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一种典型的差分放大电路设计与测试

一种典型的差分放大电路设计与测试
一种典型的差分放大电路设计与测试

一种典型的差分放大电路设计与测试

2011-01-12 10:12:26 来源:21ic

关键字:放大电路共模运放差分放大器低通滤波器保护器件失调电压输入偏置电流温度漂移寄生电感

摘要:简述一种典型的差分输入差分输出放大电路的设计、仿真和测试方法,讨论其设计原理及需要解决的问题。重点讲述差分滤波器的设计和计算,指出与单端放大电路在设计和测试中的不同之处,并结合实际工作中的经验,就直流信号和交流信号的测试分别给出了一种简易案例。

与普通单端放大器相比,差分放大器可以有效抑制输入信号中的共模噪声和地线电平电压浮动对电路的影响,因此,在工业应用中广受青睐。差分放大器中以仪表放大器应用最为广泛。随着技术的发展,支持差分输入的ADC、MCU 越来越多,由于差分传输能更好地抑制共模干扰,信号传输距离更远,越来越多的场合将使用差分传输。但是,一般的仪表放大器仅支持单端输出。

因此,采用双运放搭建了一种差分输入差分输出放大电路。与普通的单端放大电路相比,差分放大电路在设计、分析、仿真和测试中有许多不同之处,而这些知识在一般的模拟电路教材中很少介绍。

1 差分放大电路设计

根据被放大信号的不同, 可以将差分放大电路分成两种。一种是直流耦合差分放大电路,其输入端没有隔直电容,可以同时放大直流和交流信号,如图1 所示。另一种是交流耦合差分放大电路,其输入端有隔直电容,用来隔离直流分量,放大信号中的交流成分,如图2 所示。

直流耦合差分放大电路

交流耦合差分放大电路

1.1 直流耦合差分放大电路

直流耦合差分放大电路由差分比例放大电路、差分滤波器、保护器件和补偿电阻四部分组成。其输入-输出关系为:

当信号频率较低时, 电容C1、C2、C3 的容抗很大,差分放大电路的输入阻抗很高,若运放工作在线性放大区,则根据虚短和虚断定理,可得:

将式(3) 、式(4) 代入式(1) 和式(2) ,可得:

假设A 为差分放大电路的差分放大倍数, 则由式(5) 、式(6) 可得:

式(1)~式(7) 中所有加减运算均为矢量相加减,式(7)表明该差分放大电路的差分放大倍数A 由电阻R3、R4、R5 确定。

该差分放大电路中的滤波器采用了典型差分滤波器的形式,由差模滤波器和共模滤波器组成,主要作用是滤除传感器输出信号高频噪声以及RFI 噪声。假设传感器差模输出阻抗为Rd, 共模输出阻抗为Rc,C1 与C2的串联等效电容为CS12, 则差模滤波器的截止频率fd由Rd、R1、R2、CS12和C3 确定,共模滤波器的截止频率fc由Rc、R1、R2、C1、C2 确定。

由于传感器信号传输线较长,其寄生电感与放大器输入电容容易组成LC 谐振电路, 产生过冲和振荡,为此,在信号线上串联小电阻R1、R2 作为补偿电阻,以减小或消除振荡。图1 中,电容C4、C5 分别与电阻R3、R5 组成一阶低通滤波器,抑制放大器噪声;电阻R6、R7对运放进行环内补偿,增加运放带容性负载的能力;BAT54S 作为保护器件加在放大器输入端, 防止静电放电以及输入电压超出运放最大输入电压范围而损坏运算放大器。

1.2 交流耦合差分放大电路

交流耦合差分放大电路如图2 所示。电容C9、C10、C11 的值远小于电容C7、C8 的

值,因此,电容C9、C10、C11 对图2 中高通滤波器的影响可以忽略,从而可得共模高通滤波器的截止频率fHPc。

假设电容C7 与C8 的串联等效电容为CS78,则差模高通滤波器的截止fHPd频率为:

电阻R10、R11 为运放提供偏置电压并为运放偏置电流提供流通路径。

2 差分放大电路仿真

在完成电路设计后,采用Multisim 仿真软件对电路进行仿真,以检验电路结构是否合理、器件选择是否恰当、滤波器截止频率设计是否正确等。仿真电路原理图如图3 所示。表1 所示为虚拟信号发生器XFG1 参数设置,表2 所示为虚拟示波器XSC1 各通道交流信号测量结果以及XBP1 波特图仿真结果。

表2 XSC1 和XBP1 仿真结果。

XFG1 参数设置

表2 XSC1 和XBP1 仿真结果。

XSC1 和XBP1 仿真结果

假设图3 中3、4、9 处的交流信号峰峰值电压分别为V3、V4、V9,则由式(5) 可得:

由表2 结果和式(12) 可知,差分比例放大部分的设计是正确的。由图3、式(9) 和表2 结果可知,共模滤波器的设计是正确的。

仿真电路原理图

假设一阶RC 低通滤波器通带电压增益为A0,则其幅频响应可以用式(13) 表示。

式中,ω为信号角频率,ωc为差分滤波器截止角频率。表3 所示为不同频率信号的仿真结果。由图3、式(8) 、式(13) 和表3 结果可知,差模滤波器的设计是正确的。

表3 不同频率信号的衰减情况

不同频率信号的衰减情况

3 差分放大电路测试

以直流耦合放大电路为例简要说明测试方法和步骤,测试框图如图4 所示。差分输入电压由YOKOGAWACA100 系列小型校验仪产生,差分输出电压由四位半精度的VC9806 + 系列数字万用表测量得出。注意,为了使运放工作在线性放大区,需要给运放提供适当的偏置电压[ 8]。表4 所示为CA100 输出不同电压时VC9806+ 的测试结果,结果表明直流

耦合放大电路的差分比例放大倍数约为21。

直流信号放大测试框图

直流耦合通道交流信号测试框图

在直流电压上叠加交流信号,测试交流信号放大、差分滤波器的设计是否正确。测试框图如图5 所示。输入信号由Fluke282 多信道信号发生器产生,输出信号由Tek DPO 4054 示波器测量得出。由于Fluke 282 信号发生器的输出直流偏置电压受输出交流信号幅值的影响,当交流信号的幅值越小时,直流偏置电压越低,此时,运放共模抑制比很低,而且可能超出运放共模输入电压范围。因此,采用如下方法:Fluke 282 输出两路同相位正弦波信号,信道1 信号加在a 端,参数设置为1000 mVpp ,10 Hz,2.50 V 偏置电压,0°主模式;信道2 信号加在b 端,参数设置为900 mVpp ,10 Hz,2.50 V 偏置电压,0°从模式。示波器测量结果如表5 所示, 其中CH1、CH2、CH3 、CH4 分别测量TP1、TP2、TP7 、TP8 处交流信号峰峰值电压和相位,设置CH1 相位为0°。

表5 直流耦合通道交流信号测试结果

直流耦合通道交流信号测试结果

由表5 可知,VTP1=980.0 mV,VTP2=880.9 mV, 带入式(5) 和式(6) ,可得VTP7 =1971 mV,VTP8 =-100.1 mV,其中VTP1、VTP2、VTP7、VTP8的值均为矢量值。表5 所示峰峰值测量结果表明交流信号的放大是正确的。

表6 所示为不同频率时,a、b、TP1、TP2 处测试结果,结果显示通过差分滤波,实际信号衰减稍大于理论值,这是由信号发生器输出阻抗及电路板寄生电容引起的。

表6 不同频率时a、b、TP1、TP2 处测量结果

不同频率时a、b、TP1、TP2 处测量结果

交流耦合差分放大电路测试方法与交流信号测试方法相似,但是,由于电阻容差、运放输入偏置电流、失调电压及隔直电容漏电流等因素的影响,差分输出端存在一定直流电压差,这与仿真的结果是不同的。

该差分放大电路可以看成两路单端同相放大电路的合成。但是,差分放大电路放大差分信号,抑制共模信号;两路输出信号之间存在相位差。因此,采用单端探头测量差分放大电路时,需要同时考虑信号的幅值和相位,以便计算和分析。

使用双运放搭成的具有仪表放大器输入结构的差分输入差分输出放大电路能有效抑制电路温度漂移、零点漂移和共模噪声。在没有差分探头时,使用单端探头对差分放大电路进行测试,并计算输入通道信号失量差和输出通道信号矢量差来验证差分信号的放大,具有较好的实用价值。

单管共射极放大电路仿真实验报告

单管共射极分压式放大电路仿真实验报告 班级__________姓名___________学号_________ 一、实验目的:1.学会放大器静态工作点的调试方法,分析静态工作点对放大器性能的影响。 2.掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的 测量法。 3.熟悉简单放大电路的计算及电路调试。 4.能够设计较为简单的对温度稳定的具有一定放大倍数的放大电路。 二、实验要求:输入信号Ai=5 mv, 频率f=20KHz, 输出电阻R0=3kΩ, 放大倍数Au=60,直 流电源V cc=6v,负载R L=20 kΩ,Ri≥5k,Ro≤3k,电容C1=C2=C3=10uf。三、实验原理: (一)双极型三极管放大电路的三种基本组态。 1.单管共射极放大电路。 (1)基本电路组成。如下图所示: (2)静态分析。I BQ=(V cc-U BEQ)/R B (V CC为图中RC(1)) I=βI BQ

U CEQ=V CC-I CQ R C (3)动态分析。A U=-β(R C管共集电极放大电路(射极跟随器)。 (1)基本电路组成。如下图所示: (2)静态分析。I BQ=(V cc-U BEQ)/(R b +(1+β)R e)(V CC为图中Q1(C)) I CQ=βI BQ U CEQ=V CC-I EQ R e≈V CC-I CQ R e (3)动态分析。A U=(1+β)(R e管共基极放大电路。 (1)基本电路组成。如下图所示:

(2)静态分析。I EQ=(U BQ-U BEQ)/R e≈I CQ (V CC为图中RB2(2)) I BQ=I EQ/(1+β) U CEQ=V CC-I CQ R C-I EQ R e≈V CC-I QC(R C+R e) (3)动态分析。AU=β(R C极管将输入信号放大。 2.两电阻给三极管基极提供一个不受温度影响的偏置电流。 3.采用单管分压式共射极电流负反馈式工作点稳定电路。 四、实验步骤: 1.选用2N1711型三极管,测出其β值。 (1)接好如图所示测定电路。为使ib达到毫安级,设定滑动变阻器Rv1的最大阻值是 1000kΩ,又R1=3 kΩ。

运放差分放大电路

差分放大电路 一. 实验目的: 1. 掌握差分放大电路的基本概念; 2. 了解零漂差生的原理与抑制零漂的方法; 3. 掌握差分放大电路的基本测试方法。 二. 实验原理: 1. 由运放构成的高阻抗差分放大电路 图为高输入阻抗差分放大器,应用十分广泛.从仪器测量放大器,到特种测量放大器,几乎都能见到其踪迹。 从图中可以看到A1、A2两个同相运放电路构成输入级,在与差分放大器A3串联组成三运放差分防大电路。电路中有关电阻保持严格对称,具有以下几个优点: (1)A1和A2提高了差模信号与共模信号之比,即提高了信噪比; (2)在保证有关电阻严格对称的条件下,各电阻阻值的误差对该电路的共模抑制比K CMRR 没有影响; (3)电路对共模信号几乎没有放大作用,共模电压增益接近零。 因为电路中R1=R2、 R3=R4、 R5=R6 ,故可导出两级差模总增益为: 3 5P 1p i2i1o vd R R R 2R R u u u A ???? ??+-=-= 通常,第一级增益要尽量高,第二级增益一般为1~2倍,这里第一级选择100倍,第二级为1倍。则取R3=R4=R5=R6=10K Ω,要求匹配性好,一般用金属膜精密电阻,阻值可在10K Ω~几百K Ω间选择。则 A vd =(R P +2R 1)/R P 先定R P ,通常在1K Ω~10K Ω内,这里取R P =1K Ω,则可由上式求得R 1=99R P /2=49.5K Ω 取标称值51K Ω。通常R S1和R S2不要超过R P /2,这里选R S1= R S2=510,用于保护运放输入级。 A1和A2应选用低温飘、高K CMRR 的运放,性能一致性要好。 三. 实验内容 1. 搭接电路 2. 静态调试

运放差分放大电路原理

Differens Amplifier 差分放大电路 一. 实验目的: 1. 掌握差分放大电路的基本概念; 2. 了解零漂差生的原理与抑制零漂的方法; 3. 掌握差分放大电路的基本测试方法。 二. 实验原理: 1. 由运放构成的高阻抗差分放大电路 图为高输入阻抗差分放大器,应用十分广泛.从仪器测量放大器,到特种测量放大器,几乎都 能见到其踪迹。 nz R4 R2 R T V I R1//R2 = R3//R4 For mini mum offset error due to input bias current TL/H/7057-3

从图中可以看到 A1、A2两个同相运放电路构成输入级, 在与差分放大器 A3串联组成三运放差分 防大电路。电路中有关电阻保持严格对称 ,具有以下几个优点: (1) A1和A2提高了差模信号与共模信号之比 ,即提高了信噪 比; (2) 在保证有关电阻严格对称的条件下 ,各电阻阻 值的误差对该电路的共模抑制比 K CMRR 没有 影响; (3) 电路对共模信号几乎没有放大作用 ,共模电压增益接近零。 因为电路中 R1=R2、R3=R4、R5=R6,故可导岀两级差模总增益为: 通常,第一级增益要尽量高,第二级增益一般为 1~2倍,这里第一级选择 100倍,第二级为1 倍。则取 R3=R4=R5=R6=10Q ,要求匹配性好,一般用金属膜精密电阻,阻值可在 10KQ ?几百K Q 间选择。贝9 Ad =(R p +2Ri)/R P 先定 通常在1KQ ?10KQ 内,这里取 R== 1KQ ,则可由上式求得 R 1=99R/2=49.5K Q 取标称值51KQ 。通常R S 1和R S 2不要超过F P /2,这里选Rs 1= R S 2= 510,用于保护运放输入级。 A1和A2应选用低温飘、高 K CMR 的运放,性能一致性要好。 三. 实验内容 1. 搭接电路 2. 静态调试 vd U o U il U i2 R p 2R I R 5 R P R 3 A1

放大电路练习题及答案..

一、填空题 1.射极输出器的主要特点是电压放大倍数小于而接近于1, 输入电阻高 、 输出电阻低 。 2.三极管的偏置情况为 发射结正向偏置,集电结反向偏置 时,三极管处于饱和状态。 3.射极输出器可以用作多级放大器的输入级,是因为射极输出器的 输入电阻高 。 4.射极输出器可以用作多级放大器的输出级,是因为射极输出器的 输出电阻低 。 5.常用的静态工作点稳定的电路为 分压式偏置放大 电路。 6.为使电压放大电路中的三极管能正常工作,必须选择合适的 静态工作点 。 7.三极管放大电路静态分析就是要计算静态工作点,即计算 I B 、 I C 、 U CE 三个值。 8.共集放大电路(射极输出器)的 集电极 极是输入、输出回路公共端。 9.共集放大电路(射极输出器)是因为信号从 发射极 极输出而得名。() 10.射极输出器又称为电压跟随器,是因为其电压放大倍数 电压放大倍数接近于1 。 11.画放大电路的直流通路时,电路中的电容应 断开 。 12.画放大电路的交流通路时,电路中的电容应 短路 。 13.若静态工作点选得过高,容易产生 饱和 失真。 14.若静态工作点选得过低,容易产生 截止 失真。 15.放大电路有交流信号时的状态称为 动态 。 16.当 输入信号为零 时,放大电路的工作状态称为静态。 17.当 输入信号不为零 时,放大电路的工作状态称为动态。 18.放大电路的静态分析方法有 估算法 、 图解法 。 19.放大电路的动态分析方法有 微变等效电路法 、 图解法 。 20.放大电路输出信号的能量来自 直流电源 。 二、选择题 1、在图示电路中,已知U C C =12V ,晶体管的β=100,' b R =100k Ω。当i U =0V 时, 测得U B E =0.7V ,若要基极电流I B =20μA ,则R W 为 k Ω。A A. 465 B. 565 C.400 D.300 2.在图示电路中,已知U C C =12V ,晶体管的β=100,若测得I B =20μA ,U C E =6V ,则R c = k Ω。A A.3 B.4 C.6 D.300

差分放大电路Multisim仿真

差分放大电路仿真 双端输入双端输出差分放大电路模型: 双端输入双端输出差分放大电路的调零和静态工作点求解: XMM1和XMM2的电压都为6.398V,输出电压为零。双端输入双端输出时静态工作点如下图所示,Ib=4.975uA,Ie=1.13mA,Vcq=6.398V。 双端输入单端输出时的静态工作点: Ib=5.197uA, Ie=1.13mA,Vcq1=6.398V,Vcq2=2.169V。 对比上图的静态工作点可知,XMM2的静态工作点基本不变,但XMM1的静态工作点变化较大,计算公式可参照模电书上的静态工作点计算公式,经计算和实际的仿真结果非常接近。

VCC’=VCC*R6/(R1+R6)=12*5/(10+5)=4V,Rc’=R1//R6=10*5/(10+5)=3.33,Ieq1=(VCC-Ubeq1)/2R11=(12-0.7)/2/10=0.565mA,Vcq1=Vcc’-Ieq1*Rc’=4-0.565*3.33=2.11167V,基本和仿真结果相同。 双端输入双端输出差分放大电路差分放大倍数: 输入电压Ui=7.071mV,输出电压Uo=124.194,Aod=Uo/Ui=17.56 把R3和R4减小为510Ω后,放大倍数如下图所示:放大倍数为26.28。 共模放大倍数: 下图测量的是差分放大电路对共模信号的放大作用,Ui=7.071mV,输出电压为6.935nV,对共模信号有很强的抑制作用

把R11改为一个由三极管组成的恒流源: Uo=55.676pV,相对于加10KΩ的电阻R11,能更好的抑制共模信号,能模电书上的公式和结论吻合。

运放差分放大电路原理知识介绍

运放差分放大电路原理 知识介绍 文件管理序列号:[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]

差分放大电路 (1)对共模信号的抑制作用 差分放大电路如图所示。 特点:左右电路完全对称。 原理:温度变化时,两集电极电流增量相等,即C2C1I I ?=?,使集电极电压变化量相等,CQ2CQ1V V ?=?,则输出电压变化量 0C2C1O =?-?=?V V V ,电路有效地抑制了零点漂移。若电源电压升高时,仍有0C2C1O =?-?=?V V V ,因此,该电路能有效抑制零漂。 共模信号:大小相等,极性相同的输入信号称为共模信号。 共模输入:输入共模信号的输入方式称为共模输入。 (2)对差模信号的放大作用 基本差分放大电路如图。 差模信号:大小相等,极性相反的信号称为差模信号。 差模输入:输入差模信号的输入方式称为差模输入。 在图中, I 2I 1I 2 1 v v v = -=, 放大器双端输出电压 o v ??I v I v I v C2C1)2 1(2 1v A v A v A v v =--=- 差分放大电路的电压放大倍数为 可见它的放大倍数与单级放大电路相同。 (3)共模抑制比 共模抑制比CMR K :差模放大倍数d v A 与共模放大倍数c v A 的比值称为共模抑制比。

缺点:第一,要做到电路完全对称是十分困难的。第二,若需要单端输出,输出端的零点漂移仍能存在,因而该电路抑制零漂的优点就荡然无存了。 改进电路如图(b)所示。在两管发射极接入稳流电阻 R。使其即有高的 e 差模放大 倍数,又保持了对共模信号或零漂强抑制能力的优点。 在实际电路中,一般都采用正负两个电源供电,如图所示(c)所示。 差分放大电路 一. 实验目的: 1.掌握差分放大电路的基本概念; 2.了解零漂差生的原理与抑制零漂的方法; 3.掌握差分放大电路的基本测试方法。 二. 实验原理: 1.由运放构成的高阻抗差分放大电路 图为高输入阻抗差分放大器,应用十分广泛.从仪器测量放大器,到特种测量放大器,几乎都能见到其踪迹。 从图中可以看到A1、A2两个同相运放电路构成输入级,在与差分放大器A3串联组成三运放差分防大电路。电路中有关电阻保持严格对称,具有以下几个优点:

模拟电子技术总复习 (1)

模拟电子技术总复习 一、填空题 (每题2 分,共20分) 1.当二极管正向偏置时,呈( 导通 )状态,当二极管反向偏置时,呈(截止 )状态。 2.在N 型半导体中,多子是( 自由电子 ),少子是( 空穴 );在P 型半导体中,多子是( 空穴 ),少子是( 自由电子 )。 3.BJT 用来放大时,应使发射结处于( 正向 )偏置,集电结处于( 反向 )偏置。 4.对于共射、共集和共基三种组态电路,若希望电压放大倍数大,可选用( 共射 )组态,若希望带负载能力强,应选用( 共集 )组态,若希望高频性能好,应选用(共基 )组态。 5.共集电极放大电路的特点是:输入电阻(大 ),输出电阻( 小 ),电压放大倍数(小于 1而接近于1)。 6.放大电路的频率特性包含( 下限截止频率 )特性和(上限截止频率 )特性。 7.多级放大电路总的电压放大倍数是各级电压放大倍数的( 积 ),而用分贝表示时,其总的电压增益为各级电压增益( 和 )。 8.理想集成运算放大器满足下列指标:①开环差模电压放大倍数为(Auo → ∞ );②差模输入电阻为(Rid → ∞);③输出电阻为(Ro → 0) );④ 共模抑制比为(Kcmr → ∞ )。 9.通过理想集成运放的电流0==-+i i 称为(虚断 ),而-+=u u 称为(虚短 )。 10.将放大电路中的一部分或全部回送到输入回路的过程称为( 反馈 )。 11.放大电路的一部分或全部通过反馈网络回送到输入端,造成净输入信号增强的反馈称为( 正 )反馈,造成净输入信号减弱的反馈称为( 负 )反馈。 12.( 电压 ) 负反馈能够稳定输出电压,( 电流 )负反馈能够稳定输出电流。 13.正弦波振荡电路的振荡条件中,幅值平衡条件是指(|AF|=1 ),相位平衡条件是指( φa +φb=2n π,n=0,1,2,….)。 14.正弦波振荡电路一般由(基本放大电路 )、(选频网络 )、(正反馈网络 )和稳幅环节四部分组成(起振 )。 15.RC 串并联网络的频率特性,当外加信号频率f 达到电路的固有频率f 0=( 1/2πRC )时,其输出电压是输入电压的(1/3 ),而其相位差为( 0° )。 16.功率放大电路输出具有较大功率来驱动负载,因此其输出的(电压 )和(电流 )信号的幅度较大,可达到接近功率管的(极限 )参数。 17.乙类功放电路存在(交越 )失真。 18.晶体管的两个结都正向偏置,管子工作在( 导通 );两个结都反偏,管子工作在( 截止 )区;若晶体管发射结正偏、集电结反偏,则管子处在( 放大 )状态。 19.多级放大电路中输入信号为零时,输出信号电压不为零的现象称为( 零点漂移 ),能够抑制此现象的放大电路是( 互补对称 )放大电路。 20.三极管的工作区域通常可分成(发射区 )、(基区 )、(集电区 )三个工作区。 二、选择题(每题2分,共20分) 1.利用二极管的( )组成整流电路。 A 、正向特性 B 、单向导电性 C 、反向击穿特性 D 、光敏性

3.2模拟集成电路设计-差分放大器版图

集成电路设计实习Integrated Circuits Design Labs I t t d Ci it D i L b 单元实验三(第二次课) 模拟电路单元实验-差分放大器版图设计 2007-2008 Institute of Microelectronics Peking University

实验内容、实验目的、时间安排 z实验内容: z完成差分放大器的版图 z完成验证:DRC、LVS、后仿真 z目的: z掌握模拟集成电路单元模块的版图设计方法 z时间安排: z一次课完成差分放大器的版图与验证 Institute of Microelectronics, Peking University集成电路设计实习-单元实验三Page1

实验步骤 1.完成上节课设计放大器对应的版图 对版图进行、检查 2.DRC LVS 3.创建后仿真电路 44.后仿真(进度慢的同学可只选做部分分析) z DC分析:直流功耗等 z AC分析:增益、GBW、PM z Tran分析:建立时间、瞬态功耗等 Institute of Microelectronics, Peking University集成电路设计实习-单元实验三Page2

Display Option z Layout->Options ->Display z请按左图操作 Institute of Microelectronics, Peking University集成电路设计实习-单元实验三Page3

由Schematic创建Layout z Schematic->Tools->Design Synthesis->Layout XL->弹出窗口 ->Create New->OK >选择Create New>OK z Virtuoso XL->Design->Gen From Source->弹出窗口 z选择所有Pin z设置Pin的Layer z Update Institute of Microelectronics, Peking University集成电路设计实习-单元实验三Page4

模电仿真实验 共射极单管放大器

仿真实验报告册 仿真实验课程名称:模拟电子技术实验仿真仿真实验项目名称:共射极单管放大器 仿真类型(填■):(基础■、综合□、设计□) 院系:专业班级: 姓名:学号: 指导老师:完成时间: 成绩: .

. 一、实验目的 (1)掌握放大器静态工作点的调试方法,熟悉静态工作点对放大器性能的影响。 (2)掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。 (3)熟悉低频电子线路实验设备,进一步掌握常用电子仪器的使用方法。 二、实验设备及材料 函数信号发生器、双踪示波器、交流毫伏表、万用表、直流稳压电源、实验电路板。 三、实验原理 电阻分压式共射极单管放大器电路如图3.2.1所示。它的偏置电路采用(R W +R 1)和R 2组成的分压电路,发射极接有电阻R 4(R E ),稳定放大器的静态工作点。在放大器的输入端加入输入微小的正弦信号U i ,经过放大在输出端即有与U i 相位相反,幅值被放大了的输出信号U o ,从而实现了电压放大。 在图3.2.1电路中,当流过偏置电阻R 1和R 2的电流远大于晶体管T 的基极电流I B 时(一般5~10倍),则它的静态工作点可用下式进行估算(其中U CC 为电源电压): CC 21W 2 BQ ≈ U R R R R U ++ (3-2-1) C 4 BE B EQ ≈I R U U I -= (3-2-2) )(43C CC CEQ R R I U U +=- (3-2-3) 电压放大倍数 be L 3u ||=r R R β A - (3-2-4) 输入电阻 be 21W i ||||)(r R R R R += (3-2-5) 图3.2.1 共射极单管放大器

运放差分放大电路原理知识介绍

差分放大电路 (1)对共模信号的抑制作用 差分放大电路如图所示。 特点:左右电路完全对称。 原理:温度变化时,两集电极电流增量相等,即C2C1I I ?=?,使集电极电压变化量相等,CQ2CQ1V V ?=?,则输出电压变化量0C2C1O =?-?=?V V V ,电路有效地抑制了零点漂移。若电源电压升高时,仍有0C2C1O =?-?=?V V V ,因此,该电路能有效抑制零漂。 共模信号:大小相等,极性相同的输入信号称为共模信号。 共模输入:输入共模信号的输入方式称为共模输入。 (2)对差模信号的放大作用 基本差分放大电路如图。 差模信号:大小相等,极性相反的信号称为差模信号。 差模输入:输入差模信号的输入方式称为差模输入。 在图中, I 2I 1I 21 v v v =-=, =-=C2 1C v v I 2 1 v A v 放大器双端输出电压 o v = I v I v I v C2C1)2 1(2 1v A v A v A v v =--=- 差分放大电路的电压放大倍数为 be c I I I O v d r R A v v A v v A V v β-==== 可见它的放大倍数与单级放大电路相同。 (3)共模抑制比 共模抑制比CMR K :差模放大倍数d v A 与共模放大倍数c v A 的比值称为共模抑制比。 c d CMR v v A A K = 缺点:第一,要做到电路完全对称是十分困难的。第二,若需要单端输出,输出端的零点漂移仍能存在,因而该电路抑制零漂的优点就荡然无存了。 改进电路如图(b )所示。在两管发射极接入稳流电阻e R 。使其即有高的差模

实验四:电子实做实验(差分放大器)

实验四差分放大器实验 1. 实验目的 (1)熟悉差分放大器的工程估算,掌握差分放大器静态工作点的调整与测试方法。 (2)加深理解差分放大器的性能特点。 (3)掌握差分放大器性能指标的测试方法。 2. 实验仪表及器材 (1)双踪示波器 (2)双路直流稳压电源 (3)函数信号发生器 (4)数字万用表 (5)双路晶体管毫伏表 3. 实验电路图 图1-1 差分放大器 如图1-1,当开关K2打向“恒阻”时,实验电路为长尾式差分放大器;当开关K2打向“恒管”时,实验电路为具有恒流源的差分放大器。 4. 知识准备 (1)复习差分放大器的相关理论知识。 (2)根据理论知识对实验电路的静态工作点、电压放大倍数等性能指标进行工程估算。

5. 实验原理 (1)基本原理 差分放大器是一种特殊的直接耦合放大器,它能有效的抑制零点漂移;它的基本性能是放大差模信号,抑制共模信号;常用共模抑制比来表征差分放大器对共模信号的抑制能力;稳流电阻的增加可以提高共模抑制比;但稳流电阻不能太大,因此采用恒流源取代稳流电阻,从而进一步的提高共模抑制比。 差分放大器要求电路两边的元器件完全对称,即两管型号相同、特性相同及各对应电阻值相等。但实际中总是存在元器件不匹配的情况,从而产生失调漂移。为了消除失调漂移,实验电路采用了发射极调零电路来调节电路的对称性;同时由于调零电路引入了负反馈,所以电路得以以牺牲增益为代价获得了线性范围的扩展。 差分放大器的有双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入单端输出、单端输入双端输出四种连接方式;实验电路采用单端输入单端输出的连接方式。 (2)静态工作点的调整 实验电路通过调节电位器R p 使两个三极管的集电极电压相等来调节电路的对称性,完成电路的调零。 (3)静态工作点的测量 静态工作点的测量就是测出三极管各电极对地直流电压V BQ 、V EQ 、V CQ ,从而计算得到V CEQ 和V BEQ 。而测量直流电流时,通常采用间接测量法测量,即通过直流电压来换算得到直流电流。这样即可以避免更动电路,同时操作也简单。 EQ CQ CEQ V V V -= EQ BQ BEQ V V V -= e EQ EQ R V I = C CQ CC CQ )(R V V I -= (4)电压放大倍数的测量 差分放大器有差模和共模两种工作模式,因此电压放大倍数有差模电压放大倍数和共模电压放大倍数两种。 在差模工作模式下,差模输出端U od1是反相输出端,U od2是同相输出端,则差模电压放大倍数为: ud2ud1ud A A A += ud2i od2i od1ud1A U U U U A -=-== 在共模工作模式下,共模输出端U oc1、U oc2均为反相输出端,则共模电压放大倍数为: uc2uc1uc A A A -= uc2i oc2 i oc1uc1A U U U U A === 电路的共模抑制比K CMR 为: cd ud CMR A A K = 或 dB 20lg cd ud CMR A A K =

《模拟电子技术》复习题

《模拟电子技术》复习 一、选择题: 1. 用直流电压表测得放大电路中某BJT各极电位分别是2V、6V、 2.7V,则该BJT三个电 极分别是 C 。 (A)B、C、E (B).C、B、E (C)E、C、B 2. 用直流电压表测得放大电路中某BJT各极电位分别是-9V、-6V、-6.2V,则该BJT三个 电极分别是 B 。 (A)B、C、E (B).C、E、B (C)E、C、B 3. 测得某硅BJT各电极对地电压值分别为V C=6V,V B=0.7V,V E=0V,则该管子工作在 A 。 (A)放大区(B)截止区(C)饱和区 4. 测得某硅BJT各电极对地电压值分别为V C=6V,V B=4V,V E=3.6V,则该管子工作在 B 。 (A)放大区(B)截止区(C)饱和区 5. 稳压管的稳压区是其工作在 C 。 (A)正向导通(B)反向截止(C)反向击穿 6. 当温度升高时,二极管的反向饱和电流将 A 。 (A)增大(B)减小(C)不变 7. 工作在放大区的某三极管,如果当I B从12μA增大到22μA时,I C从1mA变为2mA,那么它的β值约为 C 。 (A)83 (B)91 (C)100 8. 三极管放大电路的三种组态中, B 组态的电压放大倍数总是略小于1。 (A)共射(B)共集(C)共基 9. 共射极放大电路的交流输出波形正半周失真时为 B 。 (A)饱和失真(B)截止失真(C)交越失真 10.共射极放大电路的交流输出波形负半周失真时为 A 。 (A)饱和失真(B)截止失真(C)交越失真 11.差分式放大电路是为了 C 而设置的。 (A)稳定电压增益(B)放大信号(C)抑制零点漂移 12.共模抑制比是差分式放大电路的一个主要技术指标,它反映放大电路 A 能力。(A)放大差模抑制共模(B)输入电阻高(C)输出电阻低 13.用恒流源取代长尾式差分放大电路中的发射极电阻Re,将使电路的 B 。 (A)差模电压增益增大(B)抑制共模信号的能力增强 (C)差模输入电阻增大 14.差分式放大电路的共模信号是两个输入端信号的 C 。 (A)差值(B)和值(C)平均值 15.将单端输入-双端输出的差分放大电路改接成双端输入-双端输出时,其差模放大倍数 将 A 。 (A)不变(B)增大一倍(C)减小一半 16.将单端输入-双端输出的差分放大电路改接成单端输入-单端输出时,其差模放大倍数将 C 。 (A)不变(B)增大一倍(C)减小一半

运放差分放大电路原理知识介绍精编

运放差分放大电路原理 知识介绍精编 Document number:WTT-LKK-GBB-08921-EIGG-22986

差分放大电路 (1)对共模信号的抑制作用 差分放大电路如图所示。 特点:左右电路完全对称。 原理:温度变化时,两集电极电流增量相等,即 C2C1I I ?=?,使集电极电压变化量相等,CQ2CQ1V V ?=?,则输出电压变化量0C2C1O =?-?=?V V V ,电路有效地抑制了零点漂移。若电源电压升高时,仍有0C2C1O =?-?=?V V V ,因此,该电路能有效抑制零漂。 共模信号:大小相等,极性相同的输入信号称为共模信号。 共模输入:输入共模信号的输入方式称为共模输入。 (2)对差模信号的放大作用 基本差分放大电路如图。 差模信号:大小相等,极性相反的信号称为差模信号。 差模输入:输入差模信号的输入方式称为差模输入。 在图中, I 2I 1I 2 1 v v v = -=,

= -=C21C v v I 2 1 v A v 放大器双端输出电压 o v I v I v I v C2C1)2 1(2 1v A v A v A v v =--=- 差分放大电路的电压放大倍数为 be c I I I O v d r R A v v A v v A V v β-==== 可见它的放大倍数与单级放大电路相同。 (3)共模抑制比 共模抑制比CMR K :差模放大倍数d v A 与共模放大倍数c v A 的比值称为共模抑制比。 c d CMR v v A A K = 缺点:第一,要做到电路完全对称是十分困难的。第二,若需要单端输出,输出端的零点漂移仍能存在,因而该电路抑制零漂的优点就荡然无存了。 改进电路如图(b )所示。在两管发射极接入稳流电阻e R 。使其即有高的差模放大 倍数,又保持了对共模信号或零漂强抑制能力的优点。 在实际电路中,一般都采用正负两个电源供电,如图所示(c )所示。

仿真实验四 共射极放大电路分析

仿真实验四 共射极放大电路分析 一、实验目的: (1)认真理解和掌握含三极管的非线性电路的特点 (2)使用Multisim 验证三极管的等效小信号模型 二、实验原理及实例 小信号分析法是分析非线性电阻电路的主要方法之一。在非线性电路中,同时有直流电压0U 和随时间变化变化的输入信号源s u t () 的作用。如果在任何时刻都有0U >s u t () ,则可以采用小信号分析法。 具体步骤如下: (1)画放大电路的小信号等效电路。 (2)估算be r 。为此,还要求得静态电流eq I (3)求电压增益V A 。 (4)计算输入、输出电阻o ,R R i 三、仿真实验设计 如下图所示求该电路的电压增益。 (1)当电路中只有直流电流作用时,求出静态工作点

2120.0454m 250800.0036312 1.104BE B C B CE C V I A K I I A V R I V ββ-= =Ω ====-= (2)画出该电路的小信号等效电路

计算相关参数: 26200(180)7730.0454 3.63 be r =++=Ω+ ()155.24770.63b C E V b BE i b be o C i R R A i R R R r R R k β=-=-=≈Ω ≈=Ω 对其仿真得: 由仿真结果可得67.56m 154.03435.23u O V i V V A V V = == 验证输入与输出的波形关系 :

可得到输入波形与输出波形为反向,所以-154.03V A = 测量输入、输出电阻的阻值: i 435771.30.435263.552824.40.0225i i O o V V R I mA V V R Io mA = ==Ω===Ω

差分放大器的工作原理

差分放大器的工作原理 差分放大器也叫差动放大器是一种将两个输入端电压的差以一固定增益放大的电子放大器,有时简称为“差放”。差分放大器通常被用作功率放大器(简称“功放”)和发射极耦合逻辑电路 (ECL, Emitter Coupled Logic) 的输入级。 如果Q1 Q2的特性很相似,则V a,V b将同样变化。例如,V a变化+1V,V b也变化+1V,因为输出电压VOUT=V a-V b=0V,即V a的 变化与V b的变化相互抵消。这就是差动放大器可以作直流信号放大的原因。若差放的两个输入为,则它的输出V out为: 其中Ad是差模增益 (differential-mode gain),Ac是共模增益 (common-mode gain)。 因此为了提高信/噪比,应提高差动放大倍数,降低共模放大倍数。二者之比称做共模仰制比(CMRR, common-mode rejection ratio)。共模放大倍数AC可用下式求出: A c=2R l/2R e 通常以差模增益和共模增益的比值共模抑制比 (CMRR, common-mode rejection ratio) 衡量差分放大器消除共模信号的能力: 由上式可知,当共模增益Ac→0时,CMRR→∞。Re越大,Ac就越低,因此共模抑制比也就越大。因此对于完全对称的差分放大器来说,其Ac = 0,故输出电压可以表示为: 所谓共模放大倍数,就是V a,V b输入相同信号时的放大倍数。如果共模放大倍数为0,则输入噪声对输出没有影响。 要减小共模放大倍数,加大R E就行通常使用内阻大的恒流电路来带替R E

差分放大器是普通的单端输入放大器的一种推广,只要将差放的一个输入端接地,即可得到单端输入的放大器。很多系统在差分放大器的一个输入端输入反馈信号,另一个输入端输入反馈信号,从而实现负反馈。常用于电机或者伺服电机控制,稳压电源,测量仪器以及信号放大。在离散电子学中,实现差分放大器的一个常用手段是差动放大,见于多数运算放大器集成电路中的差分电路。 单端输出的差动放大电路 (不平衡输出) 称为单端Single ended或不平衡输出Unbalance Output。 单端较差动输出之幅度小一倍,使用单端输出时,共模讯号不能被抑制,因Vi1与Vi2同时增加,VC1与VC2则减少,而且VC1=VC2,但Vo =VC2,并非于零(产生零点漂移)。 但是加大RE阻值可以增大负回输而抑制输出,并且抑制共模讯号,因Vi1=Vi2时, Ii1及Ii2也同时增加,IE亦上升而令VE升高,这对Q1和Q2产生负回输, 令Q1和Q2之增益减少,即Vo减少。 当差动讯号输入时,Vi1 = -Vi2,IC1增加而IC2减少,总电流IE = IC1 + IC2便不变, 因此VE也不变,加大RE电阻值之电路会将差动讯号放大,不会对Q1及Q2产生负回输 及抑制。 。 b)减低功率消耗(相对纯电阻来说)。 c)提高差动放大之输出电压。 d)提高共模抑制比CMRR。 即差动输入,则IC1升而IC2下降(并且,ΔIC1 = ΔIC2) 因电流镜像原理,IC4 = IC1 故此,Io = IC4 IC2 = IC1 IC2 (ΔIo = 2ΔIC1或2ΔIC2) 这说明了输出电流是IC1和IC2的相差,即将输出变为具有双端差动输出性能的单端输出 (故对共模讯号之抑制有改善因双端差动输出才能产生消除共模讯号作用)。

模电课设单入双出恒流源式差分放大电路的设计

目录 1 课程设计的目的与作用 (1) 1.1设计目的及设计思想 (1) 1.2设计的作用 (1) 1.3 设计的任务 (1) 2 所用multisim软件环境介绍 (1) 3 电路模型的建立 (3) 4 理论分析及计算 (4) 4.1理论分析 (4) 4..1.1静态分析 (4) 4.1.2动态分析 (5) 4.2计算 (5) 5 仿真结果分析 (6) 6 设计总结和体会 (9) 6.1设计总结 (9) 6.2心得体会 (9) 7参考文献 (10)

1 课程设计的目的与作用 1.1设计目的及设计思想 根据设计要求完成对单入双出恒流源式差分放大电路的设计,加强对模拟电子技术的理解,进一步巩固课堂上学到的理论知识。了解恒流源式差分放大电路的工作原理,掌握外围电路设计与主要性能参数的测试方法。 1.2设计作用 通过multisim软件仿真电路可以使我们对恒流源式差分放大电路有更深的理解,同时可以与长尾式放大电路加以比较,看到恒流源式差分放大电路的优越性。 1.3设计任务 1.设计一个单入双出恒流源是差分放大电路,在实验中通过调试电路,能够真正理解和掌握电路的工作原理。 2.正确理解所设计的电路中各元件对放大倍数的影响,特别是三极管的参数。 3.正确处理理论计算数据,并非仿真数据进行比较在比较中加深理解。 2 所用multisim软件环境介绍 multisim软件环境介绍 Multisim是加拿大IIT公司(Interrative Image Technologies Ltd)推出的基于Windows的电路仿真软件,由于采用交互式的界面,比较直观、操作方便,具有丰富的元器件库和品种繁多的虚拟仪器,以及强大的分析功能等特点,因而得到了广泛的引用。 针对不同的用户,提供了多种版本,例如学生版、教育版、个人版、专业版和超级专业版。其中教育版适合高校的教学使用。

单管放大电路仿真实验报告

? 单管放大电路仿真实验报告 一、实验目的 1、 掌握放大电路支流工作点的调整与测量方法。 2、掌握放大电流主要性能指标的测量方法。 3、了解支流工作点对放大电路动态特性的影响。 4、掌握发射极负反馈电阻对放大电路性能的影响。 5、了解信号源内阻Rs 对放大电路频带(上限截止频率f H )的影响。 二、实验电路与实验原理图

2、直流通路 VCC 12V 将基极偏置电路用戴维南定理等效成电压源,得到支流通路。开路电压:V BB = V CC*R B2/(R B1 + R B2) 电源内阻:R B = R B1 // R B2 三、实验内容 1、静态工作点的调整 ※预习计算

直流工作点的调整 I CQ =1.0mA 时 3.3c R C CQ V R I V ==, 1.95BQ E CQ BE V R I V V ≈+= 12 '11 75.4//55.4CC BQ B CQ BQ B W B B V V R K I V R R R R K β-= =Ω +=-=Ω -7.5C CEQ CC BQ R BE V V V V V V =-+= I CQ =2.0mA 时 6.6c R C CQ V R I V ==, 3.15BQ E CQ BE V R I V V ≈+= 12 ' 1140.8, //20.8CC BQ B CQ BQ B W B B V V R K I V R R R R K β-= =Ω+=-=Ω -3C CEQ CC BQ R BE V V V V V V =-+= 由此可以得到扫描参数时的大致范围 要求:调节RW ,在ICQ=1mA 和2mA 时,测量VCEQ 的值,并记录RB1的值。 操作:对R W 进行参数扫描,通过观察Rc 上的电压变化 可以得到 CQ I ( c CQ c U I R = ), Uc 可以通过V (Vcc )-V(4)得到,从而可以在扫描参数设备时通过跟踪Uc 得到CQ I 为一 定值时对应的V CEQ 以及相应的R W 。 仿真结果(设备参数扫描):

镜像电流源作偏置的差分放大器仿真报告

镜像电流源作偏置的差分放大器设计与仿真报告 一、仿真目的 1、熟悉差分放大器和镜像电流源的工作原理 2、学习镜像电流源作偏置的差分放大器的设计方法 3、熟悉Cadence的使用方法 二、电路原理 上图中,所有MOS管均采用0.35的工艺,由镜像电流源提供偏置,作为负载的镜像电流源由pMOS管组成,采用双端输入单端输出,输入信号幅度为正负0.5v。作为偏置的镜像电流源两管子的尺寸均为W=5u,L=2u,差分放大器的两根管子和作为负载的电流源的两 根管子的尺寸均为:W=0.7u,L=0.5u。电源电压为3v,差分放大器的直流偏置电压为2v。 三、仿真过程 1、直流仿真 首先,对电路进行直流仿真,看所有管子是否都处于饱和区,如果不在饱和区,则需要调整管子的尺寸和电路参数。下图是镜像电流源左边管子的直流参数,其它管子参数的查看方法类似:

从结果可以看出,region为2,表示管子处在饱和区,由vgs>vth,vds>vgs-vth也可以看出管子处在饱和区。其它管子通过通过同样的方法查看,都处在饱和区。 2、交流仿真 对电路进行交流仿真,其幅频特性曲线如下: 3、改变管子的宽长比,看其对电路的影响

其它参数不变,改变差分放大器的两个管子的宽长比,通过仿真看其对增益、带宽的影响,这里将管子的宽度设置为原来的10倍,即7u,首先进行直流仿真: 上图是放大器左边管子的直流参数,可以看出其处于饱和区。其它管子仍可以通过相同的方法查看,通过仿真,发现都处于饱和区。然后可以对其进行直流仿真,幅频特性曲线如下:

由仿真结果可看出,其增益变为大约28.4dB,3dB带宽大约为0.3GHz。可见增加管子的宽长比可以增大放大器的增益,但是同时带宽会减小。 4、保证管子原来的参数不变,改变放大器直流偏置电压 将放大器的直流输入电压减小到1v,先进行直流仿真,看各个管子是否工作在饱和区,如下: 上图是放大器左边管子的直流参数,可见其工作在饱和区,通过同样的方法查看其它管子的直流参数,发现都工作在饱和区。 然后对电路进行交流仿真,其幅频特性曲线如下:

实验六、集成运算放大器虚拟仿真

实验六、集成运算放大器虚拟仿真 实验目的: 1、掌握用集成运算放大器组成的比例、加法、积分电路的特点及性能,掌握比例、积分电路的测试和分析方法; 2、掌握基于集成运算放大器的过零比较电路的特点。 实验内容: 1、反相比例放大器比例运算验证。 反相比例放大器输出电压 思考:1)调整负载R4对比例运算的影响。 对放大倍数不影响 2)调整输入信号对比例运算的影响。 没有影响 3)调整R1和R2对比例运算的影响。 随比例的增大,放大倍数增大相应的倍数 2、用3554AM 设计一个加法器。设计要求: 满足123(2)o u u u =-+,输入信号1u ,2u 都是频率为1KHZ 的正弦信号,幅度分别为100mV 和200mV ,观察输出是否满足要求。 电路图:

通过观察波形及其电压表的读数,可得所设计的电路与要求相符 3、用3554AM设计一个反相积分器。设计要求: 1)时间常数为2ms,输入信号为方波,频率为1KHZ,幅度为6V,观察输出信号的波形和幅度。 2)改变积分器的时间常数,使之增大或者减小,观察输出波形幅度的变化及失真情况。 增大时间常数为20ms后的波形

减小时间常数为0.2ms是的波形 由上可知积分器的时间常数T增大时输出幅值减小,T减小时输出波形失真。 思考:1)反相运算电路中反馈电阻的变化对运算器的闭环电压增益有何影响。 减小输出端的直流漂移 2)实际应用中,积分器的误差与哪些因素有关。 积分器在主回路上是延迟,反馈上是超调;本身电路与电阻和电容密切相关,对系统有修正的影响,如配置微分环节可克服超调 4、用运放741设计一个过零比较电路。设计要求: 稳压管选用1Z6.2,输入信号为幅值为1V,频率为500HZ的正弦波,通过示波器观察过零比较电路输出波形。 电路图: 波形图:

运算放大器的工作原理

运算放大器的工作原理 放大器的作用:1、能把输入讯号的电压或功率放大的装置,由电子管或晶体管、电源变压器和其他电器元件组成。用在通讯、广播、雷达、电视、自动控制等各种装置中。原理:高频功率放大器用于发射机的末级,作用是将高频已调波信号进行功率放大,以满足发送功率的要求,然后经过天线将其辐射到空间,保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平,并且不干扰相邻信道的通信。高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种,窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路,故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器;宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路,因此又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一种能量转换器件,它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出在“低频电子线路”课程中已知,放大器可以按照电流导通角的不同, 运算放大器原理 运算放大器(Operational Amplifier,简称OP、OPA、OPAMP)是一种直流耦合﹐差模(差动模式)输入、通常为单端输出(Differential-in, single-ended output)的高增益(gain)电压放大器,因为刚开始主要用于加法,乘法等运算电路中,因而得名。一个理想的运算放大器必须具备下列特性:无限大的输入阻抗、等于零的输出阻抗、无限大的开回路增益、无限大的共模排斥比的部分、无限大的频宽。最基本的运算放大器如图1-1。一个运算放大器模组一般包括一个正输入端(OP_P)、一个负输入端(OP_N)和一个输出端(OP_O)。 图1-1 通常使用运算放大器时,会将其输出端与其反相输入端(inverting input node)连接,形成一负反馈(negative feedback)组态。原因是运算放大器的电压增益非常大,范围从数百至数万倍不等,使用负反馈方可保证电路的稳定运作。但是这并不代表运算放大器不能连接成正

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