恒流源式的差分放大电路及输入信号uI1

题目一恒流源式差分放大电路Multisim仿真在Multisim中构建恒流源式差分放点电路，如图1．1．1所示，其中三极管的β1=β2=β3 =50，r bb’1= r bb’2 =r bb’3=300Ω，调零电位器Rw的滑动端调在中点。

图1.1.1恒流源式差分放大仿真电路1.1利用Multisim的直流工作点分析功能测量电路的静态工作点，结果如下：图1.2 恒流源式差分放大电路的静态分析可得：U CQ1=U CQ2=4.29661V (对地)U BQ1=U BQ2= -15.40674 Mv (对地)则I CQ1=I CQ2=（Vcc-U CQ1）/R C1=(12-4.29661)/100 mA=0.077 mA =77μ A1.2加上正弦输入电压，由虚拟示波器可以看到U C1与u1同相。

1.3计算分析当Ui=10mV时，利用虚拟仪器表可测得U0=1.549V,Ii=154.496 nA，图1.4 恒流源式差分放大电路虚拟仪器表则A d=-U0/Ui=-1.549/10*10-3=-154.9Ri=Ui/Ii=10/154.496*103kΩ=64.73 kΩ在两个三极管的集电极之间接上一个负载电阻R L=100 kΩ，此时可测得U0=516.382mV。

前面已测得当负载电阻开路时U0’=1.549V,则R0=（U’0/U0-1）R L=（1549/516.384-1）*100 kΩ=199.97 kΩ1.4 实验结论：在三级管输出特性的恒流区，当集电极电压有一个较大的变化量ΔU CE时，集电极电流i c基本不变。

此时三级管c、e之间的等效电阻r ce=Δu CE/Δi c的值很大。

用恒流源三级管充当一个阻值很大的长尾电阻Re，既可在不用大电阻的条件下有效的抑制零漂，又适合集成电路制造供工艺代替大电阻的特点，因此，这种方法在集成运放中被广泛采用。

题目二电子灭鼠器的设计2.1设计电路：利用Protel 99SE设计一个红外线灭鼠器的电路。

实验十差分放大电路一、实验目的1、掌握差动放大电路原理与主要技术指标的测试方法。

2、掌握差动放大电路与具有镜像恒流源的差分放大电路的性能差别，明确提高性能的措施。

二、预习要求1．复习差分放大器工作原理及性能分析方法。

2．阅读实验原理，熟悉试验内容及步骤。

3．估算电路图的静态工作点，设各三极管β=30，rbe=1kΩ。

三、实验原理与参考电路1、差分放大电路的特点差分放大电路时模拟电路基本单元电路之一，是直接耦合放大电路的最佳电路形式，具有放差模信号、抑制共模干扰信号和零点漂移的功能。

图4.10.1所示电路，当开关S置于位置“1”时为典型差分放大电路；当开关S置于位置“2”时为镜像恒流源的差分放大电路。

图中三极管T3的；交流等效电阻rce3'远远大于Re，所以，恒流源差分放大电路对共模信号的抑制能力得到大大提高，故具有更高的共模抑制比KCMR。

实验电路采用5G921S型集成双差分对管。

由于制作差分对管的材料、工艺和使用环境相同、所以四只管子技术参数一直很好。

其外引线排列如图4.10.2所以。

1、8脚应接到电路的零电位上。

即使采用在同一基片上制造出阿里的差分对管也不能保证绝对的对称，因此，电路中还没有调零电位器RP1可使三极管T1、T2的集电极静态电流相等。

当放大其输入信号为零时，输出电压也为零。

R1、R2为均值电阻。

当采用平衡输入时，因 R1=R2，且两电阻中间接地，故输入信号能平均分配到T1、T2管发射结上，从而获得差模输入信号。

Re为T1、T2管发射极公共电阻，对其共模干扰信号具有很强的见交流负反馈作用，且Re越大，共模抑制比KCMR越高；Re对差模信号无负反馈作用，不影响差模放大倍数，但具有很强的直流负反馈作用，可稳定T1、T2两管的静态工作点并抑制输出端零点漂移。

电位器为Rp2为静态工作点调整电位器，调节Rp2可改变基准电流IREF，因为VBE3=VBE4、R5=R6，所以T1、T2的工作电流之和为ICQ1+ICQ2=2ICQ1=ICQ3=IREF。

10 模拟集成电路自我检测题一．选择和填空1.试比较图选择题1中三个电流源电路的性能，填空：I0更接近于I REF的电路是a ；I0受温度影响最小的电路是b ；I0受电源电压变化影响最大的电路是a 。

0I0R R( a )( b )图选择题12．差分放大电路是为了C 而设置的〔A．提高放大倍数，B．提高输入电阻，C．抑制温漂〕，它主要通过 F 来实现。

〔D．增加一级放大电路，E．采用两个输入端，F ．利用参数对称的对管〕。

3．在长尾式的差分放大电路中，R e的主要作用是B 。

〔A．提高差模电压放大倍数，B．抑制零漂，C．增大差模输入电阻〕4．在长尾式的差分放大电路中，R e对B 有负反馈作用。

〔A．差模信号，B．共模信号，C．任意信号〕5．差分放大电路利用恒流源代替R e是为了C 。

〔A．提高差模电压放大倍数，B．提高共模电压放大倍数，C．提高共模抑制比〕6．具有理想电流源的差分放大电路，无论何种组态，其共模抑制比A 。

〔A．均为无穷大，B．均为无穷小，C．不相同〕7．输入失调电压V IO是C 。

(A．两个输入端电压之差，B．两个输入端电压均为零时的输出电压，C．输出电压为零时，两个输入端之间的等效补偿电压)8．V IO越大，说明运放B 。

〔A．开环差模电压放大倍数越小，B．输入差放级V BE 或〔V GS〕的失配越严重，C．输入差放级β的失配越严重〕9．输入失调电流I IO是C 。

〔A．两个输入端信号电流之差，B．两个输入端信号电流均为零时的输出电流，C．两个输入端静态电流之差〕10．I IO越大，说明运放B 。

〔A．差模输入电阻越小，B．输入差放级β的失配越严重，C．输入差放级V BE 或〔V GS〕的失配越严重〕二．判断题〔正确的在括号内画√，错误的画×〕1．一个理想对称的差分放大电路，只能放大差模输入信号，不能放大共模输入信号。

〔√ 〕2．共模信号都是直流信号，差模信号都是交流信号。

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。

Multisim 7主界面。

启动Multisim，就会看到其主界面，主要是由菜单栏、系统工具栏、设计工具栏、元件工具栏、仪器工具栏使用中元件列表、仿真开关、状态栏以及电路图编辑窗口等组成。

实验三—差分式放大电路实验内容：一、典型差分式放大电路性能测试实验电路如图，开关K拨向左边构成典型差分式放大电路。

1.测量静态工作点①调节放大电路零点信号源不接入。

将放大电路输入端A、B与地短接，接通±12V直流电源，用万用表测量输出电压Vo，调节调零电位器Rp，使Vo=0.调节要仔细，力求准确。

②测量静态工作点零点调好后，用万用表测量T1、T2管各电极电位及射极电阻RE两端的电压VBE，记录表中。

2.测量差模电压增益断开直流电源，将函数信号发生器的输出端接放大电路输入A端，地端接放大电路输入B端构成差模输入方式，调节输入信号为频率f=1KHz的正弦信号，并使输出旋钮置零，用示波器监视输出端（集电极C1或C2与地之间）。

接通±12V直流电源，逐渐增大输入电压Vi（约100mV），在输出波形无失真的情况下，用交流毫伏表Vi,V C1,V C2,记录在表中，并观察vi,vc1,vc2之间的相位关系及V BE 随Vi改变而变化的情况。

2.测量共模电压增益将差分放大电路A、B短接，信号源接在A端与地之间，构成共模输入方式，调节输入信号f=1KHz,Vi=1V,在输出电压无失真的情况下，测量V C1、V C2的值记录下表，并观察vi,vc1,vc2之间的相位关系及V RE随Vi改变而改变的情况。

二、具有恒流源的差分放大电路性能测试将电路图中的开关K拨向右边，构成具有恒流源的差分式放大电路，重复一——2、3实验内容的要求，记录入上表。

典型差分式放大电路vi,vc1,vc2的图像：共模输入左图——vi与vc1相位关系右图——vc1与vc2相位关系差模输入左图——vi与vc1相位关系右图——vc1与vc2相位关系具有恒流源的差分放大电路vi,vc1,vc2的图像：差模输入vi与vc1相位关系左图——vi与vc1相位关系右图——vc1与vc2相位关系在共模输入时，V i增大，V RE增大；差输入时，V RE很小，V i变化时，V RE变化不明显。

唯有惜时才能成功，唯有努力方可成就！1． 双端输入、单端输出差分放大电路如图所示。

VT 1、VT 2两管特性对称，β＝60，U BE ＝0.6V ，r be ＝6.9K Ω，设V CC ＝V EE ＝15V ，R b ＝2 K Ω，R e ＝30K Ω，R c ＝20K Ω，负载电阻R L ＝20K Ω。

1．估算VT 2的静态工作点I C2、U CE2；2．求该电路差模电压放大倍数I2I1C2d2u u u A u -=，共模电压放大倍数ICC2c2u uA u =和共模抑制比c2d2CMR2u u A A K =； 3．当u I1＝100mV ，u I2＝50mV 时，输出信号电压u O ＝u C2＝？输出端对地的电位u C2＝？ 4．若VT 1发射极与电阻R e 之间断开，判断VT 2是否仍处于放大状态。

若能正常放大，试估算==I2C22u u A u ？1．m A 24.0C2≈IV 7.5C E 2≈U................................................................................................................... 2 2．()()7.332//be b L c d2≈+=r R R R A u β()164.021//ebe b L c c2-≈⋅+++-=⎪⎭⎫ ⎝⎛R r R R R A u ββ ()46d B5.205CMR2≈K ............................................................................................ 5 3．V 67.1IC c2ID d2C2O ≈⋅+⋅==u A u A u u u uV 77.6C2C2C2=+=u U u (7)4．m A 48.0C2=I V 4.3C E 1=U 故VT 2仍能正常放大 ()31//1//e L c ebe b L c I2C22-=-≈+++-==⎪⎭⎫ ⎝⎛R R R R r R R R u u A u ββ ..........................................10唯有惜时才能成功，唯有努力方可成就！2. 差分放大电路如图所示。

第2章 半导体三极管及基本放大电路– 79 – 号输出，所以非输出管是必不可少的。

当然。

这种电路由于二者的零漂不能在输出端互相抵消，所以其共模抑制比要比双端输出小。

但由于有发射极电流源对共模信号产生很强的抑制作用，其零漂仍然是很小的。

由表2.6中的图（c ）、（d ）可见，单端输出时，差分放大电路的差模输入电阻与输出方式无关，而差模输出电阻R o 为双端输出时的一半，即o C (单端）≈R R （2.100）2．单端输入表2.6中的图（b ）、（d ）所示差分放大电路单端输入时，相当于实际输入信号u i1=u i1，u i2=0，两个输入端之间的差模输入信号就等于u i 。

由此可见，不管是双端输入方式，还是单端输入方式，差分放大电路的差模输入电压始终是两个输入端电压之差值。

因此，差模电压放大倍数与输入端的连接方式无关。

同理，差分放大电路的差模输入电阻、输出电阻及共模抑制比等也与输入端的连接方式无关。

表2.6列出了差分放大电路的4种连接方式及其性能，以供参考。

2.7.3 具有恒流源的差分放大电路由前面分析可知，加大电阻R EE 可提高共模抑制比，有效地抑制温漂。

但R EE 的增大是有限的，一是当电源V EE 选定后，R EE 太大会使I CQ 下降太多，影响放大倍数；二是在集成电路中不易制作大阻值的电阻。

因此我们希望有这样一种器件：它的交流等效电阻很大，直流压降却不太大。

电流源便具有这种性能，它是广泛应用于集成电路的一种单元电路，该单元电路是利用晶体三极管在基极电流恒定时，集电极电流接近恒流的特性构成的。

下面先介绍几种常用的电流源电路，然后介绍具有电流源的差分放大电路。

1．比例电流源比例电流源电路如图2.52（a ）所示，V 1、V 2的参数完全相同，由图可知 CC BE1REF 1V U I R R -+≈ （2.101） 由于两个晶体三极管基极相连，电位基本相同，即U BE1≈U BE2，所以I REF R 1≈I 0R 2，可得10REF 2R I I R ≈ （2.102） 由此可见，基准电流I REF 由R 1、R 2决定，改变两个晶体三极管的发射极电阻R 1、R 2的比值，可以调节输出电流的大小。