2 两级放大电路原理图的绘制

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两级阻容耦合级间电压串联负反馈放大电路设计

课程设计题目：两级阻容耦合级间电压串联负反馈放大电路设计学生姓名：学号：院系：专业班级：指导教师姓名及职称：起止时间：课程设计评分：两级阻容耦合级间电压串联负反馈放大电路设计1.两级阻容耦合级间电压串联负反馈放大电路概述：把几个单级放大电路连接起来，使信号逐级得到放大，在输出获得必要的电压幅值或足够的功率。

由几个单级放大电路连接起来的电路称为多级放大电路。

在多级放大电路中，每两个单级放大电路之间的连接方式叫耦合；如耦合电路是采用电阻、电容进行耦合，则叫做“阻容耦合”。

阻容耦合交流放大电路是低频放大电路中应用得最多、最为常见的电路。

其特点是各级静态工作点互不影响，不适合传送缓慢变化信号。

而在两级阻容耦合放大器电路的基础上，加接一个反馈电阻，使得负反馈电路中的反馈量取自输出电压，若反馈信号为电压量，与输入电压求差而获得净输入电压，则引入电压串联负反馈。

2.两级阻容耦合级间电压串联负反馈放大电路设计2.1两级阻容耦合级间电压串联负反馈放大电路原理图图1两级阻容耦合级间电压串联负反馈放大电路原理图2.2静态工作点设置分析两级阻容耦合放大电路的总电压放大倍数为21u u u A A A =其中，第一级放大电路的电压放大倍数为11121)1(E be i CSu R r R R A +++-=ββ可作为第一级放大电路的外接负载，第二级放大电路的输入电阻为])1(//[//R 222W 627E be i R r R R R β+++=）（设V U BEQ 7.0=，所以第一级放大电路中，KR R r R R R R r R R A V R R R I U U AI R U U I U R R R R U be W i beLu C c CEQ C BEB EQ cc W BQ 8.1302)1(32.10)543(m 14v4.2212c =≈+=-==++-==≈-==++≈β所以晶体管V 1和V 2的输入电阻分别为11126)1(300EQ be I r β++≈ 22226)1(300EQ be Ir β++=10uF图2 仿真电路图在Ui=0的情况，接上电源，调节电位器R13和R12，使得Ic1=1.0mA ，Ic2=1.5mA图3 Ic1电流值图4 Ic2电流值然后用万用表测量各级的电位图5 1C 极电位 1B 极电位 1E 电位图6 2C 极电位 2B 极电位 2E 极电位2.3 测量基本放大器的性能指标和动态分析（1）不连接反馈网络，输入kHz f 1=、mV U i 5=的正弦信号，并且接入负载Ω=k R L .5，测量输出电压Uo ，计算u A 、i R 、o R图7输入kHz f 1=、mV U i 5=的正弦信号仿真电路数据如图8图8输入与输出电压的有效值如图9所示图9 输入电压Ui 输出电压Uo Us所以放大的倍数533003.0≈==i o u U A 输入电阻=-=s is ii R u u u R 9.27Ωk 输出电阻Ω==k R R o 3.38 （2）接入R c =12k 电阻和C=10uf 电容的负反馈后，输入kHz f 1=、mV U i 5=的正弦信号，并且接入负载Ω=k R L .5，测量输出电压Uo ，计算u AR110k¦¸R220k¦¸R31.8k¦¸R4100¦¸R51k¦¸R610k¦¸R715k¦¸R83.3k¦¸R91.2k¦¸R1112k¦¸V112 V 0XMM1XMM3XSC1ABExt Trig++__+_XFG1R105.1k¦¸J2AKey = A 12Q12N3904Q22N3904R1250k¦¸Key=A 83%1R13100k¦¸Key=A 94%7R1451¦¸C610uF C7100uFC810uFC910uF C10100uF9C110uFXMM2XMM41113R151k¦¸XMM6205XMM715XMM88XMM910XMM1018XMM111917XMM124XMM531422图10 接入负反馈的仿真电路图输入与输出的有效值如图11所示图11 输入电压Ui 输出电压Uo所以放大的倍数933.3≈==i o u U A 同过仿真数据得出，当接入反馈网络后，电压的放大倍数减小，但放大倍数的稳定性得到提高，波形失真程度小。

两级阻容耦合放大电路

两级阻容耦合放大电路一、实验目的（一）学习两级阻容耦合放大电路静态工作点的调整方法。

（二）学习两级阻容耦合放大电压放大倍数的测量方法。

（三）学习放大电路频率性的测量方法。

二、知识要点（一）多级放大器有三种耦合方式，即直接耦合、阻容耦合、变压器耦合。

本实验讨论阻容耦合。

（二）多级放大器的主要参数 1、电压放大倍数在多级放大器中，由于各级之间是串联起来的，后一级的输入电阻是前一级的负载，所以多级放大器的总电压放大倍数等于各级放大器倍数乘积，即vn v v v A •A =A A ••L L 21本实验讨论两极放大器。

注意：各级的放大倍数已考虑前后级的相互影响，两级阻容耦合放大器中1111-be 'L v r R β=A ×，2222-be 'L v r R β=A ×由于 212121'1i C i C i C L +r R r R =//r =R R ×，L C L C L C L +R R R R =//R =R R 222'2×222be2222r b be b b be i +R r R =//R =r r ×，22212221122B B B B B B b +R R R R =//R =R R ×通常由于 b be R r <<2及cT i R r <<2 ，所以有1111be be b i r //r =R r ≈，2222≈be be b i r //r =R r2221'1be i i C L r r //r =R R ≈≈所以，1'221221221-()-(be L be 'L be be v v v r R ββr R βr r βA =A A =•=•2、输入输出电阻两级放大器输入电阻就是第一级（输入级）的输入电阻，即1be111≈//R be b i i r r =R R >两级放大器输出电阻就是第二级（输出级）的输出电阻，即cn n =R =R R 00 即 2200c =R =R R3、频率响应特性放大器在低频或高频时，放大器的信号达不到预期的要求，而造成放大器低频或高频时的放大性能变差。

两级放大电路实验报告

两级放大电路实验报告实验目的，通过实验，掌握两级放大电路的基本原理和特性，加深对电子电路的理解。

实验原理，两级放大电路由两级放大器级联组成，第一级为前置放大器，第二级为输出放大器。

前置放大器起放大微弱信号的作用，输出放大器则进一步放大信号并驱动负载。

实验步骤：1. 按照电路图连接电路，注意电路连接的正确性。

2. 接通电源，调节电源电压至所需数值。

3. 接通示波器，观察输入输出信号波形。

4. 测量电路中各点的电压值，并记录下来。

5. 对电路进行调试，观察输出波形的变化。

实验数据：1. 输入信号频率，1kHz。

2. 输入信号幅度，100mV。

3. 输出信号幅度，2V。

4. 输入电阻，10kΩ。

5. 输出电阻，1kΩ。

实验结果分析：通过本次实验，我们成功搭建了两级放大电路，并且观察到了输入输出信号的放大效果。

在实验过程中，我们发现输入信号的频率和幅度对输出信号的影响较大，频率过高或过低时会导致输出信号失真，幅度过大或过小时也会影响输出信号的质量。

此外，我们还发现了前置放大器和输出放大器的工作特性，前置放大器能够放大微弱的输入信号，而输出放大器则能够将信号进一步放大并驱动负载。

实验总结：通过本次实验，我们深入理解了两级放大电路的工作原理和特性，掌握了搭建和调试电路的方法，提高了实际操作能力。

在今后的学习和工作中，我们将更加熟练地运用电子电路知识，为自己的专业发展打下坚实的基础。

实验存在的问题与改进方案：在本次实验中，我们发现了一些问题，如输入输出信号的失真、电路连接的不稳定等。

为了解决这些问题，我们可以进一步优化电路连接，提高电路的稳定性，同时也可以尝试使用不同的元器件，以获得更好的实验效果。

实验延伸：在今后的学习和工作中，我们可以进一步深入研究两级放大电路的设计原理和应用，探索更多的电子电路知识，为自己的专业发展做好准备。

通过本次实验，我们不仅增加了对电子电路的实际操作经验，还加深了对电子电路原理的理解，为今后的学习和工作打下了坚实的基础。

模拟集成电路设计——两级全差分高增益放大器设计_2

全差分高增益放大器的设计一、设计产品名称全差分高增益放大器二、设计目的1.掌握模拟集成电路的基本设计流程；2.掌握Cadence基本使用方法；3.学习模拟集成电路版图的设计要点；4.培养分析、解决问题的综合能力；5.掌握模拟集成电路的仿真方法；6.熟悉设计验证流程方法。

三、设计内容全差分高增益放大器（Full-differential OTA）是一种非常典型的模拟IP, 在各类模拟信号链路、ADC.模拟滤波器等重要模拟电路中应用广泛, 是模拟IC 设计人员必需掌握的一种基础性IP 设计。

采用华大九天Aether 全定制IC 设计平台及其自带的0.18um PDK, 设计一款全差分高增益放大器电路, 完成电路图设计、前仿真、Layout 设计和物理验证（DRC&LVS）。

考虑以下OTA 架构：图1 OTA架构四、电路设计思路模拟集成电路的设计分为前端与后端, 设计流程可以分为明确性能要求、选择电路结构、计算器件参数、原理图绘制、前仿真、版图绘制、DRC设计规则检查、LVS版图与电路图一致性检查、寄生参数提取及后仿真、流片测试。

本次实验使用基于华大九天Aether 全定制IC 设计平台及其自带的0.18um PDK, 实现模拟集成电路全差分高增益放大器的全流程设计与仿真。

（1）性能指标:需要验证三种PVT Corner:a) 电源电压1.8V, 温度27℃, corner 为TT；b) 电源电压1.6V, 温度80℃, corner 为SS；c) 电源电压2.0V, 温度-40℃, corner 为FF；要求各Corner 下开环技术指标（含Cload=10fF）:①放大器开环DC 增益Av0≥90dB；②0dB 带宽BW0≥500MHz；③相位裕度Phase Margin≥50°。

④DC 抑制比PSRR-0≥60dB, （3*2=6 分）⑤10MHz 时抑制比PSRR-10M≥45dB。

学位论文—模拟电子技术报告--两级阻容耦合放大电路的设计与调试

模拟电子技术课程设计报告题目：两级阻容耦合放大电路的设计与调试学院电气工程学院专业班级12级电气3班学生姓名指导教师同组组员提交日期 2014年03月 07日电气工程学院专业课程设计评阅表学生姓名学生学号201230088063同组队员专业班级12电气3班题目名称两级阻容耦合放大电路的设计与调试一、学生自我总结二、指导教师评定目录目录一、设计目的 (5)二、设计要求和设计指标 (5)三、设计内容 (5)3.1.内容简介 (5)3.2.电路原理 (6)3.3参数确定 (7)3.4具体仿真电路 (7)3.5仿真结果与分析 (8)3.5.1设计要求 (8)3.5.2.技术指标 (8)3.5.3功能仿真及仿真图 (8)3.5.4. 测试电压 (9)3.5.5.频率失真图 (9)3.5.6.输出波形图 (10)3.5.7频响特性 (10)四、本设计改进建议 (4)五、总结（感想和心得等 (11)六、主要参考文献 (11)附录 (12)一、设计目的1.能够较全面地巩固和应用“模拟电子技术”课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌握电路设计的全过程（设计-仿真-PCB板制作-调试安装）。

2.能合理、灵活地应用分立元件或标准集成电路芯片实现规定的电路。

3. 培养独立思考、独立准备资料、独立设计规定功能的模拟电子系统的能力。

4.培养独立设计能力，熟悉EAD工具的使用，比如EWB（现在为Multisim系列）（仿真分析）及Protel（原理图和PCB版图的制作）等。

5.培养书写综合设计实验报告的能力。

二、设计要求和设计指标1.设计要求：1.根据性能指标要求，确定电路及器件型号，计算电路组件参数；2.在EWB中进行电路仿真，测量与调整电路参数，是满足设计计算要求。

3.测试性能指标，调整修改组件参数值，使其满足电路性能指标要求，将修改后的组件参数值标在设计原理图上。

4.上述各项完成后，在Protel软件中绘制电路原理图及其PCB版图。

实验五两级放大电路

实验五晶体管两级放大器一、实验目的1、掌握两级阻容放大器的静态分析和动态分析方法。

2、加深理解放大电路各项性能指标。

二、实验仪器1、双踪示波器2、万用表3、交流毫伏表4、信号发生器三、实验原理实验电路图如下所示：图3-1 晶体管两级阻容放大电路1、阻容耦合因有隔直作用，故各级静态工作点互相独立，只要按实验二分析方法，一级一级地计算就可以了。

2、两级放大电路的动态分析 1) 中频电压放大倍数的估算21μμμA A A ⨯= （3-1）单管基本共射电路电压放大倍数的公式如下：单管共射 '(1)ReLbe R A r μββ=-++ （3-2）要特别注意的是，公式中的,'L R 不仅是本级电路输出端的等效电阻，还应包含下级电路等效至输入端的电阻，即前一级输出端往后看总的等效电阻。

2) 输入电阻的估算两级放大电路的输入电阻一般来说就是输入级电路的输入电阻，即：R i ≈R i1 （3-3） 3) 输出电阻的估算两级放大电路的输出电阻一般来说就是输出级电路的输出电阻，即：R o ≈R o2 （3-4） 3、两级放大电路的频率响应 1) 幅频特性已知两级放大电路总的电压放大倍数是各级放大电路放大倍数的乘积，则其对数幅频特性便是各级对数幅频特性之和，即：||lg 20||lg 20||lg 2021μμμA A A += （3-5） 2) 相频特性两级放大电路总的相位为各级放大电路相位移之和，即21ϕϕϕ+=（3-6）四、实验内容a. 测量静态工作点1、图3-1中，跳线J3、J5、J8连接，J4、J6、J7、J10断开。

2、输入信号V i 为0。

3、打开直流开关，第一级静态工作点已固定，可以直接测量。

调节RW2电位器使第二级的I C2=1.0mA （即U E2=0.43V ），用万用表分别测量第一级、第二级的静态工作点，记入表3-1。

b. 测试两级放大器的各项性能指标1、关闭系统电源，连接信号源与Vi。

两级放大电路

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图2-1 两级交流放大电路 1. 按图2.1接线，注意接线尽量旳短。 2. 在输入端加上Ui=10mv,fi=1KHz旳正弦波，调整静态工作点使输出信号不失真。 3．按表3.1要求测量并计算。
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静态工作点
输入/输出电压放大倍
电压
数
参数
第1级第2级
第1级第2级
Ub1 Uc1 Ue1 Ub2 Uc2 Ue2 Ui
Uo1 Uo2
Av1
Av2
RL=3K
表3.1 静态工作点测量
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一台
▲
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三、试验原理
1. 多级放大电路有四种常见旳耦合方式：直流耦合、阻容耦合、变压器耦合和光电耦合。
2. 两级交流放大电路中，电压放大倍数 AU=AU1*AU2
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四、试验内容
模拟电子线路试验
试验二两级交Leabharlann 放大高等职业技术教育研究会 & CEAC信息化培训认证管理办公室
一、试验目旳
1．掌握怎样合理设置静态工作点。 2．了解放大电路旳失真及消除措施。
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二、试验仪器
▲ 双踪示波器一台
▲ 万用表一台

二级阻容耦合放大电路

二级阻容耦合放大电路一、实验目的1．进一步掌握直流电压及正弦信号的测试方法；2．掌握如何合理设置静态工作点；3．掌握两级放大电路的测量方法。

二、实验仪器名称型号数量双踪示波器 1台函数发生器 EE1641B 1台数字电表 1台实验板两级阻容耦合放大器1块三、工作原理说明1、电路的组成NPN型三极管T担负着放大作用，它具有能量转换和电流控制的能力，当微弱的输入信号ui使二极管基极电流i B产生微小变化时，就会使集电极电流i C产生较大的变化。

它是放大电路的核心。

V CC是集电极直流电源，为信号的功率放大提供能量。

Rc是集电极负载电阻，集电极电流ic通过Rc，从而将电流的变化转换为集电极电压的变化，然后传送到放大电路的输出端。

基极偏置电阻Rb的作用是，一方面为三极管的发射结提供正向偏置电压；同时给三极管提供一个静态基极电流Ib。

C1、C2是耦合隔直流电容为了使三极管工作在放大区，还必须使发射结正向偏置，集电结反向偏置，为此，Vcc、Rc和Rb等元件的参数应与电路中三极管的输入、输出特性有适当的配合关系。

由于单级放大电路的电压放大倍数有限，往往不能满足工程实际的需要，因此常由若干个单级放大电路组成多级放大器。

组成多级放大器时，要合理选择单级放大电路和级间耦合方式。

常用的级间耦合方式及特点见表 1。

表1 常用的级间耦合方式及特点因阻容耦合式电路简单，性能稳定，故本实验采用此耦合方式，实验原理图见实图 1。

四、实验内容1．设置静态工作点，要求第一级的静态工作电流为2 mA，第二级静态工作电流为 mA。

2．测量各级放大倍数3．测量两级放大器的输入电阻和输出电阻，其中，R=2KΩ，R L=Ω。

完成下表。

4．测量两级放大器的频率特性，并绘出频率特性曲线。

实图 1 两级阻容耦合放大器五、实验报告要求1．认真记录测试数据，正确描绘曲线；2．根据测试数据和计算结果，分析、总结多级放大器的工作性能；3．回答思考题。

计算1．静态在没有加输入信号（v i=0）时，放大电路的工作状态称为静态。

两级共射直接耦合放大电路

两级共射直接耦合放大电路两级共射直接耦合放大电路是一种常见的电子放大器电路，常用于放大低频信号。

它由两级共射放大器组成，每个放大器之间通过耦合电容连接。

本文将从电路原理、工作特点、优缺点以及应用领域等方面进行详细介绍。

一、电路原理两级共射直接耦合放大电路的基本电路图如下所示：[插入电路图]该电路由两个共射放大器级联而成，每个共射放大器的输入端通过一个耦合电容连接到上一个放大器的输出端，输出端则连接到下一个放大器的输入端。

其中，每个共射放大器由一个npn型晶体管和相关的电阻、电容组成。

二、工作特点1. 放大增益高：两级共射直接耦合放大电路的放大倍数较高，可以达到几十倍甚至更高的放大倍数。

2. 频率响应宽：该电路的频率响应范围较宽，适用于放大低频信号，响应范围通常可达数十Hz至数十kHz。

3. 低失真：由于采用了直接耦合方式，电路的失真较小，可保持信号的原始波形。

4. 输入输出阻抗匹配：两级共射直接耦合放大电路的输入输出阻抗较低，可以有效匹配信号源和负载，提高信号传输效率。

三、优缺点1. 优点：（1）放大增益高，适用于对信号进行较大幅度放大的场合。

（2）频率响应宽，适用于放大低频信号。

（3）输入输出阻抗低，能够有效匹配信号源和负载。

（4）失真较小，能够保持信号的原始波形。

2. 缺点：（1）输入电容较大，容易产生输入电流噪声。

（2）对温度和电源电压的变化较敏感，容易引起电路的偏移和漂移。

（3）电路稳定性较差，需要进行频率补偿和温度补偿。

四、应用领域两级共射直接耦合放大电路在实际应用中具有广泛的用途，常见于音频放大器、功率放大器、线性放大器等领域。

例如，音响设备中的功放电路、无线通信设备中的射频放大电路等。

结语通过本文的介绍可知，两级共射直接耦合放大电路是一种常见的电子放大器电路，具有放大增益高、频率响应宽、低失真等特点。

然而，由于输入电容较大、稳定性较差等缺点，需要在实际应用中进行合理的设计和补偿。

在选择电路时，应根据具体需求和应用场景进行合理的选择和优化。

两级负反馈放大电路

2012~ 2013 学年第二学期《模拟电子技术基础》课程设计报告题目：两级负反馈放大电路专业：电子信息工程班级： 11信息（1）班组成员：陶轮魏伟姚姚葛自立余俊明徐龙张超龙钱叶辉指导教师：吴慧电气工程学院2013年6月5 日任务书两极负反馈放大电路摘要负反馈是一种以电路来改善电路的重要方法之一，它能有效的改善放大器的性能，负反馈理论和负反馈技术在电子电路中得到了极其广泛的应用。

所以对负反馈放大电路研究方法的探究就显得特别重要且具有一定的实际意义。

本设计原理是利用具有放大特性的元件，如三极管，三极管加上电流后输入端的微小变化引起输出端的较大变化，再通过负反馈网络求得净输入量的值，通过仿真观察出波形图。

此次主要设计步骤有方案的设计与论证，反馈方式的选择，电路的设计与绘制，以及运用Multisim进行仿真测试设计电路的性能。

而电路设计中所采用的三极管、电阻等元器件都是比较容易见到和使用到的，故为电路的操作、测试、分析等工作都带来方便。

关键字：负反馈；放大器；电阻目录第一章方案设计与论证 (1)1.设计原理： (1)第二章负反馈对放大器各项性能指标的影响 (2)1．反馈方式的选择 (2)2．电路的确定 (2)3．放大管的选择 (2)4．电容的选择 (2)第三章单元电路设计与参数计算 (3)1.第一级放大电路参数设定 (3)2．第二级放大电路参数设定 (4)3、总原理图 (5)图3.3 (5)第四章性能测试与分析 (6)1.负反馈放大器放大倍数的测试： (6)2．测放大电路的频率特性： (7)第五章结论与心得 (9)1.实验结论 (9)2.心得体会 (9)参考文献 (10)附录 (11)答辩记录及评分表 (12)第一章方案设计与论证1.设计原理：负反馈放大电路原理框图 1.1图中X 表示电压或电流信号；箭头表示信号传输的方向；符号¤表示输入求和，+、–表示输入信号与反馈信号是相减关系（负反馈），即放大电路的净输入信号为:id i f X X X =-基本放大电路的增益（开环增益）为:/o id A X X =反馈系数为:/f o F X X =负反馈放大电路的增益（闭环增益）为:/f o i A X X =第二章负反馈对放大器各项性能指标的影响负反馈的电路形式很多，但就基本形式来说，可以分为4种：即电流串联负反馈；电压串联负反馈；电流并联负反馈；电压并联负反馈。

实验一两级负反馈放大电路设计

实验一两级负反馈放大电路设计一、实验目的和任务1.观察负反馈对放大电路性能的影响；2.熟练运用放大电路增益、输入电阻、输出电阻、幅频特性的测量方法；3.加深对负反馈放大电路的原理和分析方法的理解。

二、实验原理介绍电路原理图如图1-1所示。

反馈网络由Rf、Cf、Ref构成, 在放大电路中引入了电压串联负反馈, 反馈信号是Uf 。

在实验四中已测量了基本放大电路的有关性能参数, 在本实验中将测量反馈放大电路的性能参数, 观察负反馈对放大电路性能的影响, 验证有关的电路理论。

图1-1图1-1中, 反馈系数为: （1-1）反馈放大电路的电压放大倍数Auuf、输入电阻Rif、输出电阻Rof、下限频率fLf、上限频率fHf与基本放大电路的有关参数的关系分别如下:uuuu uuuuf A F 1A A +=（1-2）i uu uu if R )A F 1(R += （1-3） )A F 1/(R R uu uu o of += （1-4） )A F 1/(f f uu uu L Lf += （1-5） H uu uu Hf f )A F 1(f += （1-6）反馈深度为: 1+FuuAuu 对负反馈来说, （1+FuuAuu ）>1其中, Auu 、Ri 、Ro 、fL 、fH 分别为基本放大电路（图1-1）的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、下限频率和上限频率。

可见, 电压串联负反馈使得放大电路的电压放大倍数的绝对值减小, 输入电阻增大, 输出电阻减小；负反馈还对放大电路的频率特性产生影响, 使得电路的下限频率降低、上限频率升高, 起到扩大通频带、改善频响特性的作用。

此外, 电压串联负反馈还能提高放大电路的电压放大倍数的稳定性、减小非线性失真。

这些都可以通过实验来验证。

基本放大电路的电压放大倍数的相对变化量与负反馈放大电路的电压放大倍数的相对变化量的关系可以用下式来表示: uuuu uu uu uuf uuf A dA A F 11A dA •+= （1-7）三、实验内容和数据记录1.设置静态工作点（1）按图连线, 注意接线尽可能短。

两级CMOS运算放大器的设计与spectrum仿真

LAB2 两级CMOS 运算放大器的设计V SSvoutiref图 1两级CMOS 运算放大器一：基本目标：参照《CMOS 模拟集成电路设计第二版》p223.例6.3-1设计一个CMOS 两级放大器，满足以下指标：5000/(74)v A V V db = 2.5DD V V = 2.5SS V V =-5GB MHz = 10L C pF = 10/SR V s μ>out V V ±范围=2 1~2ICMR V =- 2diss P mW ≤相位裕度：60为什么要使用两级放大器，两级放大器的优点：单级放大器输出对管产生的小信号电流直接流过输出阻抗，因此单级电路增益被抑制在输出对管的跨导与输出阻抗的乘积。

在单级放大器中，增益是与输出摆幅是相矛盾的。

要想得到大的增益我们可以采用共源共栅结构来极大地提高输出阻抗的值，但是共源共栅结构中堆叠的MOS 管不可避免地减少了输出电压的范围。

因为多一层管子就要至少多增加一个管子的过驱动电压。

这样在共源共栅结构的增益与输出电压范围相矛盾。

为了缓解这种矛盾引进了两级运放，在两极运放中将这两点各在不同级实现。

如本文讨论的两级运放，大的增益靠第一级与第二级相级联而组成，而大的输出电压范围靠第二级这个共源放大器来获得。

表1 典型的无缓冲CMOS 运算放大器特性二：两级放大电路的电路分析：图1中有多个电流镜结构，M5,M8组成电流镜，流过M1的电流与流过M2电流1,23,45/2d d d I I I ==，同时M3，M4组成电流镜结构，如果M3和M4管对称，那么相同的结构使得在x ，y 两点的电压在Vin 的共模输入范围内不随着Vin 的变化而变化，为第二极放大器提供了恒定的电压和电流。

图1所示，Cc 为引入的米勒补偿电容。

表2 0.5m μ工艺库提供的模型参数表3 一些常用的物理常数利用表2、表3中的参数/OX ox ox C t ε=0oxK C μ'=计算得到2110/NK A V μ'≅ 262/PK A V μ'≅ 第一级差分放大器的电压增益为：1124m v ds ds g A g g -=+ （1）第二极共源放大器的电压增益为6267m v ds ds g A g g -=+ （2）所以二级放大器的总的电压增益为16261224675246672()()m m m m v v v ds ds ds ds g g g g A A A g g g g I I λλλλ===++++ （3）相位裕量有111121180tan ()tan ()tan ()60M GB GB GB p p z ---Φ=±---=要求60°的相位裕量，假设RHP 零点高于10GB 以上11102tan ()tan ()tan (0.1)120v GBA p ---++= 102tan ()24.3GBp -= 所以2 2.2p GB ≥ 即622.2()m m L cg gC C > 由于要求60的相位裕量，所以626210()10m m m m c cg gg g C C >⇒> 可得到 2.20.2210Lc L C C C >==2.2pF 因此由补偿电容最小值2.2pF ，为了获得足够的相位裕量我们可以选定Cc=3pF 考虑共模输入范围：在最大输入情况下，考虑M1处在饱和区，有3131(max)(max)DD SG n IC n TN IC DD SG TN V V V V V V V V V V --≥--⇒≤-+ （4）在最小输入情况下，考虑M5处在饱和区，有1515(min)(min)IC SS GS Dsat IC SS GS Dsat V V V V V V V V --≥⇒≤++ （5）而电路的一些基本指标有11m v Cg p A C =-（6） 62m Lg p C =-（7） 61m Cg z C =（8） 1m Cg GB C =（9） CMR:正的CMR in31()()DD T T V V V +（最大）=V 最大最小 (10)负的CMR in15()()SS T DS V V V ++（最小）=V 最大饱和(12)由电路的压摆率5d CI SR C =得到 5d I =(3*10-12)()10*106)=30μA(为了一定的裕度，我们取40iref A μ=。

两级放大电路的设计

放大级数的确定
多级放大电路的级数主要根据对电路的电压增益（放大倍数）的要求来确定。由指标要求： Av>250 放大电路的级数。
电路形式的选择
要考虑的因素主要包括：是小信号放大型还是大信号（功率）放大型；各级放大电路的组态及级间信号的耦合方式等。由指标要求：Vi≤10mV 由Ri>10kΩ 和D<5% 由BW=50Hz~50kHz 放大电路是小信号放大型；放大电路的组态；放大电路级间信号的耦合方式；
由f L C1，C2，C3，CE 由f H CO
在本电路中，电容的耐压值应取实际工作电压的2倍以上．
华南理工大学电工电子教学实验中心制作
——设计指南《模拟电路单元及系统实验》实验四:单级放大电路的研究
指标核算与电路确定
指标核算是指根据已设计的电路参数逐级进行理论计算，核算各项指标（静态工作点、Av、Ri、Ro、f L、f H等）是否满足设计要求，否则需要重新设计计算。尤其是对静态及动态指标均有影响的电路参数，需要通过指标核算，确认其取值是否合理。静态工作点的核算 T1级：
华南理工大学电工电子教学实验中心制作
——电路的安装《模拟电路单元及系统实验》实验四:单级放大电路的研究
布线注意事项
1、布线的顺序一般是先布电源线与地线，然后按布线图从输入到输出依次连接好各元器件和接线。在此条件下，尽量做到接线短、接线少、测量方便。 2、集成电路的安装：集成电路引脚必须插在面包板中央凹槽两边的孔中。 3、为便于检查，尽可能采用不同颜色的导线；尽量在器件周围连线，并不允许导线在集成块上方跨过，或从三极管下方穿过。 4、查线无误，才能接通电源。查线时仍以集成电路或三极管的引脚为出发点，逐一检查与之相连的元件和导线。

模拟CMOS集成电路设计课程设计实验报告(二级放大器的设计)教材

模拟CMOS集成电路设计课程设计报告--------二级运算放大器的设计信息科学技术学院电子与科学技术系一、概述：运算放大器是一个能将两个输入电压之差放大并输出的集成电路。

运算放大器是模拟电子技术中最常见的电路，在某种程度上，可以把它看成一个类似于BJT 或FET 的电子器件。

它是许多模拟系统和混合信号系统中的重要组成部分。

它的主要参数包括：开环增益、单位增益带宽、相位阈度、输入阻抗、输入偏流、失调电压、漂移、噪声、输入共模与差模范围、输出驱动能力、建立时间与压摆率、CMRR、PSRR以及功耗等。

二、设计任务：设计一个二级运算放大器，使其满足下列设计指标：工艺Smic40nm电源电压 1.1v负载100fF电容增益20dB 至少40dB3dB带宽20MHz输入小信号幅度5uV 共模电平自己选取输出共模电平自己选取电路结构两级放大器相位裕度60~70度功耗无要求三、电路分析：1.电路结构：最基本的二级运算放大器如下图所示，主要包括四部分：第一级放大电路、第二级放大电路、偏置电路和相位补偿电路。

2.电路描述：输入级放大电路由PM2、PM0、PM1和NM0、NM1组成。

PM0和PM1构成差分输入对，使用差分对可以有效地抑制共模信号干扰；NM0和NM1构成电流镜作为有源负载；PM2作为恒流源为放大器第一级提供恒定的偏置电流。

第二级放大电路由NM2和PM3构成。

NM2为共源放大器；PM3为恒流源作负载。

相位补偿电路由电阻R0和电容C0构成，跨接在第二级输入输出之间，构成RC米勒补偿。

此外从电流电压转换角度来看，PM0和PM1为第一级差分跨导级，将差分输入电压转换为差分电流。

NM0和NM1为第一级负载，将差模电流恢复为差模电压。

NM2为第二级跨导级，将差分电压信号转换为电流，而PM3再次将电流信号转换成电压信号输出。

偏置电压由V0和V2给出。

3.静态特性对第一级放大电路：构成差分对的PM0和PM1完全对称，故有G m1=g mp0=g mp1 (1)第一级输出电阻R out1=r op1||r on1 (2)则第一级电压增益A1=G m1Rout1=g mp0,1(r op1||r on1) (3) 对第二级放大电路：电压增益A2=G m2R out2= -g mn2(r on2||r op3) (4) 故总的直流开环电压增益A0=A1A2= -g mp0,1g mn2(r op1||r on1)(r on2||r op3) (5)由于所有的管子都工作在饱和区，所以对于gm 我们可以用公式 g m =D I L W )/(Cox 2μ (6) 进行计算；而电阻r o 可由下式计算 r o =DI 1λ (7)其中λ为沟道长度调制系数且λ∝1/L 。

二级运算放大电路版图设计

目录1前言12二级运算放大器电路12.1电路结构12.2设计指标23 Cadence仿真软件33.1 schematic原理图绘制33.2 生成测试电路33.3 电路的仿真与分析43.1.1直流仿真 43.1.2交流仿真43.4 版图绘制53.4.1差分对版图设计63.4.2电流源版图设计73.4.3负载MOS管版图设计73.5 DRC & LVS版图验证83.5.1 DRC验证83.5.2 LVS验证8 4结论95参考文献9摘要本文利用cadence软件简述了二级运算放大器的电路仿真和版图设计。

以传统的二级运算放大器为例，在ADE电路仿真中实现0.16umCMOS工艺，输入直流电源为5v，直流电流源范围27~50uA,根据电路知识，设置各个MOS管合适的宽长比，调节弥勒电容的大小，进入stectre仿真使运放增益达到40db，截止带宽达到80MHz和相位裕度至少为60。

版图设计要求DRC验证0错误，LVS验证使电路图与提取的版图相匹配，观看输出报告，要求验证比对结果一一对应。

关键词：cadence仿真，设计指标，版图验证。

AbstractIn this paper, the circuit simulation and layout design of two stage operational amplifier are briefly described by using cadence software. In the traditional two stage operational amplifier as an example, the realization of 0.16umCMOS technology in ADE circuit simulation, the input DC power supply 5V DC current source 27~50uA, according to the circuit knowledge, set up each MOS tube suitable ratio of width and length, the size of the capacitor into the regulation of Maitreya, the simulation of stectre amplifier gain reaches 40dB, the cut-off bandwidth reaches 80MHz and the phase margin of at least 60.. The layout design requires DRC to verify 0 errors, and LVS validation makes the circuit map matching the extracted layout, viewing the output report, and requiring verification to verify the comparison results one by one.Key words: cadence simulation, design index, layout verification.1前言近几年来，人们已投入很大力量研究版图设计自动化，计算机辅助设计方法学在给定所需功能行为描述的数字系统设计自动化方面已经非常成功。

两级放大器的设计

两级放大器的设计摘要：两级放大器在实际生活中有着非常重要的作用，它可以把我们生活中需要的信号进行放大来便利人们的生活。

在生活中有着非常广泛的应用。

该设计是两级放大器的设计，首先是对设计方案的选择和设计，详细分析了两级放大器的所需数据，然后在multisim中选择所需的元器件来进行电路的设计。

通过改变电路的电压来进行动态的分析。

仿真结果表明：在电路中输入的电压在第二级放大器的输出端可以准确的看到放大了1000倍，实现了题目的要求。

关键词：两级放大器；电路仿真；设计目录1.设计任务与要求2.方案设计与论证3.单元电路的设计与仿真3.1第一级放大器的设计3.2第二级放大器的3.3桥式整流电源的设计4.总电路设计及其仿真调试过程4.1总体电路的设计4.2仿真结果及其分析5.结论和心得6.参考文献1.设计任务与要求（1）中频带电压的放大增益1000（2）通频带30HZ—30KHZ（3）输出电阻10（4）输入电阻20K（5）负载电阻20K（6）最大不失真输出电压5V（7）用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计所需的正负直流电源2.方案的设计与论证两级放大器的设计具有组装简单，调试方便，工作稳定的实验电路。

设计中包括电源输入电路，一级同相放大电路，二级反相放大电路三部分。

电路原理图如下图2.1所示：图2.1 两级放大器电路原理由设计与要求可以知道，两级放大器设计的实验主要分为三部分，即对于电源输入信号和第一级放大电路，第二级放大电路的设计。

进过分析，电源输入信号电路是桥式整流滤波集成稳压块所设计出来的正负直流电源。

第一级放大电路可以是由同相放大电路的组成，第二级放大电路是由反相放大电路所组成。

由于所需要的电压放大倍数是1000，而同相放大器的电压放大倍数在1—100之间，反相放大器的电压放大倍数在0.1—100之间，因此放大1000倍的设计就可以使用这两个放大器来实现。

因为设计初稿有很多东西都是借鉴书上或者网站上的东西，Multisim 则是第一次接触的仿真软件，因此有的某些电器元件只能够使用Multisim 中所有的。

二级运放设计教程

4.3.1 对称和失调 .............................................................................................. 27 4.3.2 静态功耗 ................................................................................................. 27 4.3.3 面积 ........................................................................................................ 27 4.3.4 直流增益 ................................................................................................. 28 4.3.5 共模抑制比 .............................................................................................. 28 4.3.6 电源抑制比 .............................................................................................. 28 4.3.7 转换速率 ................................................................................................. 28 4.3.8 等效输入噪声 .......................................................................................... 28 4.4 4.5 相位补偿 ..................................................................................................... 29 计算参数 ..................................................................................................... 29