三极管差动放大器VIP

一、 实验目的 设计三极管差动放大器，要求如下：1、 差分输入电压Vid100mV； 2、 要求放大电路增益20dB； 3、 3dB带宽10Hz1MHz；4、 尽可能提高共模拟制比(KCMR)。 二、 实验原理图1 差动放大器原理图 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Ie，由于Ie1+Ie2被恒流源Tr3控制，故Ie2减小Ie，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。Ie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(1) 、确定电源电压差分输入电压Vid100mV，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100mV20=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。(2) 、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(3) 、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=100，则Tr3的基极电流为 所以流过R1、R2的电流为0.2mA。(4) 、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=2k，Re1=Re2=51。(5) 、确定Rb1、Rb2Rb1、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=10k即可。(6) 、确定C1、C2C1、C2起到隔直的作用，可取C1=C2=10F。(7) 、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。图2 差动放大器电路图 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、R410k4电阻R63.3k1电阻R722k1电阻R85.1k1电位器R51k1电解电容C1、C210F2三极管Q1、Q2、Q3S805032、 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4、 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2HZ3.5MHZ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 4KVPP: 1.04 1.03 1.02 1.02 1.01 1.04 1.02 1.03 5K 20K 50K 100k 150k 200k 300k 400kVPP: 1.00 1.02 1.01 1.03 1.02 1.04 1.05 1.01 450k 500k 600k 700k 800k 900k 1M 1.2MVPP: 1.01 1.02 1.01 1.02 1.00 0.99 0.97 0.96 1.3M 1.4M VPP: 0.96 0.94实验分析：分析实验数据，达到了Av大于20dB，3dB带宽为10Hz到1MHz，并且输入小于100mv，能够起到抑制共模抑制比的作用。已经达到了实验要求。实验总结（实验中遇到的