三极管差动放大器概要1.docVIP

实验目的 设计三极管差动放大器，要求如下： 差分输入电压Vid≤100mV； 要求放大电路增益≥20dB； 3dB带宽10Hz~1MHz； 尽可能提高共模拟制比(KCMR)。 实验原理 差动放大器的工作原理 1、Tr1、Tr2发射极电流的和为定值 如图1所示，假设Tr1、Tr2完全相同，当没有输入信号时，各自的发射极电流Ie1、Ie2相同，且均为恒流源Tr3的发射极电流的一半。当在输入1加电压时，Ie1增加ΔIe，由于Ie1+Ie2被恒流源Tr3控制，故Ie2减小ΔIe，即Ie1与Ie2具有相同的变化量，只是增减方向不同。 2、对输入信号的差进行放大 该电路的输出是以集电极电流（=发射极电流）的变化量、以集电极电阻上的压降取出的。 ΔIe是由Tr1与Tr2的Vbe的差值决定的，当两个输入信号相同时，Tr1与Tr2的Vbe相同，两者之差为零，因而没有输出。 当两个输入信号不同时，Ie1与Ie2的变化量大小相等、方向相反，因而Vo1与Vo2是振幅相同、相位相反的信号。 故差动放大器电路仅对两个输入信号的差进行放大,不放大相同的输入信号，因而可以起到抑制温漂的作用。 3、差动放大器的增益 差动放大器的输入有单端输入、双端输入两种形式，输出也有单端输出、双端输出两种形式。 双端输出的增益为： 单端输出的的增益为： 即单端输出增益为双端输出的一半。 可见差动放大器的增益与单管共射放大的增益相同，增加了一只管子并没有增大增益，但很好地抑制了温漂。 三、实验过程 1、差动放大器的设计 、确定电源电压 差分输入电压Vid≤100mV，放大电路增益≥20dB，即10倍，因为实际增益总小于理论计算值，故将理论计算的增益定位20倍，最大输出电压为100mV×20=2V。 差动放大器的电源电压要比最大输出电压加上作为恒流源工作的Q3的发射极电阻R6上的压降的值还要大。为了使Q1、Q2的基极电压为0V，去掉输入侧的耦合电容，使电路简单化，故采用±5V的双电源。 、确定Q1、Q2的工作点 Tr1、Tr2的集电极电流一般为0.1至数毫安。在这里设为1mA，则恒流源Tr3的发射极电流设定在2mA。令Re3上的压降为2V,电流流过2mA，所以 、恒流源的设计 为了使Re3上的压降为2V,设Vbe为0.6V，则R2上的压降为2.6V，所以R1上的压降为7.4V。 为了使Tr3上的基极电流可以忽略，则在R1、R2上流过的电流有必要比基极电流大10倍以上。如果设β=100，则Tr3的基极电流为 所以流过R1、R2的电流为0.2mA。 、确定Rc1、Rc2、Re1、Re2 由于Tr1、Tr2基极电位被Rb1、Rb2偏置在0V，因此，Ve1=Ve2=-0.6V。 如将Rc1、Rc2的压降设定在Ve1(Ve2)与正电源的中点附近，就能获得最大输出电压，即Rc1、Rc2的压降为2.2V。由于集电极电流设定在1mA，所以 增益设定为20倍，所以 可令，Rc1=Rc2=2kΩ，Re1=Re2=51Ω。 、确定Rb1、Rb2 Rb1、Rb2决定了输出电阻，也有将Tr1、Tr2的基极电位偏置在0V的作用。取Rb1=Rb2=10kΩ即可。 、确定C1、C2 C1、C2起到隔直的作用，可取C1=C2=10μF。 、确定三极管的型号 S9018的参数符合要求，且频率特性较好，故三只管子都用S9018。为了很好地抑制温漂，Tr1、Tr2的参数应严格一致，电阻规格也应严格一致。 表2 差动放大器元件清单 元件名称 位 号 型 号 规 格 数 量 电阻 R1、R2、R3、R4 10kΩ 4 电阻 R6 3.3kΩ 1 电阻 R7 22kΩ 1 电阻 R8 5.1kΩ 1 电位器 R5 1kΩ 1 电解电容 C1、C2 10μF 2 三极管 Q1、Q2、Q3 S8050 3 差动放大器的仿真结果 仿真软件Multisim元件库中没有S8050这种型号的三极管，故用2N5551代替 实验结果 电路图 1kHZ Vp-p=100mV 双入端输入 双端出波形 1MHZ Vp-p=100mV 双入端输入 双端出波形 频率特性 3db点2HZ—3.5MHZ 实验数据 输入100mv 输出（v) 10hz 100Hz 200Hz 300Hz 600Hz 650Hz 700Hz 800Hz VPP： 1.02 1.01 1.03 . 1.02 1.03 1.04 1.03 1.02 900Hz 1K 1.1k 1.2K 1.3k 2k 3k 4K VPP: 1.04 1.03 1.02