具有恒流源的单端输入——单端输出差分放大器设计

专业 日期 实验组别 学生姓名（签名）

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班级

2010.4.30

19

成绩

第 次实验

指导教师（签名）

设计课题：具有恒流源的单端输入——单端输出差分放大器设计

一、 已知条件 1. +VCC=+12V 2. RL=2k

3. Vi=10mV(有效值) 4. Rs=50

二、 性能指标要求 AV＞30 Ri＞2k Ro＜3k fL＜30Hz fH＞500kHz 电路稳定性好。

三、 电路工作原理 电路图：

电路工作原理描述

采用分压式电流负反馈偏置电路，以稳定电路的Q点，原理：利用电阻RB1,RB2的分压固定基极电位VBQ，当满足条件I1>>IBQ时，如果环境温度升高，ICQ↑→VEQ↑→VBE↓→VBQ↓→ICQ↓，结果抑制ICQ变化。

电路设计过程：

选定VBQ，VBQ=3~5V,或(1/3~1/5)VCC； 选定ICQ，并确定RE；

ICQ=0.5~2mA,RE=VEQ/ICQ;

选定I1, I1=（5~10） IBQ，根据I1和VBQ计算RB1，RB2；

计算RC； RC受到AV与RO的限制； 检查，修正参数；

根据对FL，FH的要求，选择电容CB、CC和CE

测得β=225；

由AV > 30, Ri > 2 kΩ, Ro < 3 kΩ, fL < 30 Hz

由,得 IE =3mA 取VEQ=2.4V;

RE=VEQ/ICQ 取1.2K; RB2=VBQ/I1 取37K;

RB1=(Vcc-VBQ)/I1 取30K;

IECB(3~10)12fL(Rsrbe)rbe200(1)26mV1660 取 CB = 22 uF

Cc(3~10)12fL(RcRL)7.23~24.11F 取 CC =22 uF 取 CE = 470 uF

CE(1~3)12fL(RE//RSrbe1)343~1030F

参数计算结果；

Rb1=30k , Rb2=37k , Rc=1k , Re=1.2 k , Cb=Cc=22 uF , Ce=470 uF

四、 电路仿真结果与分析 1. 仿真所得静态工作点如下： VBQ VCQ VEQ 6.15V 7.51V 5.46V β 225 ICQ IBQ VCEQ 4.487mA 28.82uA 2.05V

2. 输入输出瞬时波形 输入波形

20mV(1.2500m,13.809m)0V(1.7500m,-13.817m)-20mV0sV(VI) Time0.5ms1.0ms1.5ms2.0ms2.5ms3.0ms3.5ms4.0ms

输出波形

1.0V(742.958u,561.339m)0V(1.2430m,-570.536m)-1.0V0sV(V0) Time0.5ms1.0ms1.5ms2.0ms2.5ms3.0ms3.5ms4.0ms

3. 频率特性曲线

35(13.197K,32.279)30(24.296,29.254)(27.148M,29.245252010Hz100HzDB(V(V0)/V(VI))1.0KHz10KHz Frequency100KHz1.0MHz10MHz100MHz

图与必要的分析解释文字；

可以看出增益为32.279

带宽为24.298Hz到27.148MHz

4. 输入电阻曲线

6.0K4.0K(5.8653K,2.2800K)2.0K010Hz100HzV(V1:+) / I(V1)1.0KHz10KHz Frequency100KHz1.0MHz10MHz100MHz

可以看出输入电阻为2.28k

5.输出电阻曲线

1.5K(8.8130K,1.0282K)1.0K0.5K010Hz100HzV(V1:+) / I(V1)1.0KHz10KHz Frequency100KHz1.0MHz10MHz100MHz

输出电阻为1.028k

五、实验总结

加负反馈与否对电路的稳定性有很

大的影响，虽然不加负反馈可以使电路的失真调节到相对较小的程度，但是加了负反馈以后可以大大减小调节电路参数的工作量，很快使电路达到近于零失真。但反馈电阻不能过大，否则会影响增益。

Q点的选择十分重要，不能过高或过

低，否则会产生饱和失真或截止失真，所以基极电阻的比例大小和射极电阻的大小要调节好。

六、实验思考题及解答

1、测量放大器静态工作点时，如果测得VCEQ <0.5V，说明三极管处于什么工作状态？如果VCQ ≈ VCC ，三极管又处于什么状态？

解答： 若VCEQ <0.5V<1V， 则三极管处于饱和区

若VCQ ≈ VCC ， 则ICQ ≈0，三极管处于截止区

2、加大输入信号Vi 时，输出波形可能会出现哪几种失真？分别是由于什么原因引起的？ 解答：第一种：饱和失真：Q点偏高，IBQ 偏大，Rb1 / Rb2 的比值偏小或Re 偏小 第二种：截止失真：Q点偏高，IBQ 偏小，Rb1 / Rb2 的比值偏大或Re 偏大

第三种：饱和失真且截止失真，最主要原因是Vi 本身偏大 3、影响放大器低频特性fL 的因素有哪些？采取什么措施使fL 降低？为什么？ 解答：

fL112C1(Rsrbe)fL2 ，其中

CLC1CbCe(1)CbCe，

1c2C(RR) ,所以，要降低fL ，则增大Cb , Ce , Cc , rbe , RC 4、提高电压增益Av 会受到哪些因素限制？

采取什么措施较好？为什么？

解答：RR//R//rr(1)R，所以要提高Av ，可以选择适度提高Rb1 , Rb2 , RC , 适度降低Re 和rbe。

5、一般情况下，实验调整后的放大器的电路参数与设计计算值都会有差别，为什么？ 解答：第一、因为计算中采用的模型本身已经取了近似，不是精确模型

第二、计算过程中某些量被忽略，如1+β中的1.

第三、实验中加入了一些模拟干扰的因素

6、某同学在做有反馈的单管共射放大电路实验是，测量的静态工作点为：VBQ =5.2V，VEQ =4.5V，VCQ =6V。试问：

⑴当输入正选信号vi =10mv(有效值)、电路增益Av =30 时，电路的静态工作点是否合适？为什么？

解答：由于VCE =1.5V，而Av ×vim

sb1b2bebeeAvRb1//Rb2//rbe(RC//RL)=0.4242V，vcemin = VCE - Av ×vim =1.0758V，有可能出现饱和失真，所以工作点有点偏高。

⑵当输入信号的幅值加大时，会出现什么失真？

解答：饱和失真。

7、测量放大器性能指标Ri、Ro、Av 以及BW时，是用晶体管毫伏表或示波器分别测量输入、输出电压，而不是用万用表测量，为什么？

解答：因为万用表测得的是有效值，而不是峰峰值，而且万用表精度偏差。

8、测量输入电阻Ri 及输出电阻Ro 时，为什么测试电阻R 要与Ri 或Ro 相接近？ 解答：因为这样可以避免R过大或过小造成测量相对误差以及计算中舍入相对误差偏大，这样精度更高。

9、调整静态工作点时，RB1 要用以固定电阻与点位器相串联，而不能直接用电位器，

为什么？

解答：第一、这样电位器造成的相对误差小，静态工作点更稳定

第二、避免电位器为0时，直接将基极和直流电源短接。造成输入电阻为0.

10、用实验说明图5.1.9所示电流串联负反馈电路，改善了放大器的哪些性能？为什么？

解答：有负反馈电路，使得失真大大减小，静态工作点更稳定。因为利用电阻RB1,RB2的分压固定基极电位VBQ，当满足条件I1>>IBQ时，如果环境温度升高，ICQ↑→VEQ↑→VBE↓→VBQ↓→ICQ↓，结果抑制ICQ变化。