模电实验5差动放大电路.doc

实验5 差动放大电路 实 验 报 告实验名称： 差动放大电路课程名称： 电子技术实验（模拟）一、实验目的1. 进一步掌握小信号传递函数分析放大求解放大电路动态指标；2. 进一步学习掌握DC扫描分析方法分析放大电路的电压传输特性；3. 加深对差动放大器性能及特点的了解；4. 学会自主设计满足一定性能指标的差动放大电路。二、实验步骤1.电路原理图图5-1 差动放大电路2.计算图5-1所示电路静态指标和动态指标图5-2 BJT VT1、VT2、VT3参数（1）静态分析对于VT3管，IB2QIR6UR6=UEE*R6/(R6+R7)=15*3/(3+6.8)=4.59VIC3Q=IE3Q=(UR6-UBEQ)/R3=(4.59-0.7)/1.2k=3.24mA由图5-1可知，没有动态信号作用到VT3的基极或发射极，所以IC3是恒流，发射极所接电路可以看做一个恒流源。Ui=0时，IE1Q=IE2Q=IC3Q *1/2=3.24m*0.5=1.62mAIE1Q=(1+)*IB1Q IB1Q=1.62m/101=0.016mAUCEQ=VCC-IB1Q*RC1+IB1Q*RB1+UBEQ=15-1.6m*5.1k+0.016m*500+0.7=7.55V(2)动态分析rbe=1.87kAd=-*RC1/RB1+rbe+（1+）*RE1=-100*5100/(500+ 1.87k+101*100)40.9双端输出 AC0 KCMR=Ri；Ro=2*Rc=10.2k3.Transient Analysis电压增益分析图5-3（1） uo1、uo2、ui暂态分析图5-3（2） 修改ui纵坐标单位长度后uo1、uo2、ui暂态分析可以看出uo1和ui反相位、uo2和ui同相位。启用游标，y1=-4.5908mV y2=15.2491mV。交越失真发生的范围为-4.5908mV 15.2491mV。4.transfer function分析图5-4（a）（uo1-uo2）/ui的transfer function分析由图5-4（a）所示，双端输出时电压增益（uo1-uo2）/ui=-41.06，反相放大；输入阻抗Ri=23.57k；输出阻抗Ro=10.06k。图5-4（b）uo1/ui的transfer function分析由图5-4（b）所示，单端输出时电压增益uo1/ui=-20.53，反相放大；输入阻抗Ri=23.57k；输出阻抗Ro=5.06k。图5-4（c）uo2/ui的transfer function分析由图5-4（c）所示，单端输出时电压增益uo2/ui=-20.53，同相放大；输入阻抗Ri=23.57k；输出阻抗Ro=5.06k。由图5-4（a）（b）（c）可以看出，双端出的Uo-ui电压增益比单端出要提高了一倍。其中（uo1-uo2）和ui反相位，uo1和ui反相位、uo2和ui同相位。这与暂态分析所得出的结论一致。5. DC transfer characteristic图5-5（a） 电压传输曲线，游标为uo1值图5-5（b） 电压传输曲线，游标为uo2值图5-5（c） 含（uo1-uo2）电压传输曲线，游标（uo1-uo2）值由图5-5(a)(b)(c)可得，uo1、uo2-uo1传输特性曲线的斜率小于零，即反相放大；uo2的传输特性曲线的斜率大于零，即同向放大。又在图5-5（a）中，斜率k1=uo1/ui=(y2-y1)/(x2-x1)=(4.8677-8.9634)/(100.7143m+99.39m)=-20.47，即电压增益uo1/ui=-20.47。在图5-5（b）中，斜率k2=uo2/ui=(y2-y1)/(x2-x1)=(9.0097-4.8653)/(101.6667m+100.8333m)=20.47，即电压增益uo1/ui=20.47。在图5-5（c）中，斜率k3=(uo1-uo2)/ui=(y2-y1)/(x2-x1)=(-4.1227-4.0939)/(100.7143m+100.0000m)=-40.93，即电压增益uo1/ui=-40.93。双端输出电压增益微单端输出的两倍。6.改为共模输入的分析图5-6（a） 共模输入的电路图图5-6（b） 共模输入时（uo1-uo2）/ui的transfer function分析由图5-6（b）所示，共模输入条件下双端输出时电压增益（uo1-uo2）/ui=2.44pV0，近似uo1=uo2，没有输出；输入阻抗Ri=3.43M；输出阻抗Ro=10.06k。图5-6（C） 共模输入时uo1/ui的transfer function分析由图5-6（c）所示，共模输入条件下单端输出时电压增益uo1/ui=-1.59mV；输入阻抗Ri=3.43M；输出阻抗Ro=10.06k。图5-6（d） 共模输入时uo2/ui的transfer function分析由图5-6（d）所示，共模输入条件下单端输出时电压增益uo2/ui=-1.59mV；输入阻抗Ri=3.43M；输出阻抗Ro=10.06k。双端共模抑制比KCMR=|Ad/Ac|趋近于；单端共模抑制比KCMR=|Ad/Ac|=1.59m/20.53=0.077m7.设计差动放大器图5-7（a）设计差动放大及电路图首先验证满足增益Aud40这一要求。由图5-7（b）可以看出，其双端输出增益-42.57，42.5740满足要求。再验证其工作静态点是否合适