低成本内带电源的隔离放大器

1、低成本内带电源的隔离放大器 - 电源在线（全面版）资料新产品简介： 低成本内置电源Low-Cost Internally Powered 特点： 小体积、标准 SIP12/DIP24 封装信号输入 /输出/ 工作电源： 3000VAC 三隔离宽信号带宽：60KHZ 带负载能力强1K Q 内置高隔离电源（典型输出： 12V ， 30mA ） 5V / 12V / 24V 单电源工作宽输入电压范围 较高的线性度（ 0.1% 0.2% ）和温度范围 0-10V / 1-5V / 0-5V / 4-20mA / 0-20mA隔离放大器 ICISOLATION AMPLIFIER IC应用： 模拟信号数

2、据隔离、采集0-10V / 0-20mA / 4-20mA隔离传输及供电 工业现场信号隔离传输及变换 地线干扰抑制 变频器、电机控制 仪器仪表、传感器信号隔离传输及变换 信号长线无失真传输等标准信号的输入 / 隔离输出说明：ISO 系列隔离放大器在同一芯片上提供了电源及信号的隔离， 该混合集成芯片在同一芯片 上集成了一个磁电耦合 DC/DC 变换电源及一个 电流 / 电压输出的光电耦合隔离放大器。该 芯片除为内部放大电路供电外，还可向外部输出一路隔离电压，供外部电路扩展使用。这一 特点可方便地为外部电路基准电源及外部放大电路或其他用户应用电路供电。输入及输出侧 宽爬电距离及内部隔离措施使该芯片

3、可提供 3000VAC 绝缘电压。ISO 系列产品使用非常方便，几乎无需外部元件，即可实现信号电流源长线传输（如图）3MQ mm4-20bA)主 0-50(0-02)SUA/YUAAl" 隔藹放大器IC,-«.i j 0.25 ：4严(o on0.50(0.02sun-yuanShen zhe n Sunyuan Tech no logy CO., Ltd.深圳市顺源科技南湖学院低频电子线路课程设计课 题：姓 名：指导老师：系 别：班 级：学 号：(1) 启动软件后建立新的工程文件，命名为Ian，并且在Project Tech no logy Files 栏中选择“ ADS

4、 Standard:Length unil-millimeter ” ,打开原理图设计窗 口。(2) 选择File/New Design新建一个原理图，命名为 bjt_curve,并在 Schematic Design Temples 栏中选择“ BJT_curve_tracer ”。韦|415=11(3) 点击，打开元件库，在一中输入41511，对41511的查询结果可以看到里面有这种晶体管的不同的模型， 以sp为开头的是S参数模型， 这种模型不能用来做直流工作点的扫描，选择pb开头的模型，切换到Design窗口， 放入晶体管按照下图所示接入晶体管，连线按键为，注意确认线完全接好BJT Cu

5、rve Tracer+ VDCSRC1pb_lhp_AT4l511_19950125QI- Vdc=VCtJL I DCVCE =0 VIBB =0 A/V)SRC2 ldc=IBB 按Simulate彳"键，开始仿真，仿真结束，弹出结果窗口，如下BJT DC Collector Current vs. Collector-Emitter VoltageUse with BJicurvetracer Sc hem atic Template12-r10|BB=1.0DDE-4 IBB=©.OOCE-fl | 日日IQB=7DOCE-5rn-n nmr-rIBB=4. 口口

6、w-# IBS=3.000E-'5I9B=2 DOCE-4VCEValues at bias point indicated by marker ml. Move marker to update.m 1VCE=3.000 IC.i=0.006 IBB=0.0000603 0000018Device PowerVCFConsumption, Watts晶体管直流工作点扫描选定晶体管的直流工作点后，可以进行晶体管的S参数扫描，本节中选用的是S参数模型sp_hp_AT-41511_2_19950125这一模型对应的工作点为 Vce=2.7V、 lc=5mA(5)新建一个原理图，命名为 SP

7、_of_spmod,并在Schematic Design Temples 栏中选择“ S-Params”。然后新的Design文件生成，窗口如下Teinm Teinm2Num=2Z=50 OhmTerm TermlNum= 1Z=50 OhmSP1Starf=i .O GHzStop=10.D GHz Step=0.1 GHzDisplayTemplate dieptempl "S_ Pa ramsQua ddiB Smith" 加入sp模型的晶体管，并连接电路如图TermTerrnlNunfl 1Z 50 Ohm-SP_P_AT-斗 I 51 1_2_19050125 S

8、NP1Blas="BJ（： VC&=2 .7V IC=5mA- Frequency=HCl 10-5 1 > GHz:*TermTermZZ 50 OhmS- PARA IVIE TE RSSP1Start=1i OHz St 口 p= 1 GHzStep = O 1 GHz| M盅 | DnspliayTEm口Icte dl-Bpcem 口1 sS_Paranns_G>uad_dB_Snnrth(7) 由于sp模型本身已经对应于一个确定的直流工作点，因此在做S参数扫描S-PARAIWETERS的时候无需加入直流偏置。观察sp模型晶体管的参 数显示，在此例中，标定

9、的频率适用范围为0.15.1GHz，双击修改参数如右。PWAMETE 氏 SWEEP在控件中作S ParamSP1%甘口GHzStop =5 10 GHzStepO D5 GHi(8)点击按键进行仿真。仿真结束后，系统弹出数据显示窗口，下图所示的史密斯圆图中就是BJT模型的S(1,1)参数和S(2,2)参数，它们分别表示了 BJT的输入端口反射系数和输出端口反射系数。sCMranq (10CiOHzto5.1DOGhz':freq C100.0 M Hz to 5,10 (K3H z)下图列出了 BJT模型的S(1,1)参数和S(2,2)参数，它们分别表示了 BJT勺正向 和反射的功率

10、传输参数。z/1厂R everM Tran an isaon, dB -WForward Transmission, dB話555匕匕.5(9)接着点击 !，激活的是数字列表的显示方式，在SP_of_spmoi中选择S(1,1)，然后再点击 f * 按扭，点确认就可在数据显示窗口中插入一个 关于S(1,1)的数据列表，就可以观察 在每个频率处的S(1,1)参数的幅度 和相位值了。如右图所示。(10)双击图中的S参数仿真控制器，选中其中的Calculate Noise选项，单击确认，再次仿真， 点击疋按扭，激活的是图形显示方 式，在左边所列的参数列表中选择freqSC1.1)1DOD MH20

11、550/65.1500 MHz0 52C y-85.000200.0 MHz0.4W/-WS.iHW250.0 WH30.475/117,0003D00 MHz .+60 J-125.350.0 MHZO+S5/-13£.SM400 0 MHzD+M/*144JXK4SO D MHz£J4«/-19.5<K50Q.D MHzJ 440/-155,iHK550.0 WHs口斗 35/153,500&D00 MHz +3OJ-TS2.650 0 MH20+35/-165.SM700 0 MHzO.+4D/*1B9.jOT7&0 D MHz 440

12、/-172.(KK800.0 MHz0 440/-175.S5D.0 WHs口.44。/77"倾9D0 & MHza.44Q/_179.(XW950.0 MH2 1.MKIGHZ 1.&5C GHz 1 1 兀 GHzO+44J/ 173.SD00MC/ 176.000C.44U/ ir4.5DD0.4W/173 DOO1 1&CGHs1.20CGHz0 440/171.000 G.WHG&.CGO1.25Q GH2fl 44C/167.5001.34X1GHZ0 440； 165.D01250 GH 盂0445/163-5001.400 GHz0.4

13、5C/162WJO1.4弭 t5Hz04MJ/teti WO1.&0C GHzG4&0J 1£&.CCO1 SSaGHs04545/157.000n（f2），然后点击讪，确认，然后在弹出的数据显示格式对话框中选择dB,就在数据框中插入了一个关于n（f2）的矩形图，如下图所示SP模型仿真设计很多时候，在对封装模型进行仿真设计前，通过预先对sp模型进行仿真，可 以获得电路的大概指标。sp模型的设计，通常被作为电路设计的初级阶段。 本节 首先设计sp_hp_AT-41511_2_1995012在2GH处的输入、输出匹配。1.构建原理图（1）建立新的工程文件，命名为

14、spmod_LNA并在Schematic Design Temples栏中选择“ Simulation-S_Param ”。（2）在库中选出晶体管sp_hp_AT-41511_2_19950125放在原理图窗口（3）点击丄_1，放置负载终端元件Term1, Term2两个端口。（4）然后在原理图中插入两个地线。（5）点击，放置输入阻抗测试控件Zin，插入到原理图中。(6)点击，放置s参数扫描控件。并修改为上一节中的相同值连接电路图如下。fermi Num=1 -2=0 0bn.S-PARAf/ICT 匚RSsr|3jkT41L.11_2_1S&L0126 -.SNP1 -lc=5mA*

15、 .Freque10 5 10計一I旳I 血m2|I2=60 Ohm .顾ZinlZin 1 jin(Sl1TPniZ1)SP1 .Start=O W GHzSlop-5.10 GHzStep=0 05 Cth2. SP模型的仿真(1) 执行仿真，并等待结束。 仿真结束后，在弹出的数据显示窗口 中插入一个关于输入阻抗Zin1的数 据列表，如图所示。(2) 由列表中可得到2GH点 的输入阻抗为：20.083/19.829。换 算为实/虚部的形式为18.89 +j*6.813.输入匹配设计1.600 G Hz 1.S50H2 1.700 6 Hz1.750 GHz 1 .StJO G Hz 1 .

16、S50 G Hz 1.900 GHz 1 00 GHz 2.000 GHz 2.D50 G Hz Z.1OO0H& Z.1500Hz 2.200 Q Hz ±250 估 Hz 2.300 GHz Z.350 GHz 2.W0Hz 2.450 4 Hz z.saooHz Z百爭OGHIz 2.8QDGHS 2:.e506Ms 盘 7OQGHN2.750 GHz Z.SODGHa 2.G50GM2 2.9U0GH3 Z.SOGHtz 3.000 5.050 S.dOOGHzZin1la.IQS / 1 .1&7 18.555/4.075 18.B7*/0.9M 18.S1

17、4/Q 22 1S.0Q4/ 11 455 1S.211 ? 13.B37 19.95/16.7&5 1Q 7Q7 M 7 S30 2Q.0S3 / 1阴20 20.140/21.6(16 20.22/23.383 20.6/25 240 21.095 <27 J017 21.4S4/S9 jge 21.e30r2Q.42S 22.3S631 10122 011 <32.693 23.173? 54.1 M 231/36.59323 833 r 30 .57524 4-ig r57j523 24.765/3855 25.1Or02M25 676/41 0&526 2

18、27 f 412B 657 7 43.095 27.111 / 44.273 27.708 44 日00 28.320 BOB 26.630/4898 25.362/47 75d本部分将为SP莫型设计一个输入的茶杯网络，匹配网络是采用微带 线实现的，具体过程如下。(1) 选择TLin es-Microstrip 元件面板，并在其中选择微带线参数配置工具MSU并插入到原理图中(2)(3)如图右所示。其中参数的含义是：H:基板厚度Er:基板相对介电常数Mur:磁导率Cond:金属电导率Hu:封装高度T:金属层厚度TanD:损耗角Roungh:表面粗糙度双击MSU控件，设置微带参数，IV1 SubM

19、SUBMSubTH=0.8 mm .E二 43 .Mu r= 1Cond=5 88E+7Hu=1.(7e+33 mm T=O33 mm JanD=1e-4 Rough=0 mm(4) 选择_-元件面板，点击选择采用单分支线匹配电路SSMtch放置在原理图中。(5) 双击SSMtch®行设置，设置好后如图 所示。(6) 选中SSMtch电路，并单击菜单栏中的 在此时系统弹出Desig nGuide>Passive Curcuit,窗口中选择砧icrostrip Control Wiridow项，进入Passive Curcuit DesignGuidep窗口，在窗口中单'

20、DA_SS M nt iti 1 _spftl Xl_ LN ADA_SShJ.SubiitMSub1n .F二2 GHzz in=55 Ohmzload-1 fcai'zstutr-59 Ohm-xbne=50 Qhrn DeiriO mm击 按钮，系统将自动完成设计过程。综合完毕后,即可生成适合的匹配网络。(7)匹配网络生成后，点击，进入匹配网络的子电路，如图所示。Singfe-S-tub Mertch D&sijari AssistantPassive Circuit D&signGbiideNEEd Help? F'lasw see Hie Passiv

21、e ciircuit D&slryGulde Us&r Manual|RaraffuglerRWlStJtiPKiS将6 Olirn#1Ohm#5Q CFnSCTOhrn#PortPiNum=1TEE TeelSuijSt=,MEubr wi=i.sss mmW2= 1.558 mmW3=1.SSS mmII<>ML INTL2Subst=,MSubVW=1.5BS mmL=4 j5朋 mmPontP2Num=2MLEFTL ISufcst=MlvlEub1lW=1.558 mm L=10 502 mm（8）设计完成后，单击 按钮返回SP仿真的原理图中，将刚刚设计的

22、匹配电路插入到图电路中，作为输入匹配电路，如下SPA SSklatchl pmod LIIA DA.SSMatchlSubrt-MSubT' JF2 GHileffrTerrrl +工.=：HZEin书口.(jhESNP1-II-term'Ierm2'Num=2 上=50 Ohm画Zm,xml! Zini«zn(S11 FortZI)MSub_., 2lcad=1 &89*6 biZstutFOOhm zline=50 Ohm Delta =0 mm5-PARAM ETER5比 ParamSP1 -Siarifl id GHz Stop =5 W GH

23、z; Step 三 0 tf5 GHz,msb .,MSublH=0,8 mni Er=4 3Mur=1 -Gbnd=5.36E+7 . Hj=1.0e+J3 'rm T=0 D3 mmTanD=1e-4RzmghM rmi（9）电路连接完成后，执行仿真，等待仿真结束。（10） 仿真结束后在数据显示窗口中查看电路的 S（ 1，1）参数和S（2, 2） 参数的史密斯圆图，并在频率为2GH处分别插入标记，如下图。f致厂 Qi； nMHrh- h ” 皿世；m1=2 000011S41 1|=0 024 /-152 320P 二 20(D 96曹-J0 021m2MftT? 0006HZS?

24、.2t=0 &92 -4J* 780lmpWK&二 PD* 灯0&54白iraq(1WDMi-bXi 潮町从图中可以看出，对于输入端口来说，反射系数已经很小了，并且输入阻抗 也接近负载阻抗50Q;但对于输出端口来说，反射系数仍然不是很小，且输出阻抗与负载 阻抗还有一定的差距。(11) 观察数据显示窗口中关于 S( 1, 2)参数和S (2, 1)参数的矩形图。从 图中也可以看出，S ( 1， 2)参数和S( 2， 1)参数也有一定的改善。-二2DO R-4D- XL&smp& Lfflmpf-pq GHj-1C'1S.726d 1 a 2Im4k

25、eq-2 000GH2二 gjggm3fiyq-3 OODGHz(12) 在数据显示窗口中查看阻抗Zin1的数据列表，职下图所示，从图中也可以看出，当频率为2GHZ寸，电路的输入阻抗接近50QofreqZin11.G0Q GHz27 .949 巧6 94呂1 650 GHz30.014 + j7.4541.700 GHz32.364 *j7.7151 750 GHz34.663 +J7.56D1.800 GHz37.177 +7 0321 850 GHz39.868 +16.0241 90DGH742 6 W +jd4171 斬 GHz45 dD7 +j2 0912.000 GHz47.&am

26、p;11 - i1.D4549.&4S j4.2002 100GHz51.405 jO.OSO2 150 GHz51.040 -j13 4252 200 GHz50 795 -j13 9532 250 GHz43 356 -123 6SD2 300 GHz44 392 -J27 6SD? 350 GHz40 477 - i3l 11415 610 -j33 3062 JSOGHz31.2062 &00GHJ药辭£ )31 7422 SSOGHi22 787 -J33J9642 6Q0GHi19 1&9 -J32 7352 65D GHz16 077 - j31

27、.3712.70D GHZ13391 - 1297442750 GHz2.800 GHz2B50GH27 674-124 D522 900 GHz6 330-J2Z2332 950 GHz5 252 j20 3&S3 ODD GHz4 354 -j10 6393 050 GHz3 57D - jl6 963由以上的仿真结果可见，电路基本上已经达到了比较好的性能，职：良好的输入匹配、 较高的增益、稳定系数和噪声系数。但另一方面，输出匹配设计匹配还不太好，电路的增益也可进一步的提高。下面就进 行输入阻抗匹配设计。(1) 对于输出及也使用单分支线的结构进行匹配选择TLines'Mic

28、rostrip”，点击微带线工具和T形接头工具一1，连接电路如图，元件的方向可以按调整。(2) 由输入匹配的设计，可知输入匹配网络的线宽为 1.558mm (当然，实际制作电 路的时候，不可能达到这样的精度) ，根据综合时的设置，这个宽度实际上就是 50欧姆特征 阻抗对应的线宽。因此，在输出匹配电路中，将所有的宽度设置为此宽度。如图。TL1MLIN-MLINSubs'1/ISubr. ,VV=1 -.598 mrn ”L=2 S mm:E_ADS . lheSutst= TVlSubl “ W1 -W21.588 rurri =1.588 mm =1.b8H mm-TL2-Subst=

29、-lV1 Subl”W=1.500 mmL=2 5 mmE F T i n r r-HTU3ubst=T?i3ubr'_J W=i.S&Bmm至 L=Z5mnr(3) 完成微带线参数后，将输出匹配网络连接到SP模型中去，如下图所示。Tfrnnl' J A. H： '-J - r _i 1 irr o-Num=l b<SSM3fchi"Z-50CHiubbi-3uM'1id. KTLl''''SLlt-'TUSubVF厂 1 533 mrrL«2- 5 mrn-F-2 GHr Zin-5D

30、Otm.” 7lnan=J 11./3tjb=FOiOhm ,Zlirt-6J 3hrrDefQ=J nm-MT| 上JOE - lit* - sJsFlUSxd- W1 W2t=1 .磁 rr m- 5BS rrmW3=1 Stfc rrmHAFWMLILRSJPF角9lart=0 1C &</SlQp= 1C GTz8tep=0 Q5 GHzMizF '' ti 11 SJiEkMSbbl1.LJ W=1.5S3 mmM歸m,了ip'Zinl ''fcinlanfSIl.PbnZt ''MUNT12 ''

31、''SLlst-ISubr vri .535 nr -L»2 5 mmdl- 2二-50 Of I miF4SJ&'MSlibl HP 3 mm Er=43Hit=l CoM=5 3SE*7_ Hul 0«+33 mir DI rnnT3nD1e4 RougliC mm(4) 在原理图设计窗口的OpUm/Stet/YieWME 元件面板列表中选择一个优化控件Optim并插入到原理图中。将优化控件中的Maxlters的值改为200,增加优化次数。再在列表中选择2个优化目标控件GOAL，并插入到原理图中进行设置，设置好后如图所示。GoalOpbm

32、Gcal2Expi-dBfSfl.nySimlnstaric9Name=lhSP2'Min=Max =-20Weiglit-RangeVar1=RangeMin1=RangeMa41l=GoalOptim Go 创 1ExphdB(S(22)rSimin stanceNam e - "SP 2"Min=Max-15Weight 巧Range Var I-RangeMin1=Range Ma4H=(5)插入一个新的S参数仿真控制器，并将其频率范围设置在2GHz附近，如右图。S-PARAMETERSSFaramSP2Start-LS GHzSfoD-2 2 ST（6）设

33、置TLIN1和TL3的优化范围。双击TLIN1，先中L项，然后单击进入如下窗口。把 Optimization项设置好后如图所 示，就把优化范围设置为 2.0mm到40mm。 TL3的设 置方法和参数同上。（7）进行仿真，仿真结束观察 S（ 1，1 ），Sfreq. Grtz4D -6001J3455帕q. Gm- 加-4O回-0a azloCB 匚巴mp（1，2） S （ 2，1） S （2，2）的数据曲线如下图所 示。从图中可以看出，经过优化后，S（ 1 , 1）的参数反而不如不加输出阻抗匹配网络前，这是由于加入匹配网络后，改变了原来电路的输入阻抗，使电路的输入阻抗不再为 50欧。但S（2,

34、2）有了很大的改善，优化后的 S（ 1，2）和S（2，1）也有了不同程度的改善。（8）反复调整优化方法、优化目标中的权重Weight，还可以对输入匹配网络进行优化，最终得到合适的结果。综合指标的实现1.放大器稳定性分析首先来分析放大器的稳定性，放大器的稳定性理放大器的一个重要的指标， 如果电路稳定系数变得很小（低于0.9）,贝U难以达到预期性能。（1）在元件面板中选择一个稳定系数测量控件 StatbFct,并插入到原理图中，如右图所示。（2）使原理图设计窗口中的优化控件失效，进行仿真 StabFact "" SlabFacil -（3）封装模型仿真设计进行完sp模型设计以后

35、，需要将sp模型替换为封装模型来作进一步设计，有 以下工作需要进行将sp模型替换为封装模型。选择直流工作点并添加偏置电压。偏置网络的设计。封装模型电路的S参数仿真。直流偏置网络设计1. 偏置网络计算（1）打开直流工作点扫描的电路原理图bjt_curve，并在原理图中BJT的基 极加入一个节点名称VBE。（2）将原理图中的直流电压源SCR1的Vdc改为2.7V。（3）删除参数扫描控件PARAMETER SWEEP。（4） 双击直流仿真控件，在参数设置窗口中选择Sweep选项卡，按下面内 容进行设置SweepVar=IBB,表示扫描变量为IBB.Start=0uA，表示扫描起点为OuA.Step=

36、1OOuA,表示扫描终点为100uA. Step=1OuA,表示扫描间隔为10uA.（5）双击变量控件VAR，将其中的变量VCE删除。（6）进行仿真。（7）数据显示窗口出现后，在数据显示窗口插入一个数据列表，如下，从图所示列表中可以看出，当 VCE=2.7V、IC=5mA时，IBB=50uA、 VBE=799.2mV。ibb nCiVBEIBB0.0002 637 pA69.91 mVoooo1 OOOE&1 055 mA754 3 mV1.000E-52.000E-52.074 mA773.3 mV2.000E-53.000E-53.053 mA784.6 mV3.000E-54.0

37、 ODE-53.996 mA792 7 mV4.000E-55.0 ODE-54.S06 mA799.2 mVS.OOOE-56.000E-55.786 mA804.5 mV6 000E-57.000E-5.639 mA809 0 mV7 000E-58 CODE-57 407 mA813 0 mV8 OOOE-5OOOOIE8 273 mA816 6 mV9 000E-51 OOOE49.057 mA819.8 mVI.OOOEI（8）在数据显示窗口中插入两个偏置电阻计算的方程，分别为Rb=（2.7-VBE）/IBB 和Rc=2.3/IC.i，如图2. 偏置网络仿真封装模型的仿真1. 重新建

38、立原理图(1) 打开spmod_LAN的电路原理图，并以LAN_package为名称保存。( 2 ) 删除2、单级差分放大器的设计设计如图所示的电流源负载放大器，要求满足下列指标:工艺ICC网站的0.35um CMOS工艺电源电压3.3V带宽10MHz输入电压为1.6V时的增益35dB负载电容6pF设计提示：a) M1和M2尺寸相同；b) Iref尽可能小；设计步骤：1、仿真单个MOS的特性，得到某 W/L下的MOS管的小信号输出电阻和跨导。2、根据上述仿真得到的器件特性，推导上述电路中的器件参数。3、手工推导上述尺寸下的共源级放大器的直流工作点、小信号增益、带宽。4、如果增益和带宽不符合题目

39、要求，则修改器件参数，并重复上述计算过程。5、 一旦计算结果达到题目要求，用Hspice仿真验证上述指标。6、 如果仿真得到的增益和带宽不符合要求，则返回步骤2，直至符合要求。第六节、差动放大器 一、电路结构和命名方法因为可以从两个输入端输入一个电压差，又可以从两个输出端输出一个被放大的电压 差，所以被称为差动放大器。、单端输入双端输出电路结构运行原理1、静态工作点分析Ubi = Ub2=0V，Ue = 0V-0.7V = -0.7VIe = I c1+Ic2 = （E2-0.7V）/R e=2mA， lci= I c2= 1/21 e=1mAUci= U c2=E仁Urc1=E仁Ic1 X

40、Rc1 = E1-IC2X Rc2= 4V2、电路运行原理 、正半周的输入信号使三极管A的基极电流增大，集电极电流也因基极电流的增大而增大，集电极电阻上的电压URC1应因此而增大，集电极电压因此而下降。 、三极管A的发射极电流增大， 会导致流过Re上的电流增大，Re上的电压也因此增大，由于三极管 B的基极接地（Ub2=0）,所以三极管 B的发射极与基极之间的电压差被减 小，发射极电流也因此减小，集电极电流也因此减小，集电极电阻上的电压Urc2减小，集电极电压因此而上升。 、当输入信号为负电压的时候，两个三极管集电极的电压发生反向的变化。 输入信号使两个输出端分别输出一个对称的下降和上升的被放大

41、的电压差。3、差动放大器在单端输入时的输入阻抗对于差动放大器在单端输入时的输入端来说，三极管D2的发射极输入阻抗就是第三极管D1的发射极电阻的一部分，因此从输入端看进去，这个阻抗被放大了（供1）倍。相对于差动放大器的发射极电阻Re来说，三极管 D2的发射极输入阻抗很小（Zeb=26/leo），所以，可以基本忽略 Re的影响。又由于两个三极管的参数基本一致，三极管 D2的发射极输入阻抗 Zeb被放大（供1）倍之后，基本等于三极管D1的基极输入阻抗 Zbe,所以，差动放大器在单端输入时的输入阻抗；相当于同等条件下共发射极放大器的输入阻抗的两倍。4、差动放大器在单端输入时的电压放大倍数由于差动放大器

42、在单端输入时的输入阻抗；相当于同等条件下共发射极放大器的输入阻抗的两倍，所以，两个三极管的Ube和Ueb分别只能获得输入信号电压的1/2，所以，由此而引起的基极电流变化量也只有同等条件下共发射极放大器的基极电流变化量的1/2，电压放大倍数也就相应地为同等条件下共发射极放大器的电压放大倍数的1/2。5、差动放大器输出电压的动态范围差动放大器的输出电压只能在发射极电压与电源电压正极之间变化，所以，两个三极管的集电极静态工作电压在等于发射极电压与电源电压正极之间一半的位置时，有最大的动态范围。由于发射极电压与基极电压之间0.7V的电压差可以忽略，所以，可以将取两个三极管的集电极静态工作电压设置等于零

43、与电源电压正极之间一半的位置。的性质相反，这是由于共发射极和共基极放大器只有一个三极管一一基极与发射极之间只有 一个二极管的正向导通阻抗的特性所致。从共发射极和共基极放大器输出电压失真的特点来看，输出电压负半周的电压放大倍数随着输入信号电压的增加而逐渐加大，输出电压正半周的电压放大倍数随着输入信号电压的增加而逐渐减小，而输出电压负半周的电压放大倍数随着输入信号电压的增加而逐渐加大的 趋势更明显一些。 所以，从总体来说，共发射极和共基极放大器的电压放大倍数是随着输入 信号电压的增加而逐渐加大的趋势。、图B是差动放大器输出电压失真的特点一一输出电压正负半周失真的性质相同， 这是由于差动放大器的两个

44、三极管的基极与发射极之间的正向导通阻抗是一个反向串联的 关系。这种反向串联的关系使得在信号较小的时候，差动放大器输出电压的失真因输入端二极管正向导通阻抗的反向补偿而减小。又由于二极管正向动态导通阻抗的反向串联关系，随着信号的增大而动态导通阻抗增大的作用会越来越占据主导地位，所以，差动放大器随着输入电压的逐渐增大，电压放大倍数是逐渐减小的趋势，这种特性很便于振荡器的稳幅。静态工作点与单端输入电路相同运行原理：当输入信号Ui为正电压的时候，变压器同名端的结构使三极管B的基极此时获得正半周的电压输入 Ui2。三极管B的基极电流Ib2因此增大，集电极电流因基极电流 的增大而增大，集电极电阻上的电压UR

45、C2也因此而增大，集电极电压UC2因此而下降。同时，变压器同名端的结构使三极管 A的基极获得负半周的电压输入 -Uii。三极管A的 基极电流Ib1因此减小，集电极电流因基极电流的减小而减小， 集电极电阻上的电压 URC2也 因此而减小，集电极电压 UC2因此而上升。差动放大器两个三极管输出端分别输出一个对称的下降和上升的被放大的电压差。两个三极管的集电极电压各自与基极电压的相位相反。当输入信号负电压的时候，两个三极管集电极的电压发生反向的变化。由于两个三极管的发射极电流一个增大，一个减小，发射极电阻上的电流没有发生变化，因此发射极电压 Ue也保持不变。四、差动放大器适合放大直流信号的原理1、其

46、它放大电路的输入结构如图所示:放大器输入端与地之间都有直流电压差，因此放大器输入端与信号输入之间必须接上一个隔直流电容，以保证三极管能获得正常的静态偏置电流，放大器也因隔直流电容的存在而不能放大直流信号2、差动放大器的输入结构如图所示:如图A 所示，差动放大器的输入端没有直流电压差，可以不需要隔直流电容，因此可以 放大直流信号。如图B所示，差动放大器的输入端也可以加上隔直流电容，因此也可以只放大交流信号而不放大直流信号。五、电路设计1、双电源结构如图 A所示：条件：双电源 Ei=E2=12V要求：每个三极管的集电极电流|c仁|c2 1mA 、Re的设计差动放大器的总静态工作电流由发射极电流决定

47、，所以，首先根据E2和设计Re的阻值来获得规定的集电极电流。T |ci + |c2=|Re=(E2-0.7V)/R e Re=(12V-0.7V)/2 沁 6K Q 、Rci和Rc2的设计差动放大器的电路结构；决定了三极管的集电极输出电压只能在电源正极发射极电压之间变化。所以，三极管的集电极静态工作电压应当设计在电源正极和发射极电压之间的中间/ Urci=Urc2Ei/2 6V/ |Rci = | RC2=1mA Rci=Rc2=U rc/| Rc=6V/1mA=6K Q2、单电源结构如图 B所示： 、Rb1和=Rb2的设计单电源结构与双电源结构的区别在于，需要用Rb1和Rb2串联电路给两个差

48、分三极管的基极提供一个与电源电压的正负极有合理关系的对地电位。这个对地电位一方面应给两个差分三极管的集电极以足够的输出电压动态范围，另方面应给两个差分三极管的发射极与电源负极之间以足够的电压来获得规定的发射极电流。Rb1和Rb2的比值大致相等时，能满足上述条件。所以，取Rb1=Rb2。因为流过Rb1和Rb2的电流必须大大于两个差分三极管的基极电流，才能对电路的地电 压有足够的稳定作用。所以取流过Rb1和Rb2的电流为两个差分三极管的基极电流的10-50倍；比较能满足上述条件。假设两个差分三极管的B值都是100,在两个集电极电流之和 =1mA的情况下，两个差分三极管的基极电流之和 =20uA，贝

49、U Rb1+Rb2=E/20uA(10-50)10K Q -60K Q之间。 、Rc1、Rc2、Re的设计与双电源结构的原理相同。课堂作业：1、条件：E仁E2=12V、lco=1mA。要求：画出电路结构、设计并标出元件和静态参数、画出输入和输出波形、计算电压放大倍数Av、计算输入阻抗Zi、输出阻抗Z。、2、条件：E=18V、I co=6mA、3=50。要求：画出电路结构、设计并标出元件和静态参数、 画出输入和输出波形、计算Av、Zi、Zo3、 条件：E=3V、Ico=0.5mA、3=350。要求：画出电路结构、设计并标出元件和静态参数、 画出输入和输出波形、计算Av、Zi、Zo试验四锁定放大器

50、锁定放大器可以通过信号处理，检测出强噪声下非常弱小的信号。如果该信号为Osi n(in V V t 3 =我们再用它乘以方波的傅立叶级数的展开式41sin(sin(3.3sq V t t3? n?+?然后我们得到：00oskJM|w042221cos(2cos(4cos(6.31535out V V t t t_ ?注意:直流输出与输入电压成正比。为了完成上述功能，在实验中，我们可以使用开关电路，sq V高电平时导通in V ,sq V低电平 时通过in V -。详见下图所示。sq V源自参考信号。参考信号需要通过比较器转化成方波信号。 在本试验中我们将使用339比较器。1考虑如何使用4016模拟开关和339比较器2组建电路3用1in ref V V V = 交流去测试电路。4用数字万用表检测输出端的直流成分。z输出端的直流成分与你所预期的一致吗？z输出端的直流成分随频率变化吗？它应随频率变化吗？在第一部分，我