高输入阻抗放大器课程设计

课程设计任务书

学生姓名： 叶文岚 专业班级： 电信1406 指导教师： 杨媛媛 工作单位： 信息工程学院 题 目： 高输入阻抗放大器设计

初始条件：

具备模拟电子电路的理论知识；具备模拟电路基本电路的设计能力；具备模拟电路的基本调试手段；自选相关电子器件；可以使用实验室仪器调试。

要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）

1、输入电压和输出电压函数关系为：100o i v v

2、输入信号频率不大于100HZ

3、在室温下，若信号源内阻在100K Ω至1M Ω变化时，信号源开路电压为50mv ～100mv 时，放大器误差不大于1％

4、要求共模抑制比≥60dB

5、设计电源；

6、焊接：采用实验板完成，不得使用面包板。

4、安装调试并完成符合学校要求的设计说明书

时间安排：

十九周一周，其中3天硬件设计，2天硬件调试

指导教师签名： 年 月 日

系主任（或责任教师）签名： 年 月 日

目录

一、摘要 1

二、相关理论知识 2

1、集成运算放大器 2

2、差分放大电路 2

3、镜像电流源 5

4、反向比例运算电路 5

5、电压串联负反馈 6

三、高输入阻抗放大器电路设计 8

1、基本方案的确定 8

2、电路图 9

四、高输入阻抗放大电路仿真结果 10

五、直流稳压电源的设计 14

六、直流稳压电源电路仿真结果 15

七、实物焊接与调试 16

八、心得体会 17

九、参考文献 18

一、摘要

本次课程设计是基于模拟电子技术基础课程的高输入阻抗放大器的设计，首先主要就集成放大器及其组成、反相比例运算电路、电压串联负反馈、镜像电流源和差分放大电路作了简要的分析，重点介绍了高输入阻抗放大器电路的设计、理论分析、仿真与电路的安装调试。

本实验设计的高输入阻抗放大电路，能够接很高输入负载，在输入信号频率小于100HZ的情况下，能实现电压放大倍数为100倍的效果。且共模抑制比也可以达到>=60dB的要求

对于直流稳压电源的设计，通过变压、整流、滤波、稳压这四个步骤，按照要求，选取合适的元器件设计电路、仿真与电路安装调试。

本实验设计的直流稳压电源，输出为正负电压，分别为+15V、-15V。

二、相关理论知识

1、集成运算放大器

集成运算放大器简称集成运放，是一种模拟集成电路。集成运放是一种高放大倍数、高输入电阻、低输出电阻的直接耦合放大电路，一般由输入级、中间级、输出级、偏置电路四部分组成。

输入级常常采用三极管和场效应管组成的差分放大电路，具有高差模放大倍数和高输入电阻，同时获得尽可能低的零点漂移和尽可能高的共模抑制比，其性能的好坏直接影响集成运算放大器的整体性能。中间级由多极共射极或共源放大器组成，为集成运算放大器提供高电压放大倍数。为了提高电压放大倍数，经常采用复合管结构，使用恒流源作为集电极负载。输出级一般由电压跟随器或者互补对称电压跟随器构成，具有较低的输出电阻和较强的带负载能力，同时需要一个较宽的线性输出范围。输出级往往还具备有保护电路的功能偏置电路为各级电路设置合适和稳定的静态工作点，往往采用恒流源电路为三极管或场效应管的各电极提供合适的偏置电流。

2、差分放大电路

2.1零点漂移

实验研究发现，直接耦合放大器即使将输入端短路，输出电压并不为零。而且这个不为零的电压会随时间作缓慢的、无规则的、持续的变动，这种现象称为零点漂移，简称零漂。产生这种现象的原因在于直接耦合，当外界因素变化时输出电压随之变化。其中温度的影响最大，所以有时把零漂也叫温漂。第一级的零漂经第二级放大，再传

给第三级，依次传递的结果使外界参数的微小变化，在输出端产生了较大的零漂电压。这个变化的电压与有用的输出信号混在一起，严重时甚至会淹没有用信号，使放大器无法工作。

由于在差分式电路中，温度的变化、电源的波动会使两管的集电极电流、集电极电压产生相同方向的变化，相当于在差分管的两输入端加入共模信号。在理想情况下，不会使得电路输出发生变化，从而达到抑制温漂、稳定电路性能的目的。由于差分放大器有很强的抑制共模信号的能力，零点漂移很小，特别适合作多级直接耦合放大器的输入级。

2.2差模信号和共模信号

差模信号：把一对大小相等，极性相反的信号叫做差模信号。电路中所加的有用信号就是差模信号。

共模信号：把一对大小相等，极性相同的信号叫做共模信号。电路中的干扰信号、零点漂移等都可视为共模信号。

2.3共模抑制比

为了科学地衡量差动放大电路性能的优劣，检验电路抑制共模信号的能力和放大差模信号的能力，提出了共模抑制比K CMR。

共模抑制比定义为：

有时用分贝数表示：

VC

VD

CMR

A

A

K=

dB

A

A

K

VC

VD CMR lg

20

=

电路中A VD越大，A VC越小，K CMR越大，电路性能越好。

2.4差分放大电路的分析

如图1中，电阻Re是T1和T2两管的公共射极电阻，或称射极耦合电阻，它实际上就是在工作点稳定电路中的射极电阻，只是此处将两个电阻的射极电阻合并成一个Re，所以经它的作用是稳定静态工作点，对零漂做进一步的仰制。电阻Re常用等效内阻极大的恒流源Io来代替，以便更有效地提高抑制零漂的作用。

动态时分差模输入和共模输入两种状态。

图1 差分放大电路原理图

(1)对差模输入信号的放大作用

当输入差模信号时，差放两输入端信号大小相等、极性相反，因此差动对管电流增量的大小相等、极性相反，导致两输出端对地的电压增量，即差模输出电压V od1=-V od2。此时双端输出电压V o=V od1-V od2=V od。可见，差放能有效地放大差模输入信号。

(2)对共模输入信号的抑制作用

当输入共模信号时，差放两输入端信号大小相等、极性相同，