两级运算放大器

两级运算放大器实验报告

一、实验名称：两级运算放大器

二、实验目的：

1.熟悉掌握Orcad captureCIS的使用方法以及常见的仿真方法和参数设置。

2.利用Orcad captureCIS设计两级运算放大器，并完成要求功能。

3.掌握运算放大器中的增益、带宽、输出摆幅、压摆率、速率、噪声等各个参数之间的折中调试。

三、实验步骤：

（一）参数要求：

1.电源电压VCC=

2.7V.

2.CL=10pF.

3.增益Ad>80dB.

4.增益带宽积GW>5M.

5.共模电压输入范围ICMR=1~2V.

6.共模抑制比CMRR>70dB.

7.输出电压摆幅>2V.

8.diss<1mW.

9.SR>10V/us

（二）实验步骤及数据：

（1）由参数要求，共模电压输入范围为1~2V，电源电压为2.7V，Pdiss<1mW，由这些参数以及相位余度要为60度，由相应的公式估算出来，电路如图所示：

如电路所示，为一个差分输入级与共源放大器组成，采用了密勒补偿，按照计算步骤确定各个元件参数之后，下边进行仿真验证与调试。

（2）交流仿真验证增益带宽是否满足，仿真结果如图所示：

如图结果，增益Av=82dB，增益带宽积GW=6.6M，相位裕度有42度，满足要求，并且还有一定的余量。

（3）交流仿真验证共模电压输入范围ICMR与共模抑制比CMRR是否满足要求，仿真电路如图所示：

1、在仿真验证CMRR之前，先做了一个增益随共模输入电压的变化曲线，大致了解共模电压输入范围，结果如图所示：

如图所示，增益在大于80dB时，共模电压输入范围为0.96V~2.66V，能达到要求，且还有余量。

2、现在仿真验证一下CMRR随共模电压的变化曲线，需要更改仿真电路图，更改的电路图如图所示：

如图所示，由于要同时产生差模放大与共模放大，所以复制一个电路出来用以产生共模放大输出，仿真结果如图所示：

由仿真结果可以看出，在增益大于80dB时，共模电压输入范围为0.56V~2.65V，由此得出的参数满足要求，且有一定余量。

仿真验证共模抑制比CMRR是否满足要求，仿真电路与上图相同，结果如图所示：

如图为共模抑制比CMRR的仿真曲线，有曲线可以看出CMRR为89dB，远超出要求参数，满足要求。

(4)验证电压输出摆幅，需要更改电路，得到输出电压随差模输入电压的变化曲线，更改后的电路如图：

用此电路进行DC扫描，观察输出电压随差模输入电压的曲线，结果如图：

如图所示，最小输出电压为0.27V，最大输出电压为2.4V，所以得到输出电压摆幅为2.13V，满足设计参数要求，且有余量。

四、心得体会：

通过这次实验，掌握了Orcad Capture CIS的使用，及使用它调节静态工作点，确定宽长比，以及利用软件分析某一变量随一参数改变的曲线关系，从而得到需要设定的值。还有交流仿真，及其参数设定。一定程度上掌握了放大器的这种关系，同时，自己对实验中出现问题的分析和处理能力得到了很大的提高。