一种典型的差分放大电路设计与测试
差分放大电路
实验十差分放大电路一、实验目的1、掌握差动放大电路原理与主要技术指标的测试方法。
2、掌握差动放大电路与具有镜像恒流源的差分放大电路的性能差别，明确提高性能的措施。
二、预习要求1．复习差分放大器工作原理及性能分析方法。
2．阅读实验原理，熟悉试验内容及步骤。
3．估算电路图的静态工作点，设各三极管β=30，rbe=1kΩ。
三、实验原理与参考电路1、差分放大电路的特点差分放大电路时模拟电路基本单元电路之一，是直接耦合放大电路的最佳电路形式，具有放差模信号、抑制共模干扰信号和零点漂移的功能。
图4.10.1所示电路，当开关S置于位置“1”时为典型差分放大电路；当开关S置于位置“2”时为镜像恒流源的差分放大电路。
图中三极管T3的；交流等效电阻rce3'远远大于Re，所以，恒流源差分放大电路对共模信号的抑制能力得到大大提高，故具有更高的共模抑制比KCMR。
实验电路采用5G921S型集成双差分对管。
由于制作差分对管的材料、工艺和使用环境相同、所以四只管子技术参数一直很好。
其外引线排列如图4.10.2所以。
1、8脚应接到电路的零电位上。
即使采用在同一基片上制造出阿里的差分对管也不能保证绝对的对称，因此，电路中还没有调零电位器RP1可使三极管T1、T2的集电极静态电流相等。
当放大其输入信号为零时，输出电压也为零。
R1、R2为均值电阻。
当采用平衡输入时，因 R1=R2，且两电阻中间接地，故输入信号能平均分配到T1、T2管发射结上，从而获得差模输入信号。
Re为T1、T2管发射极公共电阻，对其共模干扰信号具有很强的见交流负反馈作用，且Re越大，共模抑制比KCMR越高；Re对差模信号无负反馈作用，不影响差模放大倍数，但具有很强的直流负反馈作用，可稳定T1、T2两管的静态工作点并抑制输出端零点漂移。
电位器为Rp2为静态工作点调整电位器，调节Rp2可改变基准电流IREF，因为VBE3=VBE4、R5=R6，所以T1、T2的工作电流之和为ICQ1+ICQ2=2ICQ1=ICQ3=IREF。
差分对放大器调幅电路设计与性能分析
差分对放大器调幅电路设计与性能分析摘要：本文利用线性时变电路调幅原理，用差分对放大器构成调幅电路，选择元器件、调制信号和载波参数，通过multisim 软件仿真，实现振幅调制信号的输出和分析。
全文共有四个任务，通过搭建单端输出差分对放大器，计算出差分对放大器基本参数为差模输入电阻275i R =Ω，电压放大倍数33k =；利用差分放大器构成的调幅电路输出观察调幅波；通过改变参数实现差分放大器工作在线性区、开关状态和非线性区，观察记录电路参数、已调波的波形和频谱；利用平衡对消技术，改变差分放大器输出为双端输出，对比单端输出有明显的改善。
目录1、搭建单端输出的差分对放大器 .................................................................................. 1 2、线性时变电路调幅..................................................................................................... 3 3、差动放大器工作在线性区、开关状态和非线性区的调幅波 ...................................... 5 4、双端输出差分对放大器调幅 ...................................................................................... 7 参考文献： (9)1、搭建单端输出的差分对放大器实验电路图如下所示，晶体管Q3构成恒流源电路，恒流输出电流为(120.6)/2 5.7I mA =-=；故静态工作点电流为/2 2.85Q I I m A==。
图1.1 Multisim 仿真，输入电压波形和输入电流如下图1.2输入信号频率为5MHz ，振幅为0.1V 。
lm358差分放大电路设计
lm358差分放大电路设计
LM358差分放大电路是一种常用的电路设计，它可以将微小信号放大并转换为可读取的电压信号。
为了设计一个有效的LM358差分放大电路，需要考虑多个因素，包括输入信号源、放大倍数、输入阻抗、输出阻抗等。
首先，输入信号源应该与差分放大电路匹配，并且信号源的输出应该是稳定的，并且具有足够的幅度。
其次，放大倍数应该根据需要进行调整，以确保可读取的电压范围内的最大输出信号不会超出输入信号源的范围。
此外，输入阻抗应该足够高，以避免对信号源的影响，而输出阻抗应该足够低，以避免加载效应。
为了实现这些目标，可以采用一些常见的LM358差分放大电路设计方法，例如使用负反馈电路、添加稳定电容、使用高质量电容和电阻等。
此外，还可以使用仿真工具进行模拟和测试，以确保设计的效果符合要求。
总之，LM358差分放大电路设计是一项重要的任务，需要仔细考虑各种因素，并使用适当的方法和工具进行实现和优化。
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《差分放大电路》课件
电源稳定性测 试：测量差分 放大电路的电 源稳定性，确 保其符合设计
要求
差分放大电路的调试与测试实例
测试目的：验证差分放大电路的性 能和稳定性
测试项目：输入信号、输出信号、 增益、相位、噪声等
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测试方法：使用示波器、信号发生 器等仪器进行测试
测试结果分析：根据测试结果，分 析电路的性能和稳定性，找出存在 的问题并解决。
应用案例1：在 数字音频处理 中的应用，提
高音质
应用案例2：在 数字图像处理 中的应用，提 高图像清晰度
应用案例3：在 数字通信中的 应用，提高通
信质量
应用案例4：在 数字信号处理 中的其他应用， 如信号滤波、
信号放大等
差分放大电路在其他领域中的应用案例
音频信号处理：用于音频信号的放大和滤 波
医疗设备：用于医疗设备的信号放大和滤 波
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差分放大电路的主要特点是具有较 高的共模抑制比和较低的噪声。
差分放大电路的基本结构包括输入 级、中间级和输出级。
差分放大电路的特点
输入信号为 差模信号
具有较高的 共模抑制比
输出信号为 差模信号
具有较高的 增益和带宽
差分放大电路的应用
信号处理：用于处理模拟信号，如 音频、视频等
稳定性优化：通过优化电路参数，提高电路的稳定性，如调整反馈系数、调整电路参数等。
差分放大电路的设计方法
差分放大电路的设计原则
输入阻抗匹配：确保输 入信号不受干扰
输出阻抗匹配：保证输 出信号的稳定性
共模抑制比：提高电路 的抗干扰能力
带宽：满足信号处理需 求
cmos差分放大电路设计
cmos差分放大电路设计摘要：一、引言- 差分放大电路的概念及应用- CMOS 差分放大电路的优势二、CMOS 差分放大电路的设计- 电路构成及工作原理- 关键参数及其影响- 设计流程与方法三、CMOS 差分放大电路的性能分析- 静态工作点- 差分增益与共模抑制比- 频率响应四、CMOS 差分放大电路的优化- 电路结构优化- 参数调整- 实际应用中的考虑因素五、总结- CMOS 差分放大电路的设计要点- 应用前景正文：一、引言差分放大电路是一种广泛应用于模拟电路和通信电路中的基本电路，它能有效地放大差模信号，抑制共模信号，提高系统的可靠性和稳定性。
CMOS 差分放大电路以其低失真、高共模抑制比、宽频带等优点，成为差分放大电路的重要发展方向。
本文将详细介绍CMOS 差分放大电路的设计方法、性能分析和优化策略。
二、CMOS 差分放大电路的设计CMOS 差分放大电路主要由两个输入端、两个输出端和一个电源端组成。
其工作原理是利用CMOS 器件的输入电流和输出电流的差异，实现差模信号的放大。
设计过程中需要关注的关键参数包括：输入失调电压、输入偏置电流、输出电流、电源电压等。
三、CMOS 差分放大电路的性能分析1.静态工作点：静态工作点的选择对电路的性能具有重要影响。
通常情况下，静态工作点应选择在器件的线性工作范围内，以确保电路具有良好的输入和输出特性。
2.差分增益与共模抑制比：差分增益和共模抑制比是衡量差分放大电路性能的重要指标。
设计过程中，应尽量提高差分增益，降低共模抑制比，以提高电路的差模放大能力和抗干扰能力。
3.频率响应：CMOS 差分放大电路的频率响应特性直接影响其放大性能。
设计过程中，需要考虑电路的带宽和阻尼比，以确保电路在所需频率范围内具有良好的性能。
四、CMOS 差分放大电路的优化1.电路结构优化：通过调整电路结构，如采用多级放大、改进电路布局等方法，可以有效提高CMOS 差分放大电路的性能。
恒流源差分放大电路
恒流源差分放大电路1. 介绍恒流源差分放大电路是一种常见的电路设计，用于实现在输入信号变化时输出恒定电流的功能。
该电路由差分放大器和恒流源组成，其结构简单、功耗低、带宽大等特点使其在模拟电路设计中得到广泛应用。
本文将详细探讨恒流源差分放大电路的原理、设计方法以及典型应用场景。
2. 原理恒流源差分放大电路的原理基于差分放大器的工作原理和恒流源的特性。
差分放大器是一种基本的放大电路，具有良好的共模抑制能力和增益稳定性。
恒流源则能够提供稳定的电流输出，使得电路在输入信号变化时输出电流保持不变。
恒流源通常由两个P型或N型晶体管和电流源电路组成，其中晶体管的栅极作为输入端，漏极作为输出端，电流源负责提供稳定的电流。
在差分放大器中，输入信号经过差动放大器的放大作用后，分别与恒流源连接，形成两个输出电流。
这两个输出电流的差值正比于输入信号的差值，而与输入信号的绝对值无关，从而实现了恒定的输出电流。
3. 设计方法恒流源差分放大电路的设计需要考虑多个因素，包括增益、共模抑制比、带宽、电源电压等。
下面将介绍一种常用的设计方法。
3.1 选择差分放大器选择合适的差分放大器是设计恒流源差分放大电路的第一步。
常用的差分放大器包括二极管差分放大器和晶体管差分放大器。
二极管差分放大器具有简单的结构和低功耗的特点，适用于低频电路设计；晶体管差分放大器具有高增益和大带宽的特点，适用于高频电路设计。
3.2 设计恒流源恒流源的设计是恒流源差分放大电路设计的关键。
常用的恒流源包括电流镜、活性负载和电流镜负反馈等。
选择恒流源时需要考虑电流的稳定性、功耗以及制造工艺等因素。
3.3 考虑偏置电路偏置电路用于提供稳定的工作点，使得差分放大器和恒流源能够正常工作。
常用的偏置电路包括电流源、电阻分压、电容耦合等。
选择合适的偏置电路能够提高电路的工作性能。
3.4 调整电路参数根据设计需求和性能指标，对电路参数进行调整。
常用的参数包括电阻、电容、晶体管尺寸等。
一种典型的差分放大电路设计与测试
一种典型的差分放大电路设计与测试姜鹏, 徐科军时间:2011年01月21日来源:微型机与应用2010年第20期字体:关键词:差分输入差分输出放大电路差分信号摘要：简述一种典型的差分输入差分输出放大电路的设计、仿真和测试方法，讨论其设计原理及需要解决的问题。
重点讲述差分滤波器的设计和计算，指出与单端放大电路在设计和测试中的不同之处，并结合实际工作中的经验，就直流信号和交流信号的测试分别给出了一种简易案例。
关键词：差分输入；差分输出；放大电路；差分信号与普通单端放大器相比，差分放大器可以有效抑制输入信号中的共模噪声和地线电平电压浮动对电路的影响，因此，在工业应用中广受青睐。
差分放大器中以仪表放大器应用最为广泛[1]。
随着技术的发展，支持差分输入的ADC、MCU越来越多，由于差分传输能更好地抑制共模干扰，信号传输距离更远，越来越多的场合将使用差分传输。
但是，一般的仪表放大器仅支持单端输出。
因此，采用双运放搭建了一种差分输入差分输出放大电路。
与普通的单端放大电路相比，差分放大电路在设计、分析、仿真和测试中有许多不同之处，而这些知识在一般的模拟电路教材中很少介绍。
1 差分放大电路设计根据被放大信号的不同,可以将差分放大电路分成两种[2]。
一种是直流耦合差分放大电路，其输入端没有隔直电容，可以同时放大直流和交流信号，如图1所示。
另一种是交流耦合差分放大电路，其输入端有隔直电容，用来隔离直流分量，放大信号中的交流成分，如图2所示。
1.1 直流耦合差分放大电路直流耦合差分放大电路由差分比例放大电路、差分滤波器、保护器件和补偿电阻四部分组成。
其输入-输出关系为：式(1)～式(7)中所有加减运算均为矢量相加减，式(7)表明该差分放大电路的差分放大倍数A由电阻R3、R4、R5确定。
该差分放大电路中的滤波器采用了典型差分滤波器的形式，由差模滤波器和共模滤波器组成，主要作用是滤除传感器输出信号高频噪声以及RFI噪声。
假设传感器差模输出阻抗为Rd,共模输出阻抗为Rc，C1与C2的串联等效电容为CS12,则差模滤波器的截止频率fd 由Rd、R1、R2、CS12和C3确定，共模滤波器的截止频率fc由Rc、R1、R2、C1、C2确定。
差分放大电路
03 差分放大电路的分类
电压反馈型差分放大电路
电压反馈型差分放大电路通过电 压负反馈来减小输出电压的幅度，
从而减小了电路的增益。
电压反馈型差分放大电路通常具 有较低的输入阻抗和较高的输出 阻抗，适用于电流驱动能力较弱
的电路。
电压反馈型差分放大电路的优点 是稳定性好，噪声低，适用于信
号源内阻较高的应用场景。
电流反馈型差分放大电路
1
电流反馈型差分放大电路通过电流负反馈来减小 输出电流的幅度，从而减小了电路的增益。
2
电流反馈型差分放大电路通常具有较高的输入阻 抗和较低的输出阻抗，适用于电流驱动能力较强 的电路。
3
电流反馈型差分放大电路的优点是带宽较宽，响 应速度较快，适用于信号源内阻较低的应用场景。
缓冲和驱动
差分放大电路可以作为缓冲器和 驱动器，用于驱动后级电路或传 输线路，提高信号的驱动能力和 传输稳定性。
比较器
差分放大电路可以作为比较器， 用于比较两个电压或电流的大小 关系，常用于触发器、寄存器等 数字逻辑电路中。
在传感器信号处理中的应用
温度传感器信号处理
差分放大电路可以用于放大温度传感器的输 出信号，将微弱的温度变化转换为电信号， 便于后续处理和测量。
差分放大电路的特点
高增益
抑制共模干扰
差分放大电路具有很高的增益，通常在 100dB以上，因此能够将微弱的差分信号 放大到足够大的幅度。
由于差分放大电路只对两个输入信号的差 值进行放大，因此它能够有效地抑制共模 干扰，提高信号的信噪比。
宽频带
利用multisim设计惠斯通电桥差分放大器电路
利用multisim设计惠斯通电桥差分放大器电路1.引言1.1 概述概述部分的内容：概述部分旨在介绍本文的主题，即利用Multisim设计惠斯通电桥差分放大器电路。
在当前电子技术的发展中，电路设计和仿真软件的应用越来越广泛，Multisim作为一款功能强大、易于使用的电路设计工具，被广泛应用于电子教学、科研和工程实践领域。
而惠斯通电桥差分放大器电路作为一种常用的信号放大器电路，具有放大稳定性好、噪声水平低等优点，在传感器信号放大、测量控制系统等领域得到了广泛应用。
本文将重点讨论如何利用Multisim这一工具进行惠斯通电桥差分放大器电路的设计。
在引言部分，首先将简要介绍本文的结构和目的，为读者提供概览。
接着，文章将通过正文部分详细阐述设计的关键要点和步骤，包括电路分析、参数计算和电路优化等内容。
最后，在结论部分对所设计的电路进行总结，并展望未来的发展方向。
通过本文的阅读，读者将能够了解到如何利用Multisim这一工具进行惠斯通电桥差分放大器电路的设计，掌握设计的关键要点，并能够根据实际需求进行电路参数的计算和优化，从而能够更好地应用于实际工程和科研中。
1.2文章结构文章结构部分的内容应该包括对整篇文章的组织结构进行介绍和说明。
下面是一种可能的写法：文章结构本文按照以下结构进行组织。
首先在引言部分进行概述，介绍了设计惠斯通电桥差分放大器电路的目的和意义。
接下来，正文部分将详细介绍设计过程中的两个关键要点。
其中，第一个要点将重点阐述如何使用Multisim软件进行电路设计和仿真，包括电路元件的选取、参数设置以及仿真结果的分析。
第二个要点将着重讲解惠斯通电桥差分放大器电路的原理及其在实际应用中的优势。
最后，结论部分对整个设计过程进行总结，并展望了未来该电路在相关领域中的应用前景。
通过以上结构的设计，本文将全面介绍利用Multisim设计惠斯通电桥差分放大器电路的过程和关键要点，旨在帮助读者更好地了解该电路的原理和应用价值。
有恒流源的差分放大电路
有恒流源的差分放大电路1. 简介有恒流源的差分放大电路是一种常见的电路结构，用于放大差分信号。
它由差分放大器和恒流源组成，能够实现对输入信号的增益放大，并且具有较好的共模抑制能力。
本文将详细介绍有恒流源的差分放大电路的原理、特点以及使用方法。
2. 原理有恒流源的差分放大电路基本原理如下：2.1 差分放大器差分放大器是一种基本电路结构，由两个输入端口（正相位和反相位）和一个输出端口组成。
它能够将两个输入信号的差异进行放大，并输出一个放大后的差异信号。
2.2 恒流源恒流源是一种提供稳定直流电流输出的电路元件。
它能够保持输出电流不随负载变化而改变，并且对温度变化具有较好的稳定性。
2.3 差分放大电路有恒流源的差分放大电路是在传统差分放大器基础上添加了恒流源。
通过控制恒流源提供的电流大小，可以有效地控制差分放大电路的放大倍数和工作点。
3. 特点有恒流源的差分放大电路具有以下特点：3.1 高增益由于恒流源的引入，差分放大电路能够提供较高的增益，使得输入信号得到有效放大。
3.2 良好的共模抑制比恒流源能够保持差分放大器工作在合适的工作点，从而提高共模抑制比。
共模抑制比是衡量差分放大器对共模信号抑制能力的指标，高共模抑制比意味着较低的共模干扰。
3.3 稳定性强恒流源能够保持输出电流稳定，并且对温度变化具有较好的稳定性。
这使得有恒流源的差分放大电路在不同环境条件下都能够稳定工作。
3.4 适用范围广有恒流源的差分放大电路可以应用于各种需要进行差分信号放大和共模抑制的场合。
例如，在音频处理、通信系统和传感器接口等领域都有广泛应用。
4. 使用方法使用有恒流源的差分放大电路时，需要按照以下步骤进行操作：4.1 电路设计根据实际需求，确定差分放大器的增益要求和工作点。
根据增益和工作点确定恒流源的电流大小，并选择合适的恒流源元件。
4.2 电路搭建按照设计要求，将差分放大器和恒流源进行连接。
注意正确连接输入信号和输出信号。
4.3 参数调整根据实际情况，调整差分放大器的增益和工作点。
cmos差分放大电路设计
cmos差分放大电路设计一、CMOS差分放大电路简介1.CMOS技术简介CMOS（互补金属氧化物半导体）技术是一种集成电路制造工艺，它具有低功耗、高噪声抑制比、宽工作电压范围等优点。
在现代电子系统中，CMOS 技术得到了广泛的应用。
2.差分放大电路原理差分放大电路是一种模拟电路，它具有抑制共模干扰、放大差模信号的特点。
其基本原理是利用两个输入信号的差值进行放大，从而得到输出信号。
在实际应用中，差分放大电路常用于传感器信号处理、放大微弱信号等场景。
二、CMOS差分放大电路设计方法1.设计流程设计CMOS差分放大电路主要包括以下几个步骤：（1）确定输入输出信号范围和电源电压（2）选择合适的CMOS工艺（3）设计电路拓扑结构（4）电路参数设计（5）电路仿真与优化2.电路参数选择电路参数选择是影响CMOS差分放大电路性能的关键因素。
主要包括：（1）晶体管宽长比（2）源极电阻和负载电阻（3）电容耦合方式（4）输入输出电阻三、CMOS差分放大电路应用1.放大信号应用CMOS差分放大电路广泛应用于各种电子系统中，如音频放大器、图像传感器信号处理等。
通过差分放大电路，可以有效地抑制共模干扰，提高信号传输质量。
2.传感器信号处理CMOS差分放大电路在传感器信号处理领域具有广泛应用。
例如，在生物传感器、光纤传感器等领域，差分放大电路可以有效地放大微弱信号，提高传感器信号的检测灵敏度。
四、设计实例与仿真分析1.实例设计以下为一个简单的CMOS差分放大电路设计实例：（1）选择CMOS工艺：采用0.18μm CMOS工艺（2）确定输入输出信号范围：0-1V（3）设计电路拓扑结构：采用单级差分放大电路（4）电路参数设计：- 晶体管宽长比：10:1- 源极电阻和负载电阻：10kΩ- 电容耦合方式：采用直流耦合- 输入输出电阻：100Ω2.仿真结果分析利用电路仿真软件对设计的CMOS差分放大电路进行仿真。
仿真结果表明，在输入信号为0.5V时，输出信号为0.995V，增益约为1.99。
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。
差分放大器版图设计
.绪论1.1 差分放大器的概述差分放大器（Differential amplifier ），是能把两个输入电压的差值加以放大的电路，也称差动放大器。
这是一种零点漂移很小的直接耦合放大器，常用于直流放大。
它可以是平衡（术语“平衡”意味着差分）输入和输出，也可以是单端（非平衡）输入和输出，常用来实现平衡与不平衡电路的相互转换，是各种集成电路的一种基本单元。
由两个参数特性相同的晶体管用直接耦合方式构成的放大器。
若两个输入端上分别输入大小相同且相位相同的信号时，输出为零，从而克服零点漂移。
适于作直流放大器。
差分放大器是一种将两个输入端电压的差以一固定增益放大的电子放大器，有时简称为“差放”。
差分放大器通常被用作功率放大器（简称“功放”）和发射极耦合逻辑电路（ECL, Emitter Coupled Logic®输入级。
差分放大器是普通的单端输入放大器的一种推广，只要将差放的一个输入端接地，即可得到单端输入的放大器。
很多系统在差分放大器的一个输入端输入信号，另一个输入端输入反馈信号，从而实现负反馈。
常用于电机或者伺服电机控制，以及信号放大。
在离散电子学中，实现差分放大器的一个常用手段是差动放大，见于多数运算放大器集成电路中的差分电路。
差分放大器可以用晶体三极管（晶体管）或电子管作为它的有源器件。
输出电压u0=u01-u02是晶体管T1和T2集电极输出电压uO1和u02之差。
当T1和T2的输入电压幅度相等但极性相反，即us仁-us2时，差分放大器的增益Kd称差模增益）和单管放大器的增益相等，即Kc Q Rc/re式中Rc=Rc仁Rc2,re 是晶体管的射极电阻。
通常re很小，因而Kd较大。
当us仁us2即两输入电压的幅度与极性均相等时，放大器的输出u0 应等于零,增益也等于零。
实际放大电路不可能完全对称，因而这时还有一定的增益。
这种增益称为共模增益，记为Ka在实际应用中，温度变化和电源电压不稳等因素对放大作用的影响，等效于每个晶体管的输入端产生了一个漂移电压。
差分放大电路的实验方案探究
差分放大电路的实验方案探究一、实验目的1.熟悉差分放大电路的原理和构成；2.了解差分放大电路的工作特性；3.掌握差分放大电路的实验测试方法。
二、实验原理差分放大电路是一种电路，它主要由两个放大电路组成，分别称为“正”和“负”放大电路。
它们的输入信号是相反的，但是输出信号是相同的，因此可以抵消外界噪声的影响。
差分放大电路的输出电压与输入电压的差值有关，因此它可以用来放大微小的差值信号。
三、实验准备1.电路板一块；2.放大器一个；3.电阻一些；4.电容一些；5.双极型晶体管一些；6.电源一个；7.万用表一个；8.频率计一个。
四、实验步骤1.用电路板把放大器、电阻、电容和双极型晶体管组装成差分放大电路；2.将电源供电，用万用表测量输入、输出电压；3.用频率计测量输入、输出频率；4.改变放大器的工作电流，观察输入、输出电压和频率的变化；5.用万用表测量放大器的增益；6.用万用表测量放大器的负载阻抗；7.用万用表测量放大器的输入阻抗；8.用万用表测量放大器的输出阻抗；9.用万用表测量放大器的噪声比；10.用万用表测量放大器的输出电压和输入电压的比值；11.用万用表测量放大器的输出频率和输入频率的比值。
五、实验结论通过上述实验，可以得出以下结论：1.差分放大电路的输出电压与输入电压的差值有关；2.改变放大器的工作电流，可以改变输入、输出电压和频率；3.放大器的增益、负载阻抗、输入阻抗、输出阻抗、噪声比和输出电压和输入电压的比值都可以通过实验测量；4.放大器的输出频率和输入频率的比值可以通过实验测量。
放大电路设计与测试实验报告
放大电路设计与测试实验报告多级放大电路的设计与测试电子工程学院一、实验目的1、理解多级直接耦合放大电路的工作原理与设计方法2、熟悉并熟悉设计高增益的多级直接耦合放大电路的方法3、掌握多级放大器性能指标的测试方法4、掌握在放大电路中引入负反馈的方法二、实验预习与思考1、多级放大电路的耦合方式有哪些？分别有什么特点？2、采用直接偶尔方式，每级放大器的工作点会逐渐提高，最终导致电路无法正常工作，如何从电路结构上解决这个问题？3、设计任务和要求（1）基本要求用给定的三极管2SC1815(NPN)，2SA1015(PNP)设计多级放大器，已知VCC=+12V,-VEE=-12V，要求设计差分放大器恒流源的射极电流IEQ3=1，1、5mA，第二级放大射极电流IEQ4=2，3mA；差分放大器的单端输入单端输出不是真电压增益至少大于10倍，主放大器的不失真电压增益不小于100倍；双端输入电阻大于10kΩ，输出电阻小于10Ω，并保证输入级和输出级的直流点位为零。
设计并仿真实现。
三、实验原理直耦式多级放大电路的主要涉及任务是模仿运算放大器OP07的等效内部结构，简化部分电路，采用差分输入，共射放大，互补输出等结构形式，设计出一个电压增益足够高的多级放大器，可对小信号进行不失真的放大。
1、输入级电路的输入级是采用NPN型晶体管的恒流源式差动放大电路。
差动放大电路在直流放大中零点漂移很小，它常用作多级直流放大电路的前置级，用以放大微笑的直流信号或交流信号。
典型的差动放大电路采用的工作组态是双端输入，双端输出。
放大电路两边对称，两晶体管型号、特性一致，各对应电阻阻值相同，电路的共模抑制比很高，利于抗干扰。
该电路作为多级放大电路的输入级时，采用vi1单端输入，uo1的单端输出的工作组态。
计算静态工作点：差动放大电路的双端是对称的，此处令T1，T2的相关射级、集电极电流参数为IEQ1=IEQ2=IEQ，ICQ1=ICQ2=ICQ。
带调零电位器的恒流源长尾差分放大电路
带调零电位器的恒流源长尾差分放大电路一、引言在电子电路中，差分放大器是一种常用的电路结构，它可以将输入信号的差值放大，并且在一些应用中可以提供良好的抗干扰能力和共模抑制比。
在实际应用中，为了提高差分放大器的性能，常常将其与电流源相结合，形成恒流源长尾差分放大电路。
本文将介绍带调零电位器的恒流源长尾差分放大电路的原理和设计。
二、恒流源长尾差分放大电路的原理2.1 长尾差分放大电路长尾差分放大电路由两个输入端和一个输出端组成。
输入端分别接入两个信号源，并通过差分放大器的共模抑制比高的特性，将差分信号放大。
长尾差分放大电路的工作原理比较简单，当两个输入端的电压不相等时，输出端会输出差分信号的放大值。
2.2 恒流源恒流源是为了保证差分放大器正常工作而提供的一个稳定的电流源。
恒流源可以使得输入信号的放大线性度更高，并且提供了一定的驱动能力。
常见的恒流源有电流镜、差动放大器等。
2.3 调零电位器调零电位器是为了使得恒流源长尾差分放大电路的差分输入电平相等而设置的。
通过调节调零电位器可以使得放大电路的静态工作点恰好处于设计要求的范围内。
三、带调零电位器的恒流源长尾差分放大电路的设计3.1 选择合适的差分放大器芯片选择一款具有良好性能的差分放大器芯片是设计带调零电位器的恒流源长尾差分放大电路的首要任务。
芯片的特性应包括高共模抑制比、低失调电压和漂移、合适的增益带宽积等。
常用的差分放大器芯片有LM741、OPA211等。
3.2 设计恒流源电路选择合适的恒流源电路并确定电流源的电流大小。
常用的电流源电路有电流镜电路和差动放大器电路。
在设计恒流源电路时，要考虑电流源的稳定性和温度漂移等因素，确保电流源的输出稳定。
3.3 设计调零电位器电路调零电位器电路一般采用电位器和电压源组成。
通过调节电位器的阻值可以使差分输入电平相等，从而实现静态工作点的调整。
在设计调零电位器电路时，要考虑调零范围和调零精度等因素。
3.4 连接差分放大器、恒流源和调零电位器将差分放大器芯片、恒流源电路和调零电位器电路等按照设计要求连接起来。
运算放大器差分输入电路设计
运算放大器差分输入电路设计运算放大器差分输入电路是一种常用的电路设计，用于信号放大和差分输入信号的放大。
本文将详细介绍运算放大器差分输入电路的设计原理、电路结构和特点。
一、设计原理差分输入电路是指通过两个输入信号引入放大器的电路。
运算放大器是一种差分放大器，具有高放大倍数、高输入阻抗和低输出阻抗的特点。
差分输入电路可以将两个输入信号的差值放大，其差分模式增益可以达到很高，而共模模式增益非常低。
因此，差分输入电路可以消除共模干扰，提高系统的抗干扰能力。
二、电路结构运算放大器差分输入电路由两个输入电阻和运算放大器组成。
输入电阻用于限制输入信号的电流，保持输入电流的稳定性。
运算放大器通常采用差分放大器结构，由输入差动对、差动放大电路和输出级组成。
输入差动对由两个晶体管Q1和Q2组成，其基极分别接入两个输入端IN+和IN-。
差动放大电路通过放大输入信号的差值，形成差分放大的作用。
输出级根据需要选择不同的电路结构，如共射、共基等。
三、设计步骤1.确定设计指标：根据实际需求确定差分输入电路的放大倍数、带宽、输入电阻和输出电阻等指标。
2.选择运算放大器：根据设计指标选择适合的运算放大器。
常用的运算放大器有通用型运算放大器、精密型运算放大器和高速型运算放大器等。
根据实际需求选择合适的运算放大器。
3.计算电阻值：根据输入电流和输入电压，计算输入电阻的取值。
输入电阻的取值决定了输入信号的电流和电压之间的关系。
4.选择合适的电阻：根据计算得到的电阻值，选择合适的电阻。
电阻的选择要考虑功率、精度和稳定性等因素。
5.进行电路布局：将运算放大器、输入电阻和输出级进行布局，满足电路的连接要求。
6.进行电路仿真：通过电路仿真软件进行电路仿真，验证差分输入电路的性能和稳定性。
7.调试电路：根据仿真结果调试电路，使差分输入电路达到设计要求。
8.进行性能测试：通过实际测试，验证差分输入电路的性能，如放大倍数、带宽和输入输出阻抗等。
四、特点1.高放大倍数：差分输入电路利用运算放大器的差分放大特性，可以获得很高的放大倍数。
一种运算放大器电路设计
一种运算放大器电路设计如何设计一种运算放大器电路。
一、简介运算放大器（operational amplifier，简称Op-Amp）是一种高增益、直流耦合的差分放大器电路。
它是现代电子设备中的关键组件，被广泛应用于信号放大、滤波、波形整形、模拟运算等领域。
本文将针对一种运算放大器电路的设计进行详细介绍和解析。
二、电路要求我们需要设计一种运算放大器电路，满足以下要求：1. 输入电压范围：±10V2. 增益：1000V/V3. 输入电阻：1MΩ4. 输出电阻：100Ω三、电路设计步骤1. 选择适当的运放芯片根据设计要求，我们需要选择一个适用的运放芯片。
常见的运放芯片有LM741、TL071等。
由于输入电压范围较大，我们选择TL071芯片。
2. 输入电路设计根据要求，输入电路的输入电阻应为1MΩ。
为了满足这一要求，我们以非反相输入端为例，设计一个基准电位器电路。
将电位器连接到非反相输入端，电位器两端接地，调节电位器的滑动片位置，使得输入电阻等于1MΩ。
3. 反相输入端接地运放电路的反相输入端非常接近地电位，即大部分情况下可以视作接地。
因此，将反相输入端接地的设计可以简化电路结构，提高整体稳定性。
4. 反馈电阻设计根据增益的要求，我们可以选择一个合适的反馈电阻。
根据运放的运算放大性质，我们可以利用反馈电阻来控制放大倍数。
根据增益公式A = -Rf/R1，我们可以选择Rf=100kΩ，R1=100Ω。
5. 输出电阻设计根据要求，输出电阻应为100Ω。
由于运放的输出电阻较小，一般远小于要求的输出电阻，因此无需特别设计输出电阻。
6. 供电电源设计运算放大器的工作电源一般为双极性直流电源。
根据芯片规格书，我们可以选择±12V的双极电源供电。
7. 连接线和电源线的布线一般情况下，要求输入电缆、反馈电缆和功率电缆分开布线，以避免相互干扰。
四、测试与验证完成电路设计后，我们需要进行测试和验证。
首先，我们可以将输入信号接入电路，观察输出信号的放大倍数是否符合设计要求。
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一种典型的差分放大电路设计与测试
2011-01-12 10:12:26 来源：21ic
关键字：放大电路共模运放差分放大器低通滤波器保护器件失调电压输入偏置电流温度漂移寄生电感
摘要：简述一种典型的差分输入差分输出放大电路的设计、仿真和测试方法，讨论其设计原理及需要解决的问题。
重点讲述差分滤波器的设计和计算，指出与单端放大电路在设计和测试中的不同之处，并结合实际工作中的经验，就直流信号和交流信号的测试分别给出了一种简易案例。
与普通单端放大器相比，差分放大器可以有效抑制输入信号中的共模噪声和地线电平电压浮动对电路的影响，因此，在工业应用中广受青睐。
差分放大器中以仪表放大器应用最为广泛。
随着技术的发展，支持差分输入的ADC、MCU 越来越多，由于差分传输能更好地抑制共模干扰，信号传输距离更远，越来越多的场合将使用差分传输。
但是，一般的仪表放大器仅支持单端输出。
因此，采用双运放搭建了一种差分输入差分输出放大电路。
与普通的单端放大电路相比，差分放大电路在设计、分析、仿真和测试中有许多不同之处，而这些知识在一般的模拟电路教材中很少介绍。
1 差分放大电路设计
根据被放大信号的不同, 可以将差分放大电路分成两种。
一种是直流耦合差分放大电路，其输入端没有隔直电容，可以同时放大直流和交流信号，如图1 所示。
另一种是交流耦合差分放大电路，其输入端有隔直电容，用来隔离直流分量，放大信号中的交流成分，如图2 所示。
直流耦合差分放大电路
交流耦合差分放大电路
1.1 直流耦合差分放大电路
直流耦合差分放大电路由差分比例放大电路、差分滤波器、保护器件和补偿电阻四部分组成。
其输入-输出关系为：
当信号频率较低时, 电容C1、C2、C3 的容抗很大，差分放大电路的输入阻抗很高，若运放工作在线性放大区，则根据虚短和虚断定理，可得:
将式(3) 、式(4) 代入式(1) 和式(2) ，可得:
假设A 为差分放大电路的差分放大倍数, 则由式(5) 、式(6) 可得:
式(1)～式(7) 中所有加减运算均为矢量相加减，式(7)表明该差分放大电路的差分放大倍数A 由电阻R3、R4、R5 确定。
该差分放大电路中的滤波器采用了典型差分滤波器的形式，由差模滤波器和共模滤波器组成，主要作用是滤除传感器输出信号高频噪声以及RFI 噪声。
假设传感器差模输出阻抗为Rd, 共模输出阻抗为Rc，C1 与C2的串联等效电容为CS12, 则差模滤波器的截止频率fd由Rd、R1、R2、CS12和C3 确定，共模滤波器的截止频率fc由Rc、R1、R2、C1、C2 确定。
由于传感器信号传输线较长，其寄生电感与放大器输入电容容易组成LC 谐振电路, 产生过冲和振荡，为此，在信号线上串联小电阻R1、R2 作为补偿电阻，以减小或消除振荡。
图1 中，电容C4、C5 分别与电阻R3、R5 组成一阶低通滤波器，抑制放大器噪声；电阻R6、R7对运放进行环内补偿，增加运放带容性负载的能力；BAT54S 作为保护器件加在放大器输入端, 防止静电放电以及输入电压超出运放最大输入电压范围而损坏运算放大器。
1.2 交流耦合差分放大电路
交流耦合差分放大电路如图2 所示。
电容C9、C10、C11 的值远小于电容C7、C8 的
值，因此，电容C9、C10、C11 对图2 中高通滤波器的影响可以忽略，从而可得共模高通滤波器的截止频率fHPc。
假设电容C7 与C8 的串联等效电容为CS78，则差模高通滤波器的截止fHPd频率为:
电阻R10、R11 为运放提供偏置电压并为运放偏置电流提供流通路径。
2 差分放大电路仿真
在完成电路设计后，采用Multisim 仿真软件对电路进行仿真，以检验电路结构是否合理、器件选择是否恰当、滤波器截止频率设计是否正确等。
仿真电路原理图如图3 所示。
表1 所示为虚拟信号发生器XFG1 参数设置，表2 所示为虚拟示波器XSC1 各通道交流信号测量结果以及XBP1 波特图仿真结果。
表2 XSC1 和XBP1 仿真结果。
XFG1 参数设置
表2 XSC1 和XBP1 仿真结果。
XSC1 和XBP1 仿真结果
假设图3 中3、4、9 处的交流信号峰峰值电压分别为V3、V4、V9，则由式(5) 可得：
由表2 结果和式(12) 可知，差分比例放大部分的设计是正确的。
由图3、式(9) 和表2 结果可知，共模滤波器的设计是正确的。
仿真电路原理图
假设一阶RC 低通滤波器通带电压增益为A0，则其幅频响应可以用式(13) 表示。
式中，ω为信号角频率，ωc为差分滤波器截止角频率。
表3 所示为不同频率信号的仿真结果。
由图3、式(8) 、式(13) 和表3 结果可知，差模滤波器的设计是正确的。
表3 不同频率信号的衰减情况
不同频率信号的衰减情况
3 差分放大电路测试
以直流耦合放大电路为例简要说明测试方法和步骤，测试框图如图4 所示。
差分输入电压由YOKOGAWACA100 系列小型校验仪产生，差分输出电压由四位半精度的VC9806 + 系列数字万用表测量得出。
注意，为了使运放工作在线性放大区，需要给运放提供适当的偏置电压[ 8]。
表4 所示为CA100 输出不同电压时VC9806+ 的测试结果，结果表明直流
耦合放大电路的差分比例放大倍数约为21。
直流信号放大测试框图
直流耦合通道交流信号测试框图
在直流电压上叠加交流信号，测试交流信号放大、差分滤波器的设计是否正确。
测试框图如图5 所示。
输入信号由Fluke282 多信道信号发生器产生，输出信号由Tek DPO 4054 示波器测量得出。
由于Fluke 282 信号发生器的输出直流偏置电压受输出交流信号幅值的影响，当交流信号的幅值越小时，直流偏置电压越低，此时，运放共模抑制比很低，而且可能超出运放共模输入电压范围。
因此，采用如下方法：Fluke 282 输出两路同相位正弦波信号，信道1 信号加在a 端，参数设置为1000 mVpp ，10 Hz，2.50 V 偏置电压，0°主模式；信道2 信号加在b 端，参数设置为900 mVpp ，10 Hz，2.50 V 偏置电压，0°从模式。
示波器测量结果如表5 所示, 其中CH1、CH2、CH3 、CH4 分别测量TP1、TP2、TP7 、TP8 处交流信号峰峰值电压和相位，设置CH1 相位为0°。
表5 直流耦合通道交流信号测试结果
直流耦合通道交流信号测试结果
由表5 可知，VTP1=980.0 mV，VTP2=880.9 mV, 带入式(5) 和式(6) ，可得VTP7 =1971 mV，VTP8 =-100.1 mV，其中VTP1、VTP2、VTP7、VTP8的值均为矢量值。
表5 所示峰峰值测量结果表明交流信号的放大是正确的。
表6 所示为不同频率时，a、b、TP1、TP2 处测试结果，结果显示通过差分滤波，实际信号衰减稍大于理论值，这是由信号发生器输出阻抗及电路板寄生电容引起的。
表6 不同频率时a、b、TP1、TP2 处测量结果
不同频率时a、b、TP1、TP2 处测量结果
交流耦合差分放大电路测试方法与交流信号测试方法相似，但是，由于电阻容差、运放输入偏置电流、失调电压及隔直电容漏电流等因素的影响，差分输出端存在一定直流电压差，这与仿真的结果是不同的。
该差分放大电路可以看成两路单端同相放大电路的合成。
但是，差分放大电路放大差分信号，抑制共模信号；两路输出信号之间存在相位差。
因此，采用单端探头测量差分放大电路时，需要同时考虑信号的幅值和相位，以便计算和分析。
使用双运放搭成的具有仪表放大器输入结构的差分输入差分输出放大电路能有效抑制电路温度漂移、零点漂移和共模噪声。
在没有差分探头时，使用单端探头对差分放大电路进行测试，并计算输入通道信号失量差和输出通道信号矢量差来验证差分信号的放大，具有较好的实用价值。