增益可调的差动放大器设计(吉首大学论文设计)
差动放大电路课程设计
差动放大电路课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解差动放大电路的基本原理，掌握其组成部分及功能。
2. 学生能够掌握差动放大电路的静态工作点分析方法，并运用数学表达式进行计算。
3. 学生能够解释差动放大电路的共模抑制比和差模增益的概念，并分析其对电路性能的影响。
技能目标：1. 学生能够设计简单的差动放大电路，并运用仿真软件进行电路测试。
2. 学生能够运用所学知识，解决实际电路中差动放大电路的相关问题。
3. 学生通过小组讨论、分析电路图，提高团队协作能力和问题解决能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对电子技术的兴趣，激发创新意识，提高学习积极性。
2. 学生通过学习差动放大电路，认识到电子技术在实际应用中的重要性，增强社会责任感。
3. 学生在学习过程中，培养严谨、踏实的科学态度，树立正确的价值观。
课程性质：本课程为电子技术基础课程，以理论教学和实践操作相结合的方式进行。
学生特点：学生为高中二年级学生，具备一定的电子技术基础知识和电路分析能力。
教学要求：注重理论与实践相结合，提高学生的动手能力和实际问题解决能力。
通过分解课程目标，使学生在学习过程中逐步达成预期学习成果，为后续课程打下坚实基础。
二、教学内容本章节教学内容围绕差动放大电路的基本原理、电路分析及实际应用展开。
具体安排如下：1. 差动放大电路基本原理：- 简介差动放大电路的定义、特点及应用场景。
- 介绍差动放大电路的组成部分，包括两个输入端、两个输出端和反馈网络。
2. 电路分析：- 静态工作点分析：讲解差动放大电路静态工作点的计算方法，引导学生运用数学表达式进行计算。
- 动态分析：介绍差动放大电路的共模抑制比和差模增益，分析其对电路性能的影响。
3. 实际应用：- 介绍差动放大电路在实际电路中的应用，如传感器信号放大、音频放大等。
- 引导学生运用所学知识，设计简单的差动放大电路。
4. 教学大纲：- 第一课时：差动放大电路基本原理及组成部分介绍。
增益可调差动放大器的设计(特别版)
说明：这篇课题设计是小酒花生为陈姐特别制作!如果需要可以进行修改，若觉得不是很满意，那么自己可以设计更好的；倘有不妥之处，还请多多指正，谢谢！！！增益可调差动放大器的设计与仿真物理信息学院08电科二班XXX20081030XX摘要：本课题设计利用增益可调放大器uA709芯片为设计核心，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）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：UA709LM709CN ORCAD一﹑课题背景：近年来随着计算机和互联网的迅速发展和普及，多媒体信息的高速传输呈现飞速增长的趋势。
放大器作为集成电路的一种重要的组成部分是国内外研究的热点。
目前集成放大器的研究主要集中在多级运放的补偿、宽带高速运放、满足专用放大器的特殊结构和提高通用放大器指标的方法等这几个方向。
但是可调增益放大器的研究国外开展较多，国内目前已有少量关于可调增益放大器的研究，主要是基于CMOS工艺的可调增益放大器的设计放大。
宽带放大器在光纤通信、电子战设备及微波仪表等方面应用越来越广泛。
这些系统一般要求放大器具有增益可调、宽频带、低噪音、工艺稳定等特点。
可调增益放大器是一种通过改变电路某一参对量对放大器增益进行调节的放大器，广泛应用于无线通讯、医疗设备、助听器、磁盘驱动等领域。
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，而且能有效的减小由于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。
增益可控射频放大器设计报告
2015年全国大学生电子设计竞赛增益可控射频放大器2015年8月15日摘要 (3)1. 系统方案 (3)1.1直流稳压电源的选择 (3)1.2前级放大模块 (4)1.3增益控制模块 (5)1.4中间级放大模块 (5)1.5后级功率放大模块 (6)2. 系统理论分析与计算 (6)2.1三级放大电路的分析 (6)2.1.1前级放大电路 (6)2.1.2中间级放大电路 (6)2.1.3后级功率放大电路 (6)2.2增益分配和调节的计算 (6)2.2.1增益分配 (6)2.2.2增益调节 (7)3电路与程序设计 (7)3.1电路的设计 (7)3.1.1系统总体框图 (7)4测试方案与测试结果 (7)4.1测试方案 (8)4.1.1硬件测试 (8)4.2测试条件与仪器 (8)4.3测试结果及分析 (8)4.3.1测试结果（数据） (8)4.3.2测试分析与结论 (8)摘要本设计采用了四级放大，电源使用LM2596S将外接的12V电压源转换为+5V的电源，另通过TPS60400将+5V电源转换为-5V电源，这样就为整个电路提供了正负5V的电源了。
第一级采用900MHz带宽的LMH6609MA,完成初级放大，第二级采用VCA821ID进行可程序控制的增益放大，第三级依旧采用LMH6609MA，第四级采用三级管3904和3906构成的互补输出级电路实现功率放大，以带动50欧姆的负载。
其中，利用程控芯片VCA821ID，在电路中实现了0~60dB 的增益可调。
测试电路时看出，当输入信号幅值为20mV时，从10MHz 的频率开始，一直测试到200MHz的频率，输出波形比较清晰，无明显失真。
在75MHz~108MHz频率范围内增益波动比较小，小于2dB,在60MHz~130MHz内，波形的幅值变化比较平缓，60MHz与130MHz这两个临界点与最大值的衰减小于-3dB。
同时能够实现0~40dB的增益控制，绝对误差较小。
毕业设计--增益可自动变换的放大器设计
增益可自动变换的放大器设计一、设计要求1、放大器增益可在1倍→2倍→3倍→4倍四档间巡回切换，切换频率为1赫兹。
2、能够对任意一种增益进行选择和保持（演示：控制某个增益保持时间为4秒）。
二、设计方案1、方案图：2、功能说明：此电路由电源电路，时钟脉冲产生电路，具有延时功能的脉冲产生、反相电路、计数电路、译码驱动电路、数码显示电路、具有选择功能的电路、电阻网络以及放大电路九部分组成。
增益可自动变换的放大器是通过以下方式来实现其功能的：时钟脉冲产生电路控制增益的切换频率，并通过计数电路对某一种增益进行选择；具有延时功能的脉冲产生电路通过对计数电路使能端的控制达到对某一种增益保持的目的；通过译码驱动显示电路显示不同的放大倍数；通过计数电路输出的信号控制具有选择功能的电路来实现不同反馈电阻的接入，从而实现了不同增益范围的切换。
三、电路设计与分析1、时钟脉冲产生电路、具有延时功能的脉冲产生电路及反向电路该部分电路的核心器件是555定时器，其中，时钟脉冲产生电路是由555定时器组成的多谐震荡器，具有延时功能的脉冲产生电路是由555定时器组成的单稳态触发器。
其具体电路如下：图一时钟脉冲产生电路图二具有延时功能的脉冲产生电路及反向电路555定时器（又称时基电路）是一个模拟与数字混合型的集成电路。
按其工艺分双极型和CMOS型两类，其应用非常广泛。
2、555定时器的组成和功能图1—1是555定时器内部组成框图。
它主要由两个高精度电压比较器A1、A2，一个RS触发器，一个放电三极管和三个5KΩ电阻的分压器而构成。
3、555定时器的应用如图所示的时钟脉冲产生电路是用555定时器组成的多谐震荡器，其工作波形如下所示：计算公式如下：输出高电平时间tpL=RP1C2ln2≈0.7RP1C2输出低电平时间tpH=（R2+RP1）C2ln2≈0.7（R2+RP1）C2振荡周期f=1/ tpL+tpH≈1.43/ （R2+RP1）C2由以上计算公式可知：通过确定电阻阻值及电容容值和调节电位器RP1可以实现频率为1赫兹的时钟脉冲输出。
可调增益宽带放大器的设计与制作
毕业创新设计论文奖---可调增益宽带放大器设计与制作(2009-06-29 17:20:25)转载标签：分类：设计作品宽带放大器pcb功率放大电路emc杂谈可调增益宽带放大器的设计与制作贾永福*指导教师：方允（广东工业大学物理与光电工程学院，广州，510006）摘要：本设计用高速电压反馈型运放OPA642组建前级跟随器以提高系统的输入阻抗，AD603构建两级可控增益放大，后接LM6361组成功率放大电路，并采用了多种PCB与电磁兼容技术。
当输入正弦信号电压20mV，实测输出6.48V左右，-3dB带宽5KHz～7MHz，最大不失真输出电压有效值达12.6V。
电路工作稳定，增益线性可调，噪声低。
关键词：宽带放大器电磁兼容增益可调评阅人评语：整体设计科学合理，所选核心器件具有良好的频率特性。
采用了AD603有源增益控制，提高了电路的稳定性；运用了电磁兼容EMC技术，确保电路抗干扰能力强，较有新意。
电路具有良好的高频特性。
整个设计构思严谨，层次分明，电路结构简单。
（评阅人：熊建文教授）1 宽带放大器设计背景近年来随着计算机和互联网的迅速普及，多媒体信息的高速传输呈现飞速增长的趋势。
宽带放大器在光纤通信、电子战设备及微波仪表等方面应用越来越广泛[1]。
这些系统一般要求放大器具有增益可调、宽频带、低噪声、工作稳定等特点[2]。
要同时满足这些性能指标，对电路设计提出了很高的要求，尤其是高频PCB和电磁兼容的设计要求。
2 整体设计思路本设计要在保证输入/输出电压动态范围的前提下，同时兼顾增益与带宽的要求[3]，输入阻抗可以采用电压跟随器。
从带宽和带内增益可调和起伏要求来看，不能采用谐振电压放大器，而必须采用多级高阶有源带通滤波放大器，AD603为单通道、低噪声、增益变化范围连续可调的可控增益放大器。
从噪声性能要求来看，还必须选择低噪声器件及良好的电磁兼容设计。
从稳定性要求来看，末级大信号放大电路还必须采用适当深度的电压串联负反馈放大器，可以采用高速集成功率放大器。
差动放大器分析与设计
实验报告实验名称差动放大器分析与设计班级学号姓名成绩差动放大器分析与设计一、实验目的（1）通过使用Multisim来仿真电路，测试如图3所示的差分放大电路的静态工作点、差模电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。
（2）加深对差分放大电路工作原理的理解。
（3）通过仿真，体会差分放大电路对温漂的抑制作用。
二、实验步骤（1）请对该电路进行直流工作点分析,进而判断电路的工作状态。
（2）请利用软件提供的电流表测出电流源提供给差放的静态工作电流。
（3）请利用软件提供的各种测量仪表测出该电路的输入、输出电阻。
（4）请利用软件提供的各种测量仪表测出该电路的单端出差模放大倍数。
（5）请利用软件提供的各种测量仪表测出该电路的幅频、相频特性曲线。
（6）请利用交流分析功能给出该电路的幅频、相频特性曲线。
（7）请利用温度扫描功能给出工作温度从0℃变化到100℃时，输出波形的变化。
(8)根据前面得到的静态工作点，请设计一单管共射电路（图4给出了一种可行的电路图，可以作为参考），使其工作点和图3电路的静态工作点一样。
利用温度扫描功能，给出单管共射电路工作温度从0℃变化到100℃时，输出波形的变化。
图4 图5（9）请对图5的电路进行仿真，并测出差模电压放大倍数（输出为R5的电压）。
三、实验要求（1）根据直流工作点分析的结果，说明该电路的工作状态。
其中，V(7)=-10.82734mV，V(4)=9.75860mV，V(1)=-648.12169mV。
对此数据分析，可知：U C=9.759V U B=-0.0108V U E=-0.6481VU BE=U B-U E=-0.0108+0.6481=0.6373VU CE=U C-U E=9.759+0.6481=10.4071VI B=10.83uA I C=2241uAβ=I CI B =224110.83=206.9由于发射结正偏，集电结反偏，故推断，该NPN型三极管工作在放大区。
增益可调的差动放大器设计与仿真
增益可调差动放大器的设计与仿真摘要： 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 流相 等， 两管 的集点 极电 位也 相等 ，所 以输 出电压 Uo=UC1-UC2=0。
温度上升时，两管电流均增加，则集电极电位均下降， 由于它们处于同一温度环境，因此两管的电流和电压变化量均相等，其输出电压仍然为零。
运算放大器 LM709 系列是一个单片机的运算放大器在-通用的应用往往。
操作 completely 指定范围内的电压的普遍使用对于这些设备。
设计,除了提供高偏移电压增益、消除都和偏置电流。
毛皮声，B类输出级给大输出能力用最小的功率消耗。
外部元件用于频率补偿放大器。
虽然单位增益补偿网络无条件地指定将使放大器。
稳定反馈配置、补偿可以量身定做,以适合高频性能优化为任何增益设定选用 UA709 芯片用 ORCAD 软件模拟仿和真增益可调差动放大器电路。
增益可调差动放大器的设计与仿真
增益可调差动放大器的设计与仿真摘 要：本课题设计利用增益可调放大器 uA709 芯片为设计核心，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 Protues 等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；Protues ；放大器；增益可调一﹑课题背景近年来随着计算机和互联网的迅速发展和普及，多媒体信息的高速传输呈现迅速增长的趋势。
放大器作为集成电路的一种重要的组成部分是国内外研究的热点。
目前集成放大器的研究主要集中在多级运放的补偿、宽带高速运放、满足专用放大器的特殊结构和提高通用放大器指标的方法等这几个方向。
但是可调增益放大器的研究国外开展较多，国内目前已有少量关于可调增益放大器的研究，主要是基于CMOS 工艺的可调增益放大器的设计放大。
宽带放大器在光纤通信、电子战设备及微波仪表等方面应用越来越广泛。
这些系统一般要求放大器具有增益可调、宽频带、低噪音、工艺稳定等特点。
可调增益放大器是一种通过改变电路某一参对量对放大器增益进行调节的放大器，广泛应用于无线通讯、医疗设备、助听器、磁盘驱动等领域。
二、电路介绍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 流相 等， 两管 的集点 极电 位也 相等 ，所 以输出电压 Uo=UC1-UC2=0。
增益可控宽带放大电路的设计论文正文
1引言放大电路是模拟电子电路中最常用、最基本的一种典型电路。
无论日常使用的收音机、电视机、或者精密的测量仪表和复杂的自动控制系统等，其中一般都有各种各样不同类型的放大电路。
可见，放大电路是应用十分广泛的模拟电路。
平时我们讨论的模拟信号运算电路、信号处理电路以及波形发生电路等，实质上都是在放大的基础上发展、演变而得到的，因此说，放大电路是最基本的模拟电路。
随着微电子技术、计算机网络技术和通信技术等行业的迅速发展，自动增益控制电路越来越被人们熟知并且广泛的应用到各个领域当中。
自动增益控制线路，简称AGC线路，A是AUTO（自动），G是GAIN（增益），C是CONTROL（控制）。
它是输出限幅装置的一种，是利用线性放大和压缩放大的有效组合对输出信号进行调整。
当输入信号较弱时，线性放大电路工作，保证输出声信号的强度；当输入信号强度达到一定程度时，启动压缩放大线路，使声输出幅度降低，满足了对输入信号进行衰减的需要。
也就是说，AGC功能可以通过改变输入输出压缩比例自动控制增益的幅度，扩大了接收机的接收范围，它能够在输入信号幅度变化很大的情况下，使输出信号幅度保持恒定或仅在较小范围内变化，不至于因为输入信号太小而无法正常工作，也不至于因为输入信号太大而使接收机发生饱和或堵塞。
在电路设计中，这种线路被大量的运用，从尖端的雷达技术到日常的广播电视系统，自动增益控制无疑很好的解决了各种技术中存在的信号强度问题。
目前，实现自动增益控制的手段有很多，在本文中，主要研究的是如何以放大器来实现自动增益控制的目的，也就是自动增益控制放大器。
2方案论证与比较2.1增益控制部分方案一：原理框图如图2.1所示，场效应管工作在可变电阻区，输出信号取自电阻与场效应管与对'V的分压。
采用场效应管作AGC控制可以达到很高的频率和很低的噪声，但温度、电源等的漂移将会引起分压比的变化,采用这种方案很难实现增益的精确控制和长时间稳定。
图2.1 方案一示意图方案二：采用可编程放大器的思想，将输入的交流信号作为高速D/A的基准电压，这时的D/A作为一个程控衰减器。
增益可自动变换的放大器设计报告
项目名称：增益可自动变换的放大器设计报告1、设计任务和要求（1）设计任务设计一个增益可自动变换的直流放大器。
（2）设计要求●要求当输入电压为0—1V时，放大3倍；为1—2V时，放大2倍；为2—3V时，放大1倍；为3V以上时，放大0.5倍；●通过数码管显示当前放大电路的放大倍数，用0、1、2、3分别表示0.5、1、2、3倍。
●采用±5V电源供电。
●根据上述要求选定设计方案，写出详细的设计过程；●利用Multisim软件设计电路并仿真，画出一套完整的设计电路图2、系统组成框图增益可自动变换的直流放大器电路的总体系统框图如下图所示。
它是由输入电压译码电路、电压放大电路、数码管显示电路3部分构成的。
3、主要单元电路设计（见电路原理图）（1）输入电压译码电路:此单元电路采用三个电压比较器对输入信号进行编码，电压比较器标准电压分别为3V、2V、1V，电压比较器对应输入电压输出编码为: C B A （74LS138）[0—1V] 0 0 0[1—2V] 1 0 0[2—3V] 1 1 0[3V以上] 1 1 1（2）电压放大电路:此单元电路整体是一个反向放大电路，其中用到控制模拟开关4066，用以根据74LS138对输入电压的译码选择不同运放反馈电阻，从而实现对不同电压放大相应倍数的选择。
（3）数码管显示电路：（74LS138）C B A 1 2 3 4（数码管管脚）[0—1V] 0 0 0 0 0 1 1 （放大3倍，显示3）[1—2V] 1 0 0 0 0 1 0 （放大2倍，显示2）[2—3V] 1 1 0 0 0 0 1 （放大1倍，显示1）[3V以上] 1 1 1 0 0 0 0 （放大0.5倍，显示0）由真值表画出卡诺图：求数码管管脚3、4所接电路的逻辑表达式管脚3：LED3= B管脚4：LED4=C B A + C B A 由此做出数码管显示电路：4、电路原理图。
测量放大器的设计与实现的毕业设计论文
测量放大器的设计姓名院系专业年级学号 2指导教师年月日独创声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。
尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。
此声明的法律后果由本人承担。
作者签名：年月日毕业论文（设计）使用授权声明本人完全了解关于收集、保存、使用毕业论文（设计）的规定。
本人愿意按照学校要求提交论文（设计）的印刷本和电子版，同意学校保存论文（设计）的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存论文（设计）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布论文（设计）的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。
（保密论文在解密后遵守此规定）论文作者（签名）：年月日姓名性别男学院年级学号题目测量放大器的设计课题来源教师推荐课题类别应用研究选题意义（包括科学意义和应用前景，研究概况，水平和发展趋势，列出主要参考文献目录）：测量放大器是一种高增益、直流耦合放大器，它具有差分输入、高输入阻抗和高共摸抑制比等特点，因此得到广泛的应用。
在工业自动控制等领域中，常需要对远离运放的多路信号进行测量，由于信号远离运放，两者地电位不统一，不可避免地长存在长线干扰和传输网络阻抗不对称引入的误差。
为了抑制干扰，运放通常采用差动输入方式，对微弱信号放大一定的倍数,内置计权网络的低噪声高增益。
但是由于远程电路传输分析复杂，通常只给出理想情况下放大器的差模增益，而难以给出其在非理想情况下的共模抑制比表达式。
几乎现阶段每个完整的电子产品中都离不开放大器,而放大器性能的提高对电子产品的功能起着重要的决定作用，所以精密运算放大器是未来发展的重大方向。
主要参考文献：[1].《模拟电子技术基础》，吴友宇主编，清华大学出版社，2009[2].《新型集成电路的应用-电子技术基础课程设计》，梁宗善主编，华中科技大学出版社[3].《电子线路设计•实验•测试》第三版，谢自美主编，华中科技大学出版社[4].实用单元电路及其应用，黄继昌、张海贵，人民邮电出版社[5].《模拟电子电路基础》，王卫东、江晓安，西安电子科技大学出版社，2003[6].《电路与电子简明教程》，王槐斌、吴建国、周国平，华中科技大学出版社，2006[7].《电子技术基础课程设计》，孙梅生等编著，高等教育出版社研究主要内容和预期结果（说明具体研究内容和拟解决的关键问题，预期结果和形式，如在理论上解决哪些问题及其价值，或应用的可能性及效果）：首先要了解方案的设计与论证，其次要掌握设计原理及主要电路的参数计算，最后仿真分析。
一种高增益CMOS全差分运算放大器的设计
邮局订阅号：82-946360元/年技术创新电子设计《PLC 技术应用200例》您的论文得到两院院士关注一种高增益CMOS 全差分运算放大器的设计Design of a High-gain CMOS Fully Differential Operational Amplifier(江南大学)李杨先顾晓峰浦寿杰LI Yang-xian GU Xiao-feng PU Shou-jie摘要:设计了一种用在高精度音频Σ-ΔA/D 转换器中的高增益CMOS 全差分运算放大器。
该运算放大器采用了套筒式共源共栅结构和开关电容共模反馈电路。
通过分析和优化电路性能参数,实现了高增益和低功耗。
采用SMIC 0.35μm CMOS 工艺,经Spectre 仿真验证,电路在3.3V 电源电压和2.6pF 负载电容条件下,单位增益带宽为110MHz,开环直流电压增益达76dB,功耗为1.4mW 。
关键词:运算放大器;套筒式共源共栅;高增益;A/D 转换器中图分类号:TN402文献标识码:AAbstract:A high -gain CMOS fully differential operational amplifier has been designed for the application to high -resolution audio Σ-ΔA/D converters.The telescopic cascade structure and the switched capacitor common -mode feedback circuit were adopted in this operational amplifier.High gain and low power dissipation were achieved by analyzing and optimizing the circuit parameters.The Spectre simulation using SMIC 0.35μm CMOS process shows that,with 3.3V power voltage and 2.6pF capacitor load,the circuit has a unity-gain bandwidth of 110MHz,an open-loop gain of 76dB and a power dissipation of 1.4mW.Key words:Operational amplifier;Telescopic cascade;High-gain;A/D converter文章编号:1008-0570(2009)10-2-0207-031引言运算放大器作为模拟系统和混合信号系统中的一个重要电路单元,广泛应用于数/模与模/数转换器、有源滤波器、波形发生器和视频放大器等各种电路中。
差动放大器的设计电子技术课程设计
目录摘要 (1)第一章.设计方案 (2)1.1实验目的 (2)1.2实验原理 (2)1.31实验内容 (4)第二章.电路功能仿真分析 (4)2.1交流分析 (5)2.2.傅里叶分析 (6)第三章实验总结结 (10)第四章致谢 (12)第五章参考文献 (13)摘要【摘要内容】在我们日常生活和科学研究等工作中，常常会遇到放大电路。
这些放大电路的形式不通，性能指标也不同，使用的元器件也不相同，但它们都是用来进行信号的放大，其基本工作原理都是一样的。
在这些放大电路中，单管放大电路时构成各种复杂电路的基本单元。
本文以几个简单的放大电路为例，介绍放大电路的组成原理、工作原理、性能指标及计算方法。
本着从简单到复杂的分析思想逐步对电路进行剖析，化整为零，化零为整分析电路的工作原理和各个放大登记的输入输出电阻和静态工作点。
通过这次设计的思考和查阅资料我不仅对放大电路有了深一层的认识还对功率放大器有了更深的学习。
通过此次研究加深在放大电路上的理解，使其在工作学习中运用的更加熟练。
【关键词】：放大电路原理；多级放大电路的概述；运行参数，放大倍数，静态工作点，输入、输出电阻；有源负载型差动放大器1.1实验目的：静态工作点分析对差分放大电路的放大倍数，频率响应，个元件的参数对电路的影响进行分析，并分析交流对电路的影响，及对电路进行傅里叶分析。
1.2实验原理图1为有源负载型差动放大器原理图。
由于双端输出形式的差动放大器具有很高的共模抑制比CMRR，因此利用镜像恒流源作为差分对管Q1与Q2的有源负载，实现栓端输出形式的单端化，以便与下级系统的连接。
如图1所示的有源负载型差分放大器使用Q3Q4、Q5Q6、Q7Q8三对镜像恒流源。
参考电压R1决定参考电流ｉR数值，镜像恒流源Q3Q4、Q5Q6以ｉR作为参考，分别提供差分对管Q1Q2的静态工作点电流2ＲCQ以及负载ＲL的静态工作点。
图1.2 有源负载型差动放大器有源负载有源负载由镜像电流源Q7Q78组成，晶体管Q9代替了连接Q7基极与集电极之间的短路线，在R6=R7时，Q9连接方式能够显著减少短路线形式对Q7集电极电流的分流，使ｉc1与ｉc8更接近。
差动放大器的设计
差动放大器的设计一、任务布置安装与调试差动放大器电路，并对其电压放大倍数、共模抑制比进行测量与分析。
二、任务咨询及相关知识点学习图3-17是差动放大器的基本结构。
它由两个元件参数相同的基本共射放大电路组成。
当开关K 拨向左边时，构成典型的差动放大器。
其中RP 为调零电位器，RE 为两管共用的发射极电阻，它对共模信号有较强的负反馈作用。
图3-17 差动放大器电路当开关K 拨向右边时，构成具有恒流源的差动放大器。
它用晶体管恒流源代替发射极电阻RE ，可以进一步提高差动放大器抑制共模信号能力。
1、静态工作点的估算开关K 拨向左边时，构成典型的差动放大电路，其静态为： I E ≈EBEEE R U U (认为U B1=U B2≈0)I C1＝I C2＝21I E 当开关拨向右边时，构成具有恒流源电路的差动放大器。
其静态为：I C3≈I E3≈3212)(E BEEE cc R U U U R R R -++I C1＝I C1＝21I C32、差模电压放大倍数和共模电压放大倍数当差动放大器的射极电阻R E 足够大，或采用恒流源电路时，差模电压放大倍数A d 由输出端方式决定，而与输入方式无关。
差模输入双端输出R L ＝∞，R P 在中心位置A d ＝iU Uo∆∆=Pbe B CR r R R )1(21ββ+++差模输入单端输出 A d1=d i C A U U 211=∆∆ A d2＝d i C A U U 212-=∆∆当输入共模信号时，若为单端输出，则有A C1＝A C2＝ECE P be B CiC R R R R r R R U U 2)221)(1(1-≈++++-=∆∆ββ 若为双端输出，在理想情况下A C ＝0=∆∆iOU U 实际上由于元件不可能完全对称因此A C 也不会绝对等于零。
3、共模抑制比CMRR为了表征差动放大器对有用信号(差模信号)的放大作用和对共模信号的抑制能力，通常用一个综合指标来衡量，即共模抑制比：CMRR ＝｜c d A A ｜ 或 CMRR ＝20 Log ｜cdA A ｜(dB) 差动放大器的输入信号可采用直流信号也可用交流信号。
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增益可调的差动放大器设计
方案设计：
（一）交流电路连接图如下：
<1>利用交流电源作为
增益可调差动放大器的输入端
（如右图①可调增益放大器
实际电路图）
<2>上图为交流源U1=U2=5V时，（交流线性扫描）输出电压Uo的结果图
<3>下图为交流源U1=U2=5V时，（交流对数扫描）输出电压Uo的结果图
<4>上图为交流源U1=U2=5V时，（交流线性扫描）电压增益Ao的结果图
<5>下图为交流源U1=U2=5V时，（交流对数扫描）电压增益Ao的结果图
<6>下图为交流源U1=5V,U2=10V时，（交流线性扫描）输出电压Uo的结果图
<7>下图为交流源U1=5V,U2=10V时，（交流对数扫描）输出电压Uo的结果图
<8>上图②为交流源U1=5V,U2=10V时，（交流线性扫描）电压增益Ao的结果图
<9>下图③为交流源U1=5V,U2=10V时，（交流对数扫描）电压增益Ao的结果图
（二）直流电路连接图如下：
增益可调差动放大器的输入端
（如右图①可调增益放大器
实际电路图）
<2>下图为直流源U1=U2=5V时，（瞬态扫描）输出电压Uo的结果图
<3>下图为直流源U1=U2=5V时，（瞬态扫描）电压增益Ao的结果图
<4>下图为直流源U1=U2=5V时，（瞬态扫描）输出电压Uo的结果图
<5>下图为直流源U1=5V,U2=10V时，（瞬态扫描）电压增益Ao的结果图
（三）公式的推导
由以上电路图可知：设流过R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7分别为I1、I2、I3、I4、I5、I6、I7。
理想条件下：有I1=I3，11R Un U −=3R Ua Un −且I2=I4，22R Up U −=5R Ub Up −联立以上式子和Un=Up，可得：
Ua-Ub=10(U1-U2)
又I3=I5+I6且3R Ua Un −=Rp R Ub Ua +−+7
R Uo Ua −又I7=I4+I5且
5R Ub Up −+Rp R Ub Ua +−=8R Ub 联立以上式子,且R1=R2=R4=R6=1K,R3=R5=R7=R8=Rp=10k
可得：Uo=11
420(U2-U1)而U1=U2=5V,那么Uo 应该为零。
可实际情况，由实验测得的数据：
<1>交流分析中,Uo=87.113pv
<2>瞬态分析中,Uo=396.475nv
这些数据非常接近零，却不等于零。
而当U1=5V，U2=10V 时
<1>交流分析中,电压增益Ao 不为零（是变化的，最终趋向于零）；
<2>瞬态分析中,电压增益Ao 不为零（是变化的，最终趋向于零）。
此电路，输入电阻不高，差动放大器的增益与电位器的阻值呈非线性关系。
在实际应用中，此电路的运放可选uA709,在uA709的1脚和8脚之间要接R1和C1组成的串联相位补偿电路；为了防止电路的振荡，在5脚和6脚之间要加补偿电容C2。
也可以用uA709TC,MC709C,BG709CP,TD709CN,7F709CDE 等代替uA709。
此电路说明：
实际和理想还是有差距的，理想必须和实际相结合才有意义，
即实践是检验真理的唯一标准！！！
附：参考资料
物理信息学院
08电科二班
张衡伏2008103013。