3）考虑输入阻抗和带宽的平衡。
输入级应具有足够高的输入阻抗以避免对信号源的负载影响，同时还应考虑输入级的带宽，以确保信号能够在整个频率范围内得到放大。
2. 输出级的设计要点输出级的设计要点包括：（1）选择合适的输出级放大器。
根据输出要求选择合适的输出级放大器类型，如共射放大器、共基放大器或共集放大器等，以满足输出阻抗和输出功率要求。
（2）确定适当的负载电阻。
根据输出级放大器的特性和负载要求，选择适当的负载电阻，以确保输出信号能够得到正确的匹配和传递。
（3）考虑输出阻抗和带宽的平衡。
输出级应具有足够低的输出阻抗以减小对负载的影响，并且还应考虑输出级的带宽，以确保信号能够在整个频率范围内得到放大。
二、两级运放的应用两级运放在电子电路中有广泛的应用，下面将介绍一些常见的应用场景。
1. 音频放大两级运放可以用于音频放大电路中，将低电平的音频信号放大到足够大的电平以驱动扬声器或耳机。
通过合适的输入级和输出级设计，可以实现音频信号的放大，并保持音质的清晰度和准确性。
2. 信号传感器放大在传感器应用中，两级运放可以用于放大传感器输出的微弱信号，以便进行后续的信号处理和分析。
通过适当的输入级和输出级设计，可以提高传感器信号的灵敏度和稳定性，从而提高系统的性能。
运放二级放大电路
运放二级放大电路
摘要：
1.运放二级放大电路的概念
2.运放二级放大电路的基本原理
3.运放二级放大电路的优点
4.运放二级放大电路的应用实例
正文：
一、运放二级放大电路的概念
运放二级放大电路是一种使用运算放大器作为主要元件的放大电路，它具有电压放大功能。
在电子技术领域，这种电路被广泛应用，如音频放大器、信号处理、模拟计算机等。
二、运放二级放大电路的基本原理
运放二级放大电路的基本原理是通过运算放大器的正反馈来实现电压放大。
具体来说，它通过将输入信号与运算放大器的非反相输入端相连，输出信号接在反相输入端，从而形成一个闭合的正反馈环路。
当输入信号发生变化时，输出信号会相应地放大或衰减。
三、运放二级放大电路的优点
1.增益可调：通过改变电阻值，可以调整电路的增益，从而满足不同场合的需求。
2.输入阻抗高：运放二级放大电路的输入阻抗很高，可以忽略输入电流对电路的影响，从而简化电路分析。
3.输出阻抗低：运放二级放大电路的输出阻抗很低，可以驱动较大负载，
提高电路的驱动能力。
4.稳定性好：由于采用正反馈，运放二级放大电路具有较好的稳定性，不易产生自激振荡。
四、运放二级放大电路的应用实例
1.音频放大器：在音频放大器中，运放二级放大电路可以用于对音频信号进行放大，提高音频输出的电压。
2.信号处理：在信号处理领域，运放二级放大电路可以用于对各种模拟信号进行放大或衰减，满足不同信号处理任务的需求。
3.模拟计算机：在模拟计算机中，运放二级放大电路可以用于实现各种模拟运算，如求和、求差、积分等。
二级运放 零极点
二级运放零极点
二级运放是一种常见的电子元件，它可以被用来放大电压信号或者作
为滤波器。
在二级运放中，零极点是一个非常重要的概念。
首先，让我们来了解一下什么是二级运放。
二级运放是一种有两个放
大器级别的运放，它可以被用来放大电压信号。
在二级运放中，第一
个放大器级别被称为差动放大器，它可以将输入信号转换成差分信号。
第二个放大器级别被称为输出放大器，它可以将差分信号转换成输出
信号。
二级运放通常被用来放大低频信号，因为它们可以提供高增益
和低噪声。
接下来，让我们来了解一下什么是零极点。
在二级运放中，零点是指
输出信号的增益为零的频率点。
极点是指输出信号的增益为无穷大的
频率点。
零点和极点是二级运放的重要特性，它们可以影响二级运放
的频率响应和稳定性。
在二级运放中，零点和极点的位置可以通过改变电路中的电容和电阻
来调整。
例如，增加电容可以降低零点频率，而增加电阻可以提高极
点频率。
通过调整零点和极点的位置，可以使二级运放的频率响应更
加平坦和稳定。
总之，二级运放是一种常见的电子元件，它可以被用来放大电压信号
或者作为滤波器。
在二级运放中，零点和极点是非常重要的概念，它
们可以影响二级运放的频率响应和稳定性。
通过调整电路中的电容和
电阻，可以调整零点和极点的位置，从而使二级运放的性能更加优秀。
两级运放比例电路
两级运放比例电路摘要：1.两级运放比例电路的概念2.两级运放比例电路的组成部分3.两级运放比例电路的工作原理4.两级运放比例电路的应用领域5.两级运放比例电路的优缺点正文：两级运放比例电路，顾名思义，是一种使用两个运算放大器来实现信号放大的电路。
在电子工程领域，它被广泛应用于各种信号处理、放大和控制系统。
两级运放比例电路主要由三个部分组成：第一级运算放大器、第二级运算放大器以及外部反馈电阻。
其中，第一级运算放大器负责对输入信号进行放大，而第二级运算放大器则对第一级放大后的信号进行进一步放大。
外部反馈电阻则用于将输出信号反馈给第一级运算放大器，以实现电路的稳定工作。
两级运放比例电路的工作原理如下：首先，输入信号加在第一级运算放大器的非反相输入端，经过放大后输出一个放大后的信号。
这个信号再作为第二级运算放大器的输入，再次放大后输出一个更大的信号。
通过外部反馈电阻，将输出信号的一部分反馈给第一级运算放大器的反相输入端，从而实现电路的稳定工作。
在实际应用中，两级运放比例电路广泛应用于各种电子设备和系统中。
例如，在音频放大器中，它可以帮助我们将输入信号放大，以便驱动扬声器发出更大的声音。
在自动控制系统中，两级运放比例电路则可以用于对各种传感器信号进行放大和处理，从而实现对系统的精确控制。
尽管两级运放比例电路具有出色的信号放大性能，但它也存在一些不足之处。
例如，由于电路中使用了两个运算放大器，因此其成本相对较高。
此外，两级运放比例电路的性能受温度影响较大，需要在实际应用中注意进行温度补偿。
总之，两级运放比例电路作为一种重要的信号放大手段，在电子工程领域具有广泛的应用前景。
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二级运算放大器
哈尔滨理工大学
软件学院
模拟IC课程设计报告
课程模拟IC设计
题目二级运算放大器
专业集成电路设计与集成
班级集成10-2班
学生唐贝贝
学号1014020227
指导老师陆学斌
2013年6月14日
目录
1.课程设计目的…………………………………………………
2.课程设计题目描述和要求……………………………………
3.课程设计具体内容……………………………………………
3.1 设计过程分析……………………………………………
3.2使用软件…………………………………………………
3.3 原理图……………………………………………………
3.4 仿真网表…………………………………………………
3.5波形分析…………………………………………………
4.心得体会………………………………………………………
一、课程设计目的
1.熟悉并掌握Hspice与cosmosScope软件的使用。
2.熟练应用Hspice仿真网表并修改分析网表，学会用comosScope查看
分析波形。
3.锻炼学生独立完成二级运算放大器的能力。
4. 在扎实的基础上强化实践能力，把模拟IC理论实践化。
二、课程设计题目描述和要求
设计指标：
静态功耗：小于5mw
开环增益：大于70dB
单位增益带宽大于5MHz
相位裕量：大于60度
转换速率（SR）大于20V/us
共模抑制比：大于60dB
电源抑制比：大于70dB
输入失调：小于1mV
负载电容：2-4pF
要求：
1、手工计算出每个晶体管的宽长比。
通过仿真验证设计是否正确，保证每个晶体管的正常工作状态。
2、使用Hspice工具得到电路相关参数仿真结果，包括：幅频和相频特性（低频增益，相位裕度，单位增益带宽）、CMRR、PSRR、共模输入输出范围、SR 等。
3、每个学生应该独立完成电路设计，设计指标比较开放，如果出现雷同按不及格处理。
4、完成课程设计报告的同时需要提交仿真文件，包括所有仿真电路的网表，仿真结果。
5、相关问题参考教材第六章，仿真问题请查看HSPICE手册。
三、课程设计具体内容
3.1理论计算：
3.2原理图
* source AMPLIFIER
M_M1 g VIN1 c e NVP L=1u W=3u
M_M2 h VIN2 c e NVP L=1u W=3u M_M3 g g 0 0 NVN L=1u W=5u
M_M4 h g 0 0 NVN L=1u W=5u
M_M5 c d e e NVP L=1u W=20u M_M6 VOUT h 0 0 NVN L=1u W=16u M_M7 VOUT d e e NVP L=1u w=30u M_M8 d d e e NVP L=1u W=10u M_M9 a d e e NVP L=1u W=10u M_M10 d a f 0 NVN L=1u W=10u M_M11 a a b 0 NVN L=1u W=10u M_M12 f b k 0 NVN L=1u w=10u M_M13 b b 0 0 NVN L=1u W=10u V_vin1 VIN1 0 DC 2.5Vdc
R_R2 h m 4
V_vin2 VIN2 0 DC 2.5Vdc AC 1Vac
V_VDD e 0 5Vdc
C_Cc VOUT m 0.9p
C_CL 0 VOUT 2p
R_Rs 0 k 1.5k
.lib 'c:\lib\h05hvcddtt09v01.lib' tt
.ac dec 10 1 1g *sweep x 0.5u 200u 1u *.dc V_VDD 0 5 0.1
*.ac dec 100 0.1 100meg
.end
管子饱和情况
3.3输入输出波形，结果及分析
增益：71.207；单位增益带宽：5.9396M；相位裕度：61.106 共模输入范围:
网表如下：
* source AMPLIFIER
M_M1 g VIN1 c e NVP L=1u W=3u
M_M2 h VIN2 c e NVP L=1u W=3u M_M3 g g 0 0 NVN L=1u W=5u
M_M4 h g 0 0 NVN L=1u W=5u
M_M5 c d e e NVP L=1u W=20u
M_M6 VOUT h 0 0 NVN L=1u W=16u M_M7 VOUT d e e NVP L=1u w=30u M_M8 d d e e NVP L=1u W=10u
M_M9 a d e e NVP L=1u W=10u
M_M10 d a f 0 NVN L=1u W=10u
M_M11 a a b 0 NVN L=1u W=10u
M_M12 f b k 0 NVN L=1u w=10u
M_M13 b b 0 0 NVN L=1u W=10u
V_vin1 VIN1 VOUT
R_R2 h m 4
V_vin2 VIN2 0 DC 2.5Vdc
*V_v1 x 0 2.5Vdc
V_VDD e 0 5Vdc
C_Cc VOUT m 0.5p
C_CL 0 VOUT 2p
R_Rs 0 k 1.5k
.lib 'c:\lib\h05hvcddtt09v01.lib' tt
*.ac dec 10 1 1g
.dc V_vin2 0 5 0.1
*.ac dec 100 0.1 100meg
*.tran 10n 60u
.end
共模抑制比：
网表如下：
* source AMPLIFIER
M_M1 g VIN1 c e NVP L=1u W=3u
M_M2 h VIN2 c e NVP L=1u W=3u M_M3 g g 0 0 NVN L=1u W=5u
M_M4 h g 0 0 NVN L=1u W=5u
M_M5 c d e e NVP L=1u W=20u
M_M6 VOUT h 0 0 NVN L=1u W=16u M_M7 VOUT d e e NVP L=1u w=30u M_M8 d d e e NVP L=1u W=10u
M_M9 a d e e NVP L=1u W=10u
M_M10 d a f 0 NVN L=1u W=10u
M_M11 a a b 0 NVN L=1u W=10u M_M12 f b k 0 NVN L=1u w=10u M_M13 b b 0 0 NVN L=1u W=10u V_vin1 VIN1 VOUT AC 1Vac
R_R2 h m 4
V_vin2 VIN2 x AC 1Vac
V_v1 x 0 2.5Vdc
V_VDD e 0 5Vdc
C_Cc VOUT m 0.5p
C_CL 0 VOUT 2p
R_Rs 0 k 1.5k
.lib 'c:\lib\h05hvcddtt09v01.lib' tt
*.ac dec 10 1 1g
*.dc V_VDD 0 5 0.1
.ac dec 100 0.1 100meg
*.tran 10n 60u
.end
摆率：
网表如下：
* source AMPLIFIER
M_M1 g VIN1 c e NVP L=1u W=3u
M_M2 h VIN2 c e NVP L=1u W=3u M_M3 g g 0 0 NVN L=1u W=5u
M_M4 h g 0 0 NVN L=1u W=5u
M_M5 c d e e NVP L=1u W=20u
M_M6 VOUT h 0 0 NVN L=1u W=16u M_M7 VOUT d e e NVP L=1u w=30u M_M8 d d e e NVP L=1u W=10u
M_M9 a d e e NVP L=1u W=10u
M_M10 d a f 0 NVN L=1u W=10u
M_M11 a a b 0 NVN L=1u W=10u
M_M12 f b k 0 NVN L=1u w=10u
M_M13 b b 0 0 NVN L=1u W=10u
V_vin1 VIN1 VOUT
R_R2 h m 4
V_vin2 VIN2 0 pulse 5 0 0n 1n 1n 5u 10u
*V_v1 x 0 2.5Vdc
V_VDD e 0 5Vdc
C_Cc VOUT m 0.5p
C_CL 0 VOUT 2p
R_Rs 0 k 1.5k
.lib 'c:\lib\h05hvcddtt09v01.lib' tt
*.ac dec 10 1 1g
*.dc V_VDD 0 5 0.1
*.ac dec 100 0.1 100meg
.tran 10n 60u
.end
4.心得体会
通过这次微电子课程设计的实践，我认识到了自己的很多不足和缺点。
刚一开始对理论计算根本无从着手。
认识到自己的不足之后，我开始认真的看书、计算、分析，之前从来没这么专研过，所以我开始认识到自己最大的缺点：不求甚解。
当然仅仅看书时不能完全看明白的，通过与同学们的讨论，老师的耐心点播，我终于把该课程设计内容搞懂了，设计出来了。
或许我的设计不是最优的，但我肯定是最勤奋的人之一。
这次课程设计之后，我会改掉自己的缺点，及时发现自己的不足，把时间更多的用在比如学习这种最有意义的事情上。