《三極管差動放大器》實驗報告

創(chuàng)新實驗項目報告書實驗名稱三極管差動放大器日期2012年3月10日姓名專業(yè)通信工程一、實驗?zāi)康脑O(shè)計三極管差動放大器，要求如下：1、差分輸入電壓Vid≤100mV；2、要求放大電路增益≥20dB；3、3dB帶寬10Hz~1MHz；4、盡可能提高共模擬制比(KCMR)。二、實驗原理圖1差動放大器原理圖[MISSINGIMAGE]差動放大器的工作原理1、Tr1、Tr2發(fā)射極電流的和為定值如圖1所示，假設(shè)Tr1、Tr2完全相同，當沒有輸入信號時，各自的發(fā)射極電流Ie1、Ie2相同，且均為恒流源Tr3的發(fā)射極電流的一半。當在輸入1加電壓時，Ie1增加ΔIe，由于Ie1+Ie2被恒流源Tr3控制，故Ie2減小ΔIe，即Ie1與Ie2具有相同的變化量，只是增減方向不同。2、對輸入信號的差進行放大該電路的輸出是以集電極電流（=發(fā)射極電流）的變化量、以集電極電阻上的壓降取出的。ΔIe是由Tr1與Tr2的Vbe的差值決定的，當兩個輸入信號相同時，Tr1與Tr2的Vbe相同，兩者之差為零，因而沒有輸出。當兩個輸入信號不同時，Ie1與Ie2的變化量大小相等、方向相反，因而Vo1與Vo2是振幅相同、相位相反的信號。故差動放大器電路僅對兩個輸入信號的差進行放大,不放大相同的輸入信號，因而可以起到抑制溫漂的作用。3、差動放大器的增益差動放大器的輸入有單端輸入、雙端輸入兩種形式，輸出也有單端輸出、雙端輸出兩種形式。雙端輸出的增益為：單端輸出的的增益為：即單端輸出增益為雙端輸出的一半?？梢姴顒臃糯笃鞯脑鲆媾c單管共射放大的增益相同，增加了一只管子并沒有增大增益，但很好地抑制了溫漂。三、實驗過程1、差動放大器的設(shè)計(1)、確定電源電壓差分輸入電壓Vid≤100mV，放大電路增益≥20dB，即10倍，因為實際增益總小于理論計算值，故將理論計算的增益定位20倍，最大輸出電壓為100mV×20=2V。差動放大器的電源電壓要比最大輸出電壓加上作為恒流源工作的Tr3的發(fā)射極電阻Re3上的壓降的值還要大。如令Re3的壓降為2V,電源電壓在4V以上即可。為了使Tr1、Tr2的基極電壓為0V，去掉輸入側(cè)的耦合電容，使電路簡單化，故采用±5V的雙電源。(2)、確定Tr1、Tr2的工作點Tr1、Tr2的集電極電流一般為0.1至數(shù)毫安。在這里設(shè)為1mA，則恒流源Tr3的發(fā)射極電流設(shè)定在2mA。令Re3上的壓降為2V,電流流過2mA，所以(3)、恒流源的設(shè)計為了使Re3上的壓降為2V,設(shè)Vbe為0.6V，則R2上的壓降為2.6V，所以R1上的壓降為7.4V。為了使Tr3上的基極電流可以忽略，則在R1、R2上流過的電流有必要比基極電流大10倍以上。如果設(shè)β=100，則Tr3的基極電流為所以流過R1、R2的電流為0.2mA。(4)、確定Rc1、Rc2、Re1、Re2由于Tr1、Tr2基極電位被Rb1、Rb2偏置在0V，因此，Ve1=Ve2=-0.6V。如將Rc1、Rc2的壓降設(shè)定在Ve1(Ve2)與正電源的中點附近，就能獲得最大輸出電壓，即Rc1、Rc2的壓降為2.2V。由于集電極電流設(shè)定在1mA，所以增益設(shè)定為20倍，所以可令，Rc1=Rc2=2kΩ，Re1=Re2=51Ω。(5)、確定Rb1、Rb2Rb1、Rb2決定了輸出電阻，也有將Tr1、Tr2的基極電位偏置在0V的作用。取Rb1=Rb2=10kΩ即可。(6)、確定C1、C2C1、C2起到隔直的作用，可取C1=C2=10μF。(7)、確定三極管的型號S9018的參數(shù)符合要求，且頻率特性較好，故三只管子都用S9018。為了很好地抑制溫漂，Tr1、Tr2的參數(shù)應(yīng)嚴格一致，電阻規(guī)格也應(yīng)嚴格一致。表1S9018的特性項目符號規(guī)格單位集電極-基極間電壓25V集電極-發(fā)射極間電壓18V基極-發(fā)射極間電壓4V集電極電流Ic150mA綜上，設(shè)計的差動放大器電路圖如下：圖2差動放大器電路圖[MISSINGIMAGE]表2差動放大器元件清單元件名稱位號型號規(guī)格數(shù)量電阻R136kΩ1電阻R213kΩ1電阻Rb1、R