增益可调的差动放大器设计与仿真.doc

增益可调差动放大器的设计与仿真摘要：本课题设计利用增益可调放大器 uA709 芯片为设计核心（也可以利用 LM709CN 芯片 等），根据 uA709 的放大原理，利用公式计算出放大倍数，然后利用专业软件（如 ORCAD 或者 Multisim）模拟和仿真增益可调放大器电路，并测出其电压及电压增益的实际值！ 关键字：UA709LM709CNORCADMultisim一课题背景： 差动放大电路又叫差分电路，他不仅能有效的放大直流信号，而且能有效的减小电源波动和晶体管随温度变化多引起的零点漂移，因而获得广泛的应用。特别是大量的应用于集成运放电路，他常被用作多级放大器的前置级。 基本差动放大电路由两个完全对称的共发射极单管放大电路组成，该电路的输入端是两个信号的输入，这两个信号的差值，为电路有效输入信号，电路的输出是对这 两个输入信号之差的放大。设想这样一种情景，如果存在干扰信号，会对两个输入信号产生相同的干扰，通过二者之差，干扰信号的有效输入为零，这就达到了抗共模干扰 的目的。差动放大电路的基本形式对电路的要求是：两个电路的参数完全对称两个管子的温度特性也完全对称。它的工作原理是：当输入信号 Ui=0时 ，则 两管 的电 流相 等， 两管 的集点 极电 位也 相等 ，所 以输 出电压 Uo=UC1-UC2=0。温度上升时，两管电流均增加，则集电极电位均下降， 由于它们处于同一温度环境，因此两管的电流和电压变化量均相等，其输出电压仍然为零。运算放大器 LM709 系列是一个单片机的运算放大器在-通用的应 用往往。操作 completely 指定范围内的电压的普遍使用对于这些设备。设计,除了提供高偏移电压增益、消除都和偏置电流。毛皮声，B类输出级给大输出能力用最小的功率消耗。外部元件用于频率补偿放 大器。虽然单位增益补偿网络无条件地指定将使放大器。稳定反馈配置、补偿可以量身定做,以适合高频性能优化为任何增益设定选用 UA709 芯片用 ORCAD 软件模拟仿和真增益可调差动放大器电路。（一）电路原理连接图如下： 利用直流电源作为增益可调差动放大器的输入端（下图为可调增益放大器实际电路图，其中电压源 U1=5v U2=3V）通过仿真测得的输出电压如下:当电位器滑到50%位置时，仿真图像如下 ：当电位器滑到30%位置时，仿真图像如下 ：（二）利用交流电源作为增益可调差动放大器的输入端（下图为可调增益放大器实际电路图，其中电压源 U1=5V U2=3V）通过仿真测得的输出电压如下:当电位器滑到50%位置时，仿真图像如下 ：当电位器滑到30%位置时，仿真图像如下 ：公式推导差动放大原理图如下： 推导公式：由理想运放的条件可导出以下关系式I1=I3，(Ui1-U-)/R=(U-UA)/mR （1）I2=I4,(Ui2-U+)/R=(U+-UB)/mR （2）由式（1）和式（2）分别解出U-和U+的表达式，再由U-=U+,得 UA-UB=m(Ui2-Ui1) (3)I3=I5+I6,(U-UA)/mR=(UA-UB)/(R+pR)+(UA-UB)/nR(4)由式2减去式3，再代入式4，得U0=2m(1+m/(1+p)(Ui2-Ui1) (5)通常选m=n,则上式变为， U0=2m(1+m/(1+p)(Ui2-Ui1) (6)增益的理论计算与仿真比较在本设计的原理图中，取m=n=5,p=10A (A为电位器的百分比)1、 直流源分析： (Ui2-Ui1)=5V-3V=2V 当电位器滑到50%位置时，P=5，由公式计算出增益为 2*5(1+5/6)=18.26 U0= 2*5(1+5/6)(Ui2-Ui1)=36.4V而仿真测得的电压为36.67V ,增益为18.33 当电位器滑到50%位置时，P=5，由公式计算出增益为 2*5(1+5/4)=22.5 U0= 2*5(1+5/4)(Ui2-Ui1)=45V而仿真测得的电压为45.015V ,增益为22.52、 交流源分析：(Ui2-Ui1)=5V-3V=2V 因为是交流，取最大值计算，则取1.4(Ui2-Ui1)=2.8V当电位器滑到50%位置时，P=5，由公式计算出增益为 2*5(1+5/6)=18.26 1.4 U0= 2*5(1+5/6)(Ui2-Ui1)*1.4=50.96V而仿真测得的电压最大值为50.44V ,增益为18.01当电位器滑到30%位置时，P=3，由公式计算出增益为 2*5(1+5/