模拟电子技术 课程设计 差分放大器
差分放大器实验报告
差分放大器实验报告差分放大器实验报告引言差分放大器是一种常见的电路，广泛应用于模拟电路和信号处理领域。
本实验旨在通过搭建差分放大器电路并进行测试，探究其工作原理和性能特点。
一、实验原理差分放大器是由两个共尺度的放大器组成，分别对输入信号进行放大后再作差。
其主要特点是具有较好的抑制共模干扰能力和较高的增益。
差分放大器的工作原理如下：1. 差模放大差分放大器的输入信号分为差模信号和共模信号。
差模信号是两个输入信号之间的差值，而共模信号是两个输入信号之和的一半。
差分放大器会将差模信号放大，而对共模信号进行抑制。
2. 共模抑制比共模抑制比是衡量差分放大器抑制共模信号能力的指标。
通常用分贝（dB）来表示，计算公式为：CMRR = 20log10(差模增益/共模增益)。
共模抑制比越大，说明差分放大器对共模信号的抑制能力越强。
二、实验器材和步骤实验器材：1. 功放芯片2. 电阻、电容等被动元件3. 示波器4. 函数信号发生器5. 直流电源实验步骤：1. 搭建差分放大器电路，包括两个放大器、输入电阻、反馈电阻等元件。
2. 连接示波器和函数信号发生器，用于输入和观测信号。
3. 打开直流电源，调节电压至适当数值。
4. 调节函数信号发生器，输入差模信号和共模信号。
5. 观察示波器上的输出波形，并记录数据。
6. 根据记录的数据，计算差分放大器的增益和共模抑制比。
三、实验结果与分析通过实验，我们得到了差分放大器的输出波形和相关数据。
根据这些数据，我们可以计算出差分放大器的增益和共模抑制比。
1. 增益差分放大器的增益可以通过测量输出信号的峰值电压和输入信号的峰值电压来计算。
增益的计算公式为：差分增益 = 输出峰值电压 / 输入峰值电压。
根据实验数据，我们可以得到差分放大器的增益值。
2. 共模抑制比共模抑制比的计算需要用到差分增益和共模增益的值。
根据实验数据，我们可以计算出共模抑制比的数值，并进行比较分析。
通过对实验结果的分析，我们可以得出差分放大器具有较高的增益和较好的共模抑制能力。
差分放大器-模拟集成电路课程设计
一、设计要求低频增益: > 80 dB；单位增益带宽: > 50 MHz；负载电容: =5pF（可调整）；相位裕量: >60°；增益裕量: >12dB。
二、电路结构的选择1.共源共栅结构：运算放大器的的结构主要有三种:(1)简单两级运放；(2)折叠共源共栅；(3)共源共栅。
共源共栅放大器的特点：(1)结合了CS、CG放大器的优点，Av较大且频带宽；(2)输出电压摆幅因层叠的MOS管而有所损失，在低电源电压运用中是致命的；（3）在低电源电压电路中共源共栅结构因为要消耗过多的电压余度运用较少，此时需要多级CS放大器才能达到需要的增益，这会给放大器的补偿带来更大困难。
折叠式共源共栅放大器的特点：(1)与套筒式结构相比，输出电压摆幅较大些；(2)折叠式共源共栅放大器的功耗较大、电压增益较低、极点频率较低、噪声较高；(3)可使输入共模电平接近电源供给的一端电压。
2.反相放大器：COMS反相器通常由一个P沟道增强型MOS管和一个N沟道增强型MOS管串联组成。
通常P沟道管作为负载管，N沟道管作为输入管。
COMS反相器具有如下特点：(1)静态功耗极低。
在稳定时，COMS反相器工作时，总有一个MOS管处于截止状态，流过的电流为极小的漏电流。
(2)抗干扰能力强。
由于其阈值电压近似为0.5VDD，输入信号变化时，过渡变化陡峭，所以低电平噪声容限和高电平噪声容限近似相等，且随电源电压升高，抗干扰能力增强。
(3)电源利用率高。
VOH=VDD，同时由于阈值电压随VDD变化而变化，所以允许VDD有较宽的变化范围。
(4)输入阻抗高，带负载能力强。
本设计采用共源共栅结构和反相放大器级联的方式来达到设计要求。
首先采用共源共栅结构作为差分当大器的第一级，承担主要的放大能力以及尽可能宽的单位增益带宽。
反相器作为第二级主要作为阻抗匹配，提高输出的带载能力，同时具有放大功能。
同时在第二级输入和输出之间加入串联RC负反馈网络，作为频率补偿，提高系统的稳定性，防止放大器自激。
模拟电子技术模电之差分放大电路电流源课件
二、阻容耦合
利用电容连接信号 源与放大电路、放大 电路的前后级、放大 电路与负载，为阻容 耦合。 有零点漂移吗？
共射电路
共集电路
Q点相互独立。不能放大变化缓慢的信号，低频 特性差，不能集成化。
三、变压器耦合
可能是实际的负载，也 可能是下级放大电路
从变压器原 边看到的等 效电阻 理想变压器情 况下，负载上获 得的功率等于原 边消耗的功率。
第一级
第二级
当输入信号为零时，前级由温度变化所引起的电流、电 位的变化会逐级放大。 求解Q点时应按各回路列多元一次方程，然后解方程组。
NPN型管和PNP型管混合使用
UCQ1 （ UBQ2 ） ＞ UBQ1
UCQ1 （ UBQ2 ） ＞ UBQ1 UCQ2 ＜ UCQ1
UCQ2 ＞ UCQ1
在用NPN型管组成N级共射放大电路，由于UCQi＞ UBQi， 所以 UCQi＞ UCQ(i-1）（i=1～N），以致于后级集电极电位接 近电源电压，Q点不合适。
§4.2 集成运放中的电流源
一、镜像电流源
二、微电流源 三、多路电流源 四、有源负载
6.1.1 BJT电流源电路
1. 镜像电流源
T1、T2的参数全同 即β1＝β2，ICEO1＝ICEO2
VBE2 = VBE1 I E2 = I E1
I C2 = I C1
当BJT的β较大时，基极电流IB可以忽略
四、差分放大电路的四种接法
五、具有恒流源的差分放大电路 六、差分放大电路的改进
一、零点漂移现象及其产生的原因
1. 什么是零点漂移现象：ΔuI＝0，ΔuO≠0的现象。
产生原因：温度变化，直流电源波动，元器件老化。其中晶 体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂。 克服温漂的方法：引入直流负反馈，温度补偿。 典型电路：差分放大电路
模拟集成电路课程设计差分放大器设计报告
模拟集成电路课程设计--差分放大器设计报告设计报告姓名：徐彭飞学号：201221030137 姓名：杨萍学号：201250300004差分放大器设计报告设计内容：设计一个差分放大器的模拟集成电路模块，给出电路原理图，对电路进行直流、交流、瞬态分析并给出仿真结果，给出简单的集成电路版图。
差分放大器的性能指标：1、负载电容CL=2pF2、VDD=5V3、放大管的Vdsat=200±30mV4、对管的m取4的倍数5、低频开环增益>1006、GBW>25MHz7、PM>608、共模输入范围模输入范围>3V一、电路原理图：器件尺寸：M0、M1的尺寸：M=4, W/L=2/2 M2的尺寸：M=2W, /L=W/L2/22/2 M5的尺寸：M1=1W, /L2=/22/2 M3、M4的尺寸：M=4, W/L=2/2 vp：正输入端 vn：负输入端二、电路原理图符号：三、仿真时的Power电路：四、差分放大器的DC/AC仿真（一）放大器的DC/AC仿真电路原理图：正输入端vp：加激励信号，DC＝2.5，AC magnitude＝1V 负输入端vn：大电阻（1G）、大电容（1F）反馈I3：提供电流源C2：放大器的负载大器的负载R0：1GC0：1FI0：调用Power（二）MOSFET的直流工作点：（三）交流分析得到的带宽、增益、相位裕度：五、单位增益接法的放大器电路的瞬态仿真（一）单位增益接法的放大器电路原理图：输入为阶跃脉冲信号（二）瞬态仿真输出波形（三）直流扫描（输出电压随直流量的变化）六、简单的电路版图。
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如图是小信号等效电
g V V m 1 in P
V V V in in 1 in 2
V V V V V p in 1 GS 1 in 2 GS 2
V V V V V in in 1 in 2 GS 1 GS 2
V V V TH 1 TH 2 in
2 I D 1
2 I D 2
( 1 )
差动信号增大了可得到的电压摆幅 。
输出摆幅：
VDD Veff
（单端）
V V V DD ef f
（差分） 2 V V DD eff
V V V DD eff
单端和差分工作的特点
差动放大器的偏置电路更简单。 一路尾电流源可以确定差动放大器的偏置。 差动信号具有更高的线性度 差动电路具有“奇对称”的输入输出特性，故由差 动信号驱动的差动电路没有偶次（二次）谐波。呈 现的失真比单端电路小的多。 差动电路的面积较大 差动电路采用对管代替单管以得到和单端相同的增 益。因此，电路的面积增加了。但要达到同样的性 能，如线性度、抑制非理想的影响，使用单端设计 得到的面积可能更大。
单端和差分工作的特点
差动工作相当于单端工作的优点：
对环境噪声具有更强的抗干扰能力 例如：相邻的时钟线对信号线的干扰 。
差分工作
单端工作
L1对L2和L3的干扰幅度大小相等，方向相同。差分信号没有改变。
单端和差分工作的特点
例如：对电源噪声同样具有更强的抗干扰能力 。
电源对Vx和Vy的干扰幅度大小相等，方向相同。差分信号没有改变。
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最新东南大学模电实验四-差分放大器
东南大学模电实验四-差分放大器........................................实验四差分放大器实验目的：1. 掌握差分放大器偏置电路的分析和设计方法；2. 掌握差分放大器差模增益和共模增益特性，熟悉共模抑制概念；3. 掌握差分放大器差模传输特性。
实验内容：一、实验预习根据图 4-1 所示电路，计算该电路的性能参数。
已知晶体管的导通电压V BE(on)=0.55, β=500，|V A|=150 V，试求该电路中晶体管的静态电流I CQ，节点 1 和 2 的直流电压V1、V2，晶体管跨导g m，差模输入阻抗R id，差模电压增益A v d，共模电压增益A v c和共模抑制比K CMR，请写出详细的计算过程，并完成表4-1。
表图 4-1. 差分放大器实验电路4-1：二、仿真实验1. 在Multisim 中设计差分放大器，电路结构和参数如图4-1 所示，进行直流工作点分析（DC 分析），得到电路的工作点电流和电压，完成表4-2，并与计算结果对照。
表4-2：I CQ（mA）V1（V）V2（V）V3（V）V5（V）V6（V）1.001252.99750 2.99750 1.0034 1.57651 1.55492仿真设置：Simulate → Analyses → DC Operating Point，设置需要输出的电压或者电流。
2. 在图4-1 所示电路中，固定输入信号频率为2kHz，输入不同信号幅度时，测量电路的差模增益。
采用Agilent 示波器（Agilent Oscilloscope）观察输出波形，测量输出电压的峰峰值（peak-peak），通过“差模输出电压峰峰值/差模输入电压峰峰值”计算差模增益A v d，用频谱仪器观测节点1 的基波功率和谐波功率，并完成表4-3。
表4-3：输入信号单端幅度1 10 20（mV）A v d -72.95-70.00-63-28.015-8.265-3.160基波功率P1(dBm)-97.239-57.378-46.000二次谐波功率P2(dBm)-103.321-43.025-26.382三次谐波功率P3(dBm)仿真设置：Simulate →Run，也可以直接在Multisim 控制界面上选择运行。
实验3 差分放大电路设计实验
模拟电路课程设计报告题目：差分放大器设计专业年级：2012级通信工程组员：20121342104 王开鹏20121342105 王娜20121342107 王象指导教师：方振国2014年11月27日差分放大器设计一、实验内容设计一具有恒流源的单端输入一双端输出差动放大器。
VCC =12V，VEE=－12V，R L =20kΩ，Uid=20Mv。
性能指标要求R id>25kΩ，A vd≥25，K CMR>60Db。
二、实验原理图3.3.31、恒流源差分放大器在生产实践中，常需要对一些变化缓慢的信号进行放大，此时就不能用阻容耦合放大电路了。
为此，若要传送直流信号，就必须采用直接耦合。
差分式直流放大电路是一种特殊的直接耦合放大电路，要求电路两边的元器件完全对称，即两管型号相同、特性相同、各对应电阻值相等。
为了改善差分式直流放大电路的零点漂移，利用了负反馈能稳定工作点的原理，在两管公共发时极回路接入了稳流电阻R E和负电源V EE，R E愈大，稳定性愈好。
但由于负电源不可能用得很低，因而限制了R E阻值的增大。
为了解决这一矛盾，实际应用中常用晶体管恒流源来代替R E，形成了具有恒流源的差分放大器，电路如图3.3.3所示。
具有恒流源的差分放大器，应用十分广泛。
特别是在模拟集成电路中，常被用作输入级或中间放大级。
图3.3.3中，V1、V2称为差分对管，常采用双三极管，如5G921、BG319或FHIB等，它与信号源内阻R b1、R b2、集电极电阻R Cl、R C2及电位器RP共同组成差动放大器的基本电路。
V3、V4和电阻R e3、R e4、R共同组成恒流源电路，为差分对管的射极提供恒定电流I o。
电路中R1、R2是取值一致而且比较小的电阻，其作用是使在连接不同输入方式时加到电路两边的信号能达到大小相等、极性相反，或大小相等、极性相同，以满足差模信号输入或共模信号输入时的需要。
晶体管V1与V2、V3与V4是分别做在同一块衬底上的两个管子，电路参数应完全对称，调节RP 可调整电路的对称性。
模电实验-差分放大电路
实验三—差分式放大电路实验内容：一、典型差分式放大电路性能测试实验电路如图，开关K拨向左边构成典型差分式放大电路。
1.测量静态工作点①调节放大电路零点信号源不接入。
将放大电路输入端A、B与地短接，接通±12V直流电源，用万用表测量输出电压Vo，调节调零电位器Rp，使Vo=0.调节要仔细，力求准确。
②测量静态工作点零点调好后，用万用表测量T1、T2管各电极电位及射极电阻RE两端的电压VBE，记录表中。
2.测量差模电压增益断开直流电源，将函数信号发生器的输出端接放大电路输入A端，地端接放大电路输入B端构成差模输入方式，调节输入信号为频率f=1KHz的正弦信号，并使输出旋钮置零，用示波器监视输出端（集电极C1或C2与地之间）。
接通±12V直流电源，逐渐增大输入电压Vi（约100mV），在输出波形无失真的情况下，用交流毫伏表Vi,V C1,V C2,记录在表中，并观察vi,vc1,vc2之间的相位关系及V BE 随Vi改变而变化的情况。
2.测量共模电压增益将差分放大电路A、B短接，信号源接在A端与地之间，构成共模输入方式，调节输入信号f=1KHz,Vi=1V,在输出电压无失真的情况下，测量V C1、V C2的值记录下表，并观察vi,vc1,vc2之间的相位关系及V RE随Vi改变而改变的情况。
二、具有恒流源的差分放大电路性能测试将电路图中的开关K拨向右边，构成具有恒流源的差分式放大电路，重复一——2、3实验内容的要求，记录入上表。
典型差分式放大电路vi,vc1,vc2的图像：共模输入左图——vi与vc1相位关系右图——vc1与vc2相位关系差模输入左图——vi与vc1相位关系右图——vc1与vc2相位关系具有恒流源的差分放大电路vi,vc1,vc2的图像：差模输入vi与vc1相位关系左图——vi与vc1相位关系右图——vc1与vc2相位关系在共模输入时，V i增大，V RE增大；差输入时，V RE很小，V i变化时，V RE变化不明显。
武汉理工大学模拟电子技术课程设计
武汉理工大学模拟电子技术课程设计电子信息工程学院课程设计〔模拟电子技术基础〕题目学生姓名学号专业名称指导教师2020年12月名目1、摘要 (3)2、前言 (3)3、任务设计书 (3)4、设计方案比较 (4)5、电路原理 (5)6、调试 (5)7、结论 (6)8、参考文献 (6)函数信号发生器的设计1、摘要：需要产生各种波形，矩形波，正弦波，三角波，要求频率范畴10HZ—100HZ，100HZ—1KHZ，1KHZ—10KHZ都能达到。
产生的方法要紧利用运算放大器或专用的模拟集成电路，配以少量的外接元件能够构成各种类型的信号发生器。
关键词：运算放大器；振荡；波形；调试2、前言：在一些模拟电子电路中，常常需要各种波形的信号，如正弦波、三角波、方波等，作为测试信号或操纵信号，为了使所采集的信号能够用于测量、操纵、驱动负载等，常常需要将信号进行变换设计一个能发生三种常见波形的电路，是以模拟电子技术为基础的一门综合课程设计。
设计的函数信号发生器要紧运用了波形的产生的条件和信号的转换的相关知识，比较典型的波形产生电路如RC文氏电桥振荡器等，以及典型的波形转换电路如迟滞比较器〔正弦波—方波〕、积分器〔方波—三角波〕以及比较器〔方波〕、积分器〔三角波〕、差分放大〔正弦波〕构成的组合电路，这次设计只是初步了解波形的产生过程和波形之间的转换，并没有做深入的研究。
下面要紧针对这两种电路进行分析，选择搭建电路。
3、设计任务书：设计任务与要求：1〕正弦波—三角波—方波发生器2〕安排调试测量试验结果3〕写出完整的设计及实验调试总结报告技术指标：1〕频率范畴10HZ—100HZ，100HZ—1KHZ，1KHZ—10KHZ2〕频率操纵方式：通过改变RC时刻常数手控信号频率3〕输出电压正弦波峰峰值3V ，连续可调三角波峰峰值5V ，连续可调方波峰峰值14V，连续可调4〕波形特点正弦波谐波失真小于3%三角波非线性失真小于1%方波上升时刻小于2us5〕扩展部分功率输出矩形波波形占空比50%—95%连续可调锯齿波斜率连续可调4、设计方案比较：方案一：C3C1方案二：u5、电路原理：下面对以上两方案进行分析，并得出所要选择的方案： 方案一：本方案的电路图由RC文氏电桥振荡器、迟滞比较器、积分器三部分组成。
模电课设差分放大器
实验差分放大电路一：设计题目：长尾式差分放大电路二：设计指标：双端输出时，差模电压放大倍数：|A d|=20~30,共模电压放大倍数：|A c|~0;单端输出时，A d1=,A d2=,|A c1|=|A c2|=0~1;输出电阻：R o=40~50KΩ。
三：实验目的：（1）加深对差动放大器的性能和特点的理解。
（2）学习差动放大器的主要性能指的标标的测试方法。
（3）了解电路产生零漂的原因和抑制方法。
（4）学会调节差分放大电路的静态工作点。
（5）掌握差分放大电路的双端输入，单端输出的共模电压放大倍数和共模抑制比的测试方法。
（6）掌握差分放大电路在不同输入，输出模式时差模电压放大倍数的测试方式四:实验仪器与器件（1）计算机。
（2）Multism仿真软件。
（4）数字电压表。
（5）双踪示波器。
（6）交流毫伏表。
（７）12V的直流电源。
（８）函数信号发生器。
（９）晶体三极管，电阻，电容等五：预习要求:1．根据直流稳压电源的技术指标要求，按照教材中介绍的方法，设计出满足技术指标要求的稳压电源。
根据设计与计算的结果，写出设计报告。
2．制定出实验方案，选择实验用的仪器设备，：六、设计原理：为了充分利用集成电路内部元件参数匹配较好、易于补偿的优点，输入级大都采用差分放大电路形式。
1、将两个电路结构、参数均相等的单管放大电路组合在一起，就成为差分放大电路的基本形式，如图（a），输入电压u I1和u I2分别在两管的基极，输出电压等于两管的集电极电压之差。
a.差分放大电路的基本形式在理想情况下，电路中左右两部分三极管的特性和电阻有参数均完全相等，则当输入电压等于零时，U CQ1=U CQ2,故输出电压U O=0。
如果温度升高使I CQ1增大，U CQ1减小，则I CQ2也将增大，U CQ2也将减小，而且两管变化的幅度相等，结果VT1的VT2输出端的零点漂移将互相抵消。
2、为了进一步减小每个管子输出端的温漂，设计了长尾式差分放大电路。
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新疆大学
课程设计报告
所属院系：电气工程学院
专业：电气工程及其自动化
课程名称：电子技术基础A
设计题目：差分放大电路的设计
班级：电气
学生姓名：
学生学号：
指导老师: 常翠宁努尔.买买提完成日期：2016. 7. 07
图2 差分放大电路方案图
图3 差分放大电路的一般结构
用三端器件组成的差分放大电路是用两个特性相同的三端元件（含所组成的差分式放大电路，并在两器件下接公共接点e 处连接一电流源。
两器件的输入端1I ,2I 分别接输入信号电压1i V 和2i V ，两输入端
图6 一般的差分放大电路三、总电路图
图8 仿真结果截图
图9 差分放大电路实验板
图10 实验线路图
信号源先不接入回路
中，将输入端对地短接，
用万用表测量两个输出节
点，调节三极管的射极电
位，使输出端电压为零
图11 调试静态工作点图
图13 共模输入信号与输出信号
输出信号为一条直线，即几乎为0.说明该电路能够较好的抑制共模信号。
且该电路的共模抑制比较大，趋近于正无穷。