恒流源差分放大電路

1、天水師范學(xué)院TIANSHUINORMALUNIVERSITY模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電路綜合設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)報(bào)告題目：恒流源差分放大電路學(xué)院：電子信息與電氣工程學(xué)院專業(yè)：電子信息工程班級(jí)：16級(jí)電信一班姓名：秦漢柱學(xué)號(hào)：20161060132指導(dǎo)老師：劉秉科2017年12月30日目錄一、設(shè)計(jì)目的3.二、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)與思考3.三、恒流源3.1、恒流源的作用3.2、恒流源的分類4.四、差分放大電路4.五、設(shè)計(jì)原理4.1、電路組成4.1、第一級(jí)差分放大電路5.3、第二級(jí)共射極放大電路6.4、第三級(jí)功率放大器7.六、儀器與元器件7.七、測(cè)試方法8.八、儀器表的操作使用9.八、電路焊接及調(diào)試過程分析10(1)、電路焊接

2、10(2)、電路調(diào)試及輸出.10九、設(shè)計(jì)總結(jié)和體會(huì)11(1)設(shè)計(jì)總結(jié)11(2)心得體會(huì)1.1一、設(shè)計(jì)目的1、加深對(duì)差分放大電路的工作原理、分析方法的理解與掌握；2、學(xué)習(xí)具有恒流源差分放大電路的測(cè)試方法；3、了解恒流源在差分放大電路中的作用；二、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)與思考1、恒流源的作用？常見的恒流源有哪幾種？2、差分放大電路的電路組成、工作原理、主要指標(biāo)理解及計(jì)算？3、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求？(1)、基本要求預(yù)設(shè)一個(gè)具有恒流源的單端輸入一單端輸出差分放大器。+UCC=+6VUEE=-6V(2)、擴(kuò)展要求電路要有創(chuàng)新三、恒流源1、恒流源的作用由于普通差分電路存在溫度漂移問題，引進(jìn)長(zhǎng)尾電路，也就是在差分對(duì)管發(fā)射極接入

3、電阻RE,這個(gè)電阻對(duì)于共模信號(hào)(溫度上升、下降引起的)有負(fù)反饋?zhàn)饔茫驗(yàn)闇囟壬仙龝r(shí)IC1,IC2同時(shí)上升，產(chǎn)生的增量發(fā)射極電流在其上面產(chǎn)生壓降，使三極管UBE1UBE2下降,IB1、IB2下降使IC1、IC2下降.對(duì)于差模信號(hào)沒有負(fù)反饋?zhàn)饔?因?yàn)镮C1增加多少,IC2就減少多少.恒流源式差分電路其實(shí)就是把RE換成一個(gè)三極管恒流源，由于恒流源穩(wěn)定電流的作用更強(qiáng)，效果比RE更好，也不需要把電源電壓弄的很高.(長(zhǎng)尾電路為了效果好，往往要加大RE的數(shù)值，但是也要提高電源電壓)2、包流源的分類鏡像電流源、微電流源、高輸出阻抗電流源、比例電流源本設(shè)計(jì)用比例電流源作重點(diǎn)介紹：在鏡像電流源的基礎(chǔ)上，在VT1、

4、VT2的發(fā)射極分別入兩個(gè)電阻R1和R2,即可組成比例電流源。由于VT1、VT2是做在同一硅片上的兩個(gè)相鄰的三極管，因此可以認(rèn)為UBE1-IE2R2,則IE1R1=IE2R2如果兩管的基極電流可以忽略，由上式可得可見兩個(gè)三極管的集電極電流之比近似與發(fā)射極電阻的阻值成反比，故稱為比例電流源。以上兩種電流源的共同缺點(diǎn)是，當(dāng)直流電源VCC變化時(shí)，輸出電流IC2幾乎按同樣的規(guī)律活動(dòng)，因此不適用于直流電源在大范圍內(nèi)變化的集成運(yùn)放。止匕外，若輸入級(jí)要求微安級(jí)的偏置電流，則所有電阻將達(dá)兆歐級(jí)，在集成電路中無法實(shí)現(xiàn)。四、差分放大電路(1)、差分放大電路的基本形式有三種：基本形式、長(zhǎng)尾式和恒流源式(2)、差分放大

5、電路的輸入輸出接法有四種：雙端輸入、雙端輸出，雙端輸入、單端輸出，單端輸入、雙端輸出，單端輸入、單端輸出。五、設(shè)計(jì)原理1、電路組成該電路為一個(gè)三級(jí)電路，第一級(jí)為單端輸入-單端輸出差分放大電路，其中T1、T2是差分放大對(duì)管，T3、T4對(duì)管和R1、R2R3構(gòu)成恒流源。第二級(jí)由晶體管T5、T6、電阻R6組成共射極放大電路。第三級(jí)由晶體管T7、T8和二極管D1、D2組成甲乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路作為整個(gè)電路的輸出級(jí)1、第一級(jí)差分放大電路差分放大電路廣泛地應(yīng)用于模擬集成電路中，它具有很高的共模抑制比。諸如由電源波動(dòng)、溫度變化等外界干擾都會(huì)引起工作點(diǎn)不穩(wěn)定，它們都可以看做是一種共模信號(hào)。差分放大電路

6、能抑制共模信號(hào)的放大，對(duì)上述變化有良好的適應(yīng)性，使電路有較高的穩(wěn)定度。電路中的恒流源作為電路的有源負(fù)載電阻可提高差模電壓放大倍數(shù)，同時(shí)減小共模電壓放大倍數(shù)；單端輸入電路小信號(hào)等效電路如圖(1)、靜態(tài)時(shí)，Vi1=0,由Vcc、-Vee、R1、T3和R2決定電路的基準(zhǔn)電流IREF,即Vcc+Vee-VBE3?R1+R2由于VBE3=VBE4所以電流源電源的電流?2?=IE3R3(2)、當(dāng)輸入端加入差模電壓Vid時(shí)，Vi1=Vid,T1電流增加，T2電流減小，可以寫出i1=IO/2+idi2=IO/2-id(3)、差模電壓的增益在電路中，令Vi1=Vid,Vi2=0,圖中r0為實(shí)際電流源的動(dòng)態(tài)輸出電

7、阻，其阻值一般很大，容易滿足r0re的條件，這樣可認(rèn)為r0支路相當(dāng)于開路，輸入信號(hào)電壓vid近似地均勻分在兩管的輸入回路上，圖中體現(xiàn)了射極耦合的作用，差模電壓增益即C-V0?Vid-一?接入負(fù)載時(shí)?/?2?(4)、共模電壓增益雙端輸出的共模電壓增益等于0單端輸出的共模電壓增益表示兩個(gè)集電極任一端對(duì)地的共模輸出電壓與共模輸入電壓之比可得即?_?Vic=?1+?2?0Avc1=-Rc/2r0由式看出，r0越大，電流源I0越接近理想情況,共模信號(hào)的能力越強(qiáng)。放大電路的性能越好。(5)、共模抑制比?Kcmr=?rbeKcmr1大，抑制零漂能力越強(qiáng)Avc1越小，說明抑制單端輸出時(shí)的總輸出電壓VO1=Av

8、d1Vid(1+?.KCMRVid3、第二級(jí)共射極放大電路共射極放大電路是電流負(fù)反饋工作點(diǎn)穩(wěn)定電路，它的放大能力可達(dá)到幾十到幾百倍，頻率響應(yīng)在幾十赫茲到上千赫茲范圍。不論是單級(jí)或多級(jí)放大器它的基本任務(wù)是相同得，就是對(duì)信號(hào)給予不失真的，穩(wěn)定的放大。ui直接加在三極管T的基極和發(fā)射極之間，引起基極電流iB作相應(yīng)的變化。通過三極管VT的電流放大作用，VT的集電極電流iC也將變化。iC的變化引起V的集電極和發(fā)射極之間白電壓uCE變化。實(shí)現(xiàn)了電壓放大作用4、第三級(jí)功率放大器功率放大器與和電壓放大器所要完成的任務(wù)是不同的，電壓放大器主要要求是在負(fù)載得到不失真的電壓信號(hào)時(shí)，討論的主要指標(biāo)是電壓放大倍數(shù)、輸入

9、和輸出電用等，輸出功率并不一定大。而功率放大器則不同，它主要要求是獲得到不失真（或較小失真）的輸出功率，討論的主要指標(biāo)是輸出功率、電源提供的功率。由于要求輸出功率大，因此電源消耗的功率也大，就存在效率指標(biāo)。電路中，VT7和VT8管分別為NPN型管和PNP型管，當(dāng)輸入信號(hào)處于正弦信號(hào)正半周時(shí)，VT8截止，VT7承擔(dān)放大作用，有電流通過負(fù)載RL；當(dāng)輸入信號(hào)處于正弦信號(hào)負(fù)半周時(shí)，VT7截止，VT8承擔(dān)放大作用，仍有電流通過負(fù)載RL,輸出電壓u。為完整的正弦波。這種互補(bǔ)對(duì)稱電路實(shí)現(xiàn)了在靜態(tài)時(shí)晶體管不取電流，由于電路對(duì)稱,所以輸出電壓U4o=0，而在有信號(hào)時(shí)，VT7和VT8輪流導(dǎo)電，組成推挽式電路。六、

10、儀器與元器件儀器數(shù)量?jī)x器數(shù)量示波器1臺(tái)1k電阻5個(gè)信號(hào)發(fā)生器1臺(tái)4.7k電阻1個(gè)數(shù)字力用表1臺(tái)二極管1N4142個(gè)2N39061個(gè)2N39047個(gè)導(dǎo)線、排針電路板1塊2N3904和2N390儲(chǔ)B屬于三極管，全稱應(yīng)為半導(dǎo)體三極管，也稱雙極型晶體管、晶體三極管，是一種控制電流的半導(dǎo)體器件其作用是把微弱信號(hào)放大成幅度值較大的電信號(hào)，也用作無觸點(diǎn)開關(guān)。晶體三極管，是半導(dǎo)體基本元器件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個(gè)相距很近的PN結(jié)，兩個(gè)PN結(jié)把整塊半導(dǎo)體分成三部分，中間部分是基區(qū)，兩側(cè)部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，排列方式有PNP和NPhH種。21139Mm迎2N

11、3906電濕it電信(Mi(lx電壓-雙的廢震額性擊可(六+工5rlb,BtWk.stall在就kJ,時(shí)的范.電迫.3iK-im.m*1坪-*iEMM-Pffi1&M-；%，砰量:L.-K-3.什：W.西袒|/mfjjQj|J*jpiJT1T-*._Zy.j.晟*匿=翁Pm電游叫粕dJi券*a視.cftX)rb-事件TEce硒*，*Jitiov.Dis-fttJhe班a-ttffiftit汁器汴充；吟金3Iff.在三J，,no-22fi2N3904七、測(cè)試方法用Multisim仿真設(shè)計(jì)結(jié)果，并調(diào)節(jié)電路參數(shù)以滿足性能指標(biāo)要求，給出所有的仿真結(jié)果。電路如圖所示仿真如圖所示sciHoscope-XS

12、ClX八、儀器表的操作使用(1)數(shù)字萬用表的使用用萬用表測(cè)電壓直流電壓的量測(cè)：首先將黑表筆插進(jìn)“com孔，紅表筆插進(jìn)“VQo數(shù)值可以直接從顯示屏上讀取，若顯示為“1.,”則表明量程太小，那么就要加大量程后再量測(cè)工業(yè)電器。把旋鈕選到比估計(jì)值大的量程(注意：表盤上的數(shù)值均為最大量程，表示直流電壓檔，“卜”表示交流電壓檔，“A是電流檔)，接著把表筆接電源或電源兩端；保持接觸穩(wěn)定。如果在數(shù)值左邊出現(xiàn)-，則表明表筆極性與實(shí)際電源極性相反，此時(shí)紅表筆接的是負(fù)極。交流電壓的量測(cè)：表筆插孔與直流電壓的量測(cè)一樣，不過應(yīng)該將旋鈕打到交流檔“卜”處所需的量程即可。交流電壓無正負(fù)之分，量測(cè)方法跟前面相同。無論測(cè)交流還

13、是直流電壓，都要注意人身安全，不要隨便用手觸摸表筆的金屬部分用萬用表測(cè)量電流：首先選擇量程，萬用表直流電流檔標(biāo)有“mA”有1mA、1omA、100mA三檔量程。選擇量程，應(yīng)根據(jù)電路中的電流大小。然后萬用表應(yīng)與被測(cè)電路串聯(lián)。應(yīng)將電路相應(yīng)部分?jǐn)嚅_后，將萬用表表筆接在斷點(diǎn)的兩端。最后正確讀數(shù)，直流電流檔刻度線仍為第二條，如選100mA檔時(shí)，可用第三行數(shù)字，讀數(shù)后乘10即可。電阻的測(cè)量：將量程開關(guān)撥至Q的合適量程，紅表筆插入V/Q孔，黑表筆插入COM孔。如果被測(cè)電阻值超出所選擇量程的最大值，萬用表將顯示.1.這時(shí)應(yīng)選擇更高的量程。測(cè)量電阻時(shí)，紅表筆為正極，黑表筆為負(fù)極，這與指針式萬用表正好相反。因此，

14、測(cè)量晶體管、電解電容器等有極性的元器件時(shí)，必須注意表筆的極性。(2)信號(hào)發(fā)生器的使用開機(jī)：插入110V/220V交流電源線后，按下開關(guān)，整機(jī)開始工作。按頻率選擇檔位按鈕，選擇合適的頻段檔位。在按此按鈕時(shí)，頻率顯示窗口5位LED數(shù)碼管的后一位循環(huán)顯示1-7個(gè)檔位號(hào)。按波形選擇按鈕五位LED窗口第一位從1-3循環(huán)顯示：“1”表示正弦波“2”表示方波“3”表示三角波按“確認(rèn)”鍵，儀器按設(shè)置狀態(tài)工作，并同時(shí)在LED窗口上顯示輸出函數(shù)信號(hào)的頻率及幅度。根據(jù)需要調(diào)節(jié)“調(diào)頻”和“調(diào)幅”旋鈕，使輸出的函數(shù)信號(hào)的頻率和幅度均滿足您自己的需要，并用附帶測(cè)試電纜接于本儀器輸出端與您的儀器之間?！癘UT輸出所需要的函

15、數(shù)波形。八、電路焊接及調(diào)試過程分析(1)、電路焊接1 .右手持電烙鐵。左手用尖嘴鉗或銀子夾持元件或?qū)Ь€。焊接前，電烙鐵要充分預(yù)熱。烙鐵頭上要吃錫，即帶上一定量焊錫。2 .將烙鐵頭緊貼在焊點(diǎn)處。電烙鐵與水平面大約成60c角。以便于熔化的錫從烙鐵頭上流到焊點(diǎn)上。烙鐵頭在焊點(diǎn)處停留的時(shí)間控制在23秒鐘。3 .抬開烙鐵頭。左手仍持元件不動(dòng)。待焊點(diǎn)處的錫冷卻凝固后，才可松開左手。4 .用銀子轉(zhuǎn)動(dòng)引線，確認(rèn)不松動(dòng)，然后可用偏口鉗剪去多余的引線。(2)、電路調(diào)試及輸出查電路的焊接情況，連線是否接錯(cuò)，是否出現(xiàn)虛焊、假焊，如果有上述情況，應(yīng)該將其改正，直到滿足要求。檢查無誤后，將電路連接至直流電源，最初電壓可調(diào)

16、至6V,如果電路工作正常則可以進(jìn)行電路調(diào)試輸出、測(cè)試數(shù)據(jù)九、設(shè)計(jì)總結(jié)和體會(huì)(1)設(shè)計(jì)總結(jié)在用Multisim軟件進(jìn)行仿真后，發(fā)現(xiàn)不出波形經(jīng)過計(jì)算發(fā)現(xiàn)電路參數(shù)不合適，對(duì)一些元器件進(jìn)行調(diào)試和修改參數(shù)，例如對(duì)電阻的阻值修改，電路才正常工作。對(duì)恒流源式差分放大電路的性能有了進(jìn)一步的理解，同時(shí)對(duì)恒流源差分放大電路單入單出有深刻的認(rèn)識(shí)和了解。并且對(duì)書上總結(jié)出的規(guī)律和公式有了更深層次的掌握在焊接過程中，在焊接調(diào)試的過程中也遇到了很多問題，例如，剛開始焊接后進(jìn)行測(cè)試不出波形，后對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試故障，發(fā)現(xiàn)有很多地方有虛焊，之后檢測(cè)完之后重新測(cè)試。測(cè)試結(jié)果與仿真結(jié)果有一定的差距，因?yàn)檎鎸?shí)的元器件的型號(hào)具有一定的誤差

17、，所以再焊接電路之前對(duì)元器件進(jìn)行測(cè)量進(jìn)行誤差分析。(2)心得體會(huì)雖然電路看起來很簡(jiǎn)單，但是實(shí)際操作起來確是很容易出錯(cuò)，通過反復(fù)的排除和檢查才能將故障找出，這使我認(rèn)識(shí)到自己經(jīng)驗(yàn)的不足。在這次設(shè)計(jì)里用到了一些常用的電子元器件，所以通過了實(shí)訓(xùn)I,我能夠識(shí)別相關(guān)的電子元器件，如電阻器、電位器、電容器、二極管、晶體管和三端集成穩(wěn)壓器等常有的電子元器件，知道了它們的形狀、它們的分類、它們的型號(hào)規(guī)格、正負(fù)極的區(qū)分、它們的用法以及如何檢測(cè)這些電子元器件的好壞。通過焊接電路也掌握了更多關(guān)于焊接方面的知識(shí)，要求操作的時(shí)候要心細(xì)、謹(jǐn)慎，避免觸電及意外的受傷。在焊接中令我感觸最大的是電烙鐵的使用，雖然看起來很簡(jiǎn)單，但是初次使用非常容易燙傷，開始時(shí)焊接的電路也不合格，常常出現(xiàn)虛焊、假焊、拉尖現(xiàn)象，從而影響電路的性能和外觀，而這些只有通