《三极管差动放大器》实验报告

创新实验项目报告书实验名称三极管差动放大器日期2012年3月10日姓名专业通信工程一、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Vid≤100mV；2、要求放大电路增益≥20dB；3、3dB带宽10Hz~1MHz；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[MISSINGIMAGE]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(1)、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Tr3的发射极电阻Re3上的压降的值还要大。如令Re3的压降为2V,电源电压在4V以上即可。为了使Tr1、Tr2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Tr1、Tr2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β=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=2kΩ，Re1=Re2=51Ω。(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=10kΩ即可。(6)、确定C1、C2C1、C2起到隔直的作用，可取C1=C2=10μF。(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。表1S9018的特性项目符号规格单位集电极-基极间电压25V集电极-发射极间电压18V基极-发射极间电压4V集电极电流Ic150mA综上，设计的差动放大器电路图如下：图2差动放大器电路图[MISSINGIMAGE]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R136kΩ1电阻R213kΩ1电阻Rb1、R