恒流源差分放大电路

天水师范学院

TIANSHUINORMALUNIVERSITY

《模拟电子技术基础》

《模拟电路综合设计》

设计报告

题目：恒流源差分放大电路

学院：电子信息与电气工程学院

专业：电子信息工程

班级： 1 6级电信一班

姓名：秦汉柱

学号：20161060132

指导老师：刘秉科

2017 年12月30日

目录

一、设计目的 (3)

二、实验预习与思考 (3)

三、恒流源 (3)

1、恒流源的作用 (3)

2、恒流源的分类 (4)

四、差分放大电路 (4)

五、设计原理 (4)

1、电路组成 (4)

1、第一级差分放大电路 (5)

3、第二级共射极放大电路 (6)

4、第三级功率放大器 (7)

六、仪器与元器件 (7)

七、测试方法 (8)

八、仪器表的操作使用 (9)

八、电路焊接及调试过程分析 (10)

（1）、电路焊接 (10)

（2）、电路调试及输出 (10)

九、设计总结和体会 (11)

(1)设计总结 (11)

（2）心得体会 (11)

一、设计目的

1、加深对差分放大电路的工作原理、分析方法的理解与掌握；

2、学习具有恒流源差分放大电路的测试方法；

3、了解恒流源在差分放大电路中的作用；

二、实验预习与思考

1、恒流源的作用？常见的恒流源有哪几种？

2、差分放大电路的电路组成、工作原理、主要指标理解及计算？

3、设计任务和要求？

（1）、基本要求

预设一个具有恒流源的单端输入—单端输出差分放大器。+UCC=+6V，UEE=-6V。

（2）、扩展要求

电路要有创新

三、恒流源

1、恒流源的作用

由于普通差分电路存在温度漂移问题,引进长尾电路,也就是在差分对管发射极接入电阻RE,这个电阻对于共模信号（温度上升、下降引起的）有负反馈作用,因为温度上升时IC1,IC2同时上升,产生的增量发射极电流在其上面产生压降,使三极管UBE1、UBE2下降,IB1、IB2下降使IC1、IC2下降.对于差模信号没有负反馈作用.因为IC1增加多少,IC2就减少多少.

恒流源式差分电路其实就是把RE换成一个三极管恒流源,由于恒流源稳定电流的作用更强,效果比RE更好,也不需要把电源电压弄的很高.（长尾电路为了效果好,往往要加大RE的数值,但是也要提高电源电压）

2、恒流源的分类

镜像电流源、微电流源、高输出阻抗电流源、比例电流源

本设计用比例电流源作重点介绍：在镜像电流源的基础上，在VT1、VT2的发射极分别入两个电阻R1和R2，即可组成比例电流源。由于VT1、VT2是做在同一硅片上的两个相邻的三极管，因此可以认为UBE1≈IE2R2，则IE1R1≈IE2R2如果两管的基极电流可以忽略，由上式可得

可见两个三极管的集电极电流之比近似与发射极电阻的阻值成反比，故称为比例电流源。以上两种电流源的共同缺点是，当直流电源VCC变化时，输出电流IC2几乎按同样的规律活动，因此不适用于直流电源在大范围内变化的集成运放。此外，若输入级要求微安级的偏置电流，则所有电阻将达兆欧级，在集成电路中无法实现。

四、差分放大电路

（1）、差分放大电路的基本形式有三种：基本形式、长尾式和恒流源式

（2）、差分放大电路的输入输出接法有四种：双端输入、双端输出，双端输入、单端输出，单端输入、双端输出，单端输入、单端输出。

五、设计原理

1、电路组成

该电路为一个三级电路，

第一级为单端输入-单端输出差分放大电路，其中T1、T2是差分放

大对管，T3、T4对管和R1、R2、R3构成恒流源。

第二级由晶体管T5、T6、电阻R6组成共射极放大电路。

第三级由晶体管T7、T8和二极管D1、D2组成甲乙类双电源互补对

称功率放大电路作为整个电路的输出级。

1、第一级差分放大电路

差分放大电路广泛地应用于模拟集成电路中，它具有很高的共模抑制比。诸如由电源波动、温度变化等外界干扰都会引起工作点不稳定，它们都可以看做是一种共模信号。差分放大电路能抑制共模信号的放大，对上述变化有良好的适应性，使电路有较高的稳定度。电路中的恒流源作为电路的有源负载电阻可提高差模电压放大倍数，同时减小共模电压放大倍数；

单端输入电路小信号等效电路如图

主要技术指标的计算

（1）、静态时，Vi1=0，由Vcc、-Vee、R1、T3和R2决定电路的基准电流IREF,即

IREF=Vcc+Vee−VBE3

R1+R2

由于VBE3=VBE4，所以电流源电源的电流

IO=IE4=IE3R2 R3

(2)、当输入端加入差模电压Vid时，Vi1=Vid,T1电流增加，T2电流减小，可以写出

i1=IO/2+id

i2=IO/2-id

（3）、差模电压的增益

在电路中，令Vi1=Vid,Vi2=0,图中r0为实际电流源的动态输出电阻，其阻值一般很大，容易满足r0>>re的条件，这样可认为r0支路相

当于开路，输入信号电压vid近似地均匀分在两管的输入回路上，图中体现了射极耦合的作用，差模电压增益即

Avd=V0

Vid

=−

βRc

rbe

接入负载时

Avd=β(R // Rc）

2rbe

（4）、共模电压增益

双端输出的共模电压增益等于0

单端输出的共模电压增益表示两个集电极任一端对地的共模输出电压与共模输入电压之比可得即

Avc1=Voc

=

−βRc

Avc1=-Rc/2r0

由式看出，r0越大，电流源I0越接近理想情况，Avc1越小，说明抑制共模信号的能力越强。放大电路的性能越好。

（5）、共模抑制比

K CMR=Avd

=

β∗r O

K CMR越大，抑制零漂能力越强

单端输出时的总输出电压V O1=A vd1V id（1+Vic

K CMR V id

）

3、第二级共射极放大电路

共射极放大电路是电流负反馈工作点稳定电路，它的放大能力可达到几十到几百倍，频率响应在几十赫兹到上千赫兹范围。不论是单级或多级放大器它的基本任务是相同得，就是对信号给予不失真的，稳定的放大。ui直接加在三极管T的基极和发射极之间，引起基极电流iB作相应的变化。通过三极管VT的电流放大作用，VT的集电极电流iC也将变化。iC的变化引起V的集电极和发射极之间的电压uCE变化。实现了电压放大作用。