差动放大电路的设计方法

模拟电子技术课程设计报告

题目：差动放大电路的设计 班级：B电子122 学生姓名：严发鑫 学号：1210702229 指导老师： 沈兆军 日期： 2014.1.5

信息工程学院

目 录

一、设计的任务与要求…………………………………………………3

二、总体方案的选择与设计…………………………3

三、系统工作原理………………………………………………………4 1、单元单路的设计与选择………………………………………4 2、元器件的选择与参数计算………………………………………4 3、总体电路图设计………………………………………5 四、仿真测试与分析………………………………………6 五、设计总结………………………………………14 六、参考文献………………………………………14

2

一、设计的任务与要求

利用Multisim设计一个差动式放大电

实验二 差动放大电路的设计与仿真

一、实验目的

1.熟悉Multisim软件的使用，包括电路图编辑、虚拟仪器仪表的使用和掌握常

用电路分析方法。

2.能够运用Multisim软件对模拟电路进行设计和性能分析，掌握EDA设计的基本方法和步骤。

3.熟练掌握有关差动放大电路有关知识，并应用相关知识来分析电路，深刻体会使用差动放大电路的作用，做到理论实际相结合，加深对知识的理解。

二、实验要求

1．设计一个带射极恒流源（由三极管构成）的差动放大电路，要求空载时AVD大于20。

2.测试电路每个三极管的静态工作点值和β、Rbe、Rce值。

3.给电路输入直流小信号，在信号双端输入状态下分别测试电路的AVD、AVD1、AVC、AVC1的值

三、实验步骤

1．实验所用的电路电路图如下图１所示：

3 .

图１

2.三极管的静态工作点值和β、Rbe、Rce ①．计算静态工作点

由上图可知三极管Q1和三极管Q2所用的三极管型号一样且互相对称，经过分

析可知这两个三极管的静态工作点的值应该全部一样。使用软件分析电路的静态工作

点值结果如下图二所示

图2

经过计算可知β1=β2=215.8,β3=219,Vce1=Vce2=6.87V,Vce3=7.77V

几个常用经典差动放大器应用电路详解

成德广营 浏览数：1507 发布日期：2016-10-10 10:48

经典的四电阻差动放大器 （Differential amplifier，差分放大器） 似乎很简单，但其在电路中的性能不佳。本文从实际生产设计出发，讨论了分立式电阻、滤波、交流共模抑制和高噪声增益的不足之处。 关键词：CMRR差动放大器差分放大器 简介

经典的四电阻差动放大器 （Differential amplifier，差分放大器） 似乎很简单，但其在电路中的性能不佳。本文从实际生产设计出发，讨论了分立式电阻、滤波、交流共模抑制和高噪声增益的不足之处。

大学里的电子学课程说明了理想运算放大器的应用，包括反相和同相放大器，然后将它们进行组合，构建差动放大器。图 1 所示的 经典四电阻差动放大器非常有用，教科书和讲座 40 多年来一直在介绍该器件。

图 1. 经典差动放大器

该放大器的传递函数为：

若R1 = R3 且R2 = R4，则公式 1 简化为：

这种简化可以在教科书中看到，但现实中无法这样做，因为电阻永远不可能完全相等。此外，基本电路在其他方面的改变可 产生意想不到的行为。下列示例虽经过简化以显示出问题的本质，但来源

集成电路

摘要： 增益可调差动放大器的设计与仿真

本课题设计利用增益可调放大器 uA709 芯片为设计核心（也可以利用 LM709CN 芯片 等），根据 uA709 的放大原理，利用公式计算出放大倍数，然后利用专业软件（如 ORCAD 或者 Multisim）模拟和仿真增益可调放大器电路，并测出其电压及电压增益的实际值！ 关键字：UA709 LM709CN ORCAD Multisim

一﹑课题背景： 差动放大电路又叫差分电路，他不仅能有效的放大直流信号，而且能有

效的减小电源

波动和晶体管随温度变化多引起的零点漂移，因而获得广泛的应用。特别是大量的应用于 集成运放电路，他常被用作多级放大器的前置级。 基本

差动放大电路由两个完全对称的共发射极单管

放大电路组成，该电路的输入端是两个信号的输入，这两

个信号的差值，为电路有效输入信号，电路的输出是对这

两个输入信号之差的放大。设想这样一种情景，如果存在

干扰信号，会对两个输入信号产生相同的干扰，通过二者

之差，干扰信号的有效输入为零，这就达到了抗共模干扰

的目的。 差动放大电路的基本形式对电路的要求是：两个电路的参数完全对

称两个管子的温度特性也完全对称。它的工作原理是：当输入信号 Ui=0

时 ，则 两管 的电

集成电路

摘要： 增益可调差动放大器的设计与仿真

本课题设计利用增益可调放大器 uA709 芯片为设计核心（也可以利用 LM709CN 芯片 等），根据 uA709 的放大原理，利用公式计算出放大倍数，然后利用专业软件（如 ORCAD 或者 Multisim）模拟和仿真增益可调放大器电路，并测出其电压及电压增益的实际值！ 关键字：UA709 LM709CN ORCAD Multisim

一﹑课题背景： 差动放大电路又叫差分电路，他不仅能有效的放大直流信号，而且能有

效的减小电源

波动和晶体管随温度变化多引起的零点漂移，因而获得广泛的应用。特别是大量的应用于 集成运放电路，他常被用作多级放大器的前置级。 基本

差动放大电路由两个完全对称的共发射极单管

放大电路组成，该电路的输入端是两个信号的输入，这两

个信号的差值，为电路有效输入信号，电路的输出是对这

两个输入信号之差的放大。设想这样一种情景，如果存在

干扰信号，会对两个输入信号产生相同的干扰，通过二者

之差，干扰信号的有效输入为零，这就达到了抗共模干扰

的目的。 差动放大电路的基本形式对电路的要求是：两个电路的参数完全对

称两个管子的温度特性也完全对称。它的工作原理是：当输入信号 Ui=0

时 ，则 两管 的电

《电子线路CAD》课程论文

题目： 信号放大电路的设计

1 电路功能和性能指标

本设计主要功能是将小信号放大，其主要性能指标有：增益 噪声系数 一db压缩点，最大输出功率 线性度 三阶交调

2 原理图设计

2.1原理图元器件制作

图1.自制元器件

制作步骤：（1）在项目原理图下执行Design→Make Schematic Library进入新建

1

的元器件库中

（2）在新建元器件库下执行Tools→Rename Componet命名元器件

（3）执行Place→Rectangle绘制出矩形，再执行Place→Pin绘制引脚，双击引脚可以对引脚进行编辑

（4）设置引脚名，引脚号和电器属性后在Components区域点击Edit修改元器件属性即可完成元器件设计 2.2 原理图设计

图2.原理图 原理图的设计过程

（1）新建一个工程文件【File---New---Project---PCB Projiect】并保存为“CAD论文”，

（2）再在该项目下创建一个PCB原理图也保存为“信号放大电路” （3）设置原理图设计环境，查找元件时可以在Lib

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实验二实验目的

差动放大电路设计实验原理 设计举例 实验内容与要求

主要性能及其测试方法 电路安装与调试

实验研究与思考题电子基础教学实验中心 1

一、实验目的1.掌握差动放大器的主要特性及其测 试方法；

2.学习带恒流源式差动放大器的设计方 法和调试方法 ；电子基础教学实验中心 2

二、实验原理1.直流放大电路的特点 2.差动式直流放大电路 3.输入输出信号的连接方式

4.静态工作点的计算电子基础教学实验中心 3

+V CCRbI

R C1

R C2

+V2 V1 Re2 V0

R b1

+Vi

-

-

1、直流放大电路的特点

图2.1

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。图2.1所示 的电路就是一种简单的直流放大电路。电子基础教学实验中心 4

由于该电路级间是直接耦合，不采用隔直元件

(如电容或变压器),便带来了新的问题。首先，由于电路的各级直流工作点不是互相独立的，便产 生级间电平如何配置才能保证有合适的工作点和足 够的动态范围的问题。其次是当直流放大电路输入 端不加信号时，由于温度、电源电压的变化或其他

干扰而引起的各级工作点电位的缓慢变化，都会经过各级放大使末级输出电压偏离零值

华中科技大学

IC课程设计

两级全差动运算放大器的设计

年 级: 学 号: 姓 名: 专 业: 指导老师:

二零一一年十二月

摘 要

应用0.18umCMOS工艺，设计了一个放大倍数为86dB、单位增益带宽为360MHz、负载为1pF的两级全差动运算放大器。可以满足一定的高速度、高精度的指标。两级分别由一个差分的共源放大器和一个折叠式放大器组成。通过运用差动输出代替普通两级运算放大器的单端输出，从而提高了输入动态范围、抑制共模信号和噪声的能力等性能。因此，优于一些传统的两级运算放大器。

关键词：全差动运算放大器； 共源放大器； 折叠式放大器

1

Abstract

A fully differential operational amplifier with a DC-gain of 86dB and a gain-bandwidth of 360 MHz has been implemented in a 0.18um CMOS process.It

实验二 增益自动切换电压放大电路的设计

【实验内容】

设计一个电压放大电路，能够根据输入信号幅值自动切换调整增益。设输入信号频率为0～20KHz，其幅值范围为0.1～10V（峰峰值Upp）。电路应实现的功能与技术指标如下： 1. 基本要求

当输入为直流信号时，要求设计的电路达到以下要求： (1) 当Ui<0.5V时，电路的增益约为10倍。

(2) 当0.5

(1) 当输入为交流信号时，根据输入电压的峰峰值大小，电路增益仍满足基本要求。 2. 发挥部分

（1） 对输入电压值分档再细化； （2） 增益值的显示。 【实验目的】

1. 了解实验过程：学习、设计、实现、分析、总结。

2. 系统、综合地应用已学到的模拟电路、数字电路的知识，在单元电路设计的基础上，利用multisim软件工具设计出具有一定工程意义和实用价值的电子电路。 3. 通过设计、调试等环节，增强独立分析与解决问题的能力。 【实验要求】 1. 实验要求：

(1) 根据实验内容、技术指标及实验室现有条件，自选方案设计出原理图，分析工作原理，计算元件参数。

(2) 利用EDA软件进行仿真，并优化设计。

(3) 实际搭试所设计电路，使之达到设计要求。

(4) 按照设计要求对调试好的硬件电路进行测试，记录测试数据，分析电路性能指标

恒流源,差动放大器

集成放大电路的基本组成 基本放 大电路 差动放大电路 输入级 中间级 输出级 功率放 大电路

偏置电路恒流源

恒流源,差动放大器

模拟集成基本单元电路 3.2.2 模拟 中的恒流源 模拟IC中的恒流源 (1)BJT的基本恒流原理 ) 的基本恒流原理 i不变 o=∞ 不变,r 不变iC基本不变

i=iC i

+ I u 固定UBE恒流源的电路 固定 iC

ro≈ rce ro

EC Rb + Rb2 UBEQ RcICEQ

I BQ i u

+ uo -

UCEQ

uCE

恒流源,差动放大器

(2) 镜像恒流源的电路结构 基本镜像恒流源 ro ≈ rce2 ≈∞R RBE1 BE2 BE

输出电流IC2与参考电 流IR是镜像关系1 2

U EC 、EC T1BE 1 ≈ EC U = U = U I R = R和 -构成镜像恒流源的参考回路 IR称为参考电流 若β =β =β

IB1= IB2= IB 、IC1=IC2=ICEC 接放大器I R = I C 1 + 2 I B = I C 2 + 2 I B = I C 2 (1 +

2

β

)

IR IC1T1

R2IB IB1 IB2

IC2T2

IC 2 =

IR 2 ) = I R (1 1+ 2/ β β