5.差分放大的设计和调试
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差分对放大器调幅电路设计与性能分析摘要:本文利用线性时变电路调幅原理,用差分对放大器构成调幅电路,选择元器件、调制信号和载波参数,通过multisim 软件仿真,实现振幅调制信号的输出和分析。
全文共有四个任务,通过搭建单端输出差分对放大器,计算出差分对放大器基本参数为差模输入电阻275i R =Ω,电压放大倍数33k =;利用差分放大器构成的调幅电路输出观察调幅波;通过改变参数实现差分放大器工作在线性区、开关状态和非线性区,观察记录电路参数、已调波的波形和频谱;利用平衡对消技术,改变差分放大器输出为双端输出,对比单端输出有明显的改善。
目录1、搭建单端输出的差分对放大器 .................................................................................. 1 2、线性时变电路调幅..................................................................................................... 3 3、差动放大器工作在线性区、开关状态和非线性区的调幅波 ...................................... 5 4、双端输出差分对放大器调幅 ...................................................................................... 7 参考文献: (9)1、搭建单端输出的差分对放大器实验电路图如下所示,晶体管Q3构成恒流源电路,恒流输出电流为(120.6)/2 5.7I mA =-=;故静态工作点电流为/2 2.85Q I I m A==。
图1.1 Multisim 仿真,输入电压波形和输入电流如下图1.2输入信号频率为5MHz ,振幅为0.1V 。
差分放大电路是为解决直流放大器的工作点漂移而出现的。
由于集成电路中晶体管的一致性好,且大电容不易制造,差分电路已成为模拟集成电路中放大电路的主要形式。
电子管差分放大器与晶体管差分放大器原理差不多,但在音频领域内实际应用并不多。
其基本电路如上图所示。
当两个电子管的特性一致时,两管的屏流相等,两个输出端的电压幅值相等,相位相反。
由于阴极电阻R5的作用,在电子管的栅极输入信号时,一个管子屏流的增加必然导致另一个管子屏流的减少,并且增加量与减少量相等,而输出电压则是二者之差,这正是差分电路名称的由来。
但当电子管的工作点选择不当时,仍可能出现一个管子的增加量不等于另一个管子减小量的情况,即放大器出现了失真。
当双端输出时,失真被抵销一大部分,而单端输出时,失真并不能被抵销,与单管放大器(工作点相同)差不多。
电子管差分放大电路对管子的配对要求也比较高,两管一致性越好,电路性能越好。
此外还与阴极电阻R5有关,R5越大,电路性能越好。
但阴极电阻大,相应要求负电源电压高。
例如《电子报》2006年24期《电子管差分放大电路》一文阴极电阻高达68kΩ,若每管屏流为1mA,则负电源应达-134V)(栅负压-2V)功耗也增加。
为此,也可采用在阴极电路接入恒流源的方法,如下图所示,但又增加了电路的复杂性,恒流源除可采用晶体管,也可采用恒流二极管或电子管,此时,阴极负电压只需10~20V。
在采用阴极电阻的情况下,电阻大小可用下式计算:R5=|VS|+|VG|/2I式中VS为阴极负电压,VG为栅负压,I为单管屏极电流。
当|VS||VG|时,可按R5=VS2/2I选取电阻。
当电阻接入电路后,其直流负反馈作用可自动提供适宜的栅负压稳定工作点(工作点可能与原选值略有差异,但不影响正常工作)。
较之单管放大器,电子管差分放大器有如下优点:1.省去了阴极旁路电路,电路频响可至OHz,成为直流放大器,但高端频响不变。
2.具有高的共模抑制能力,对共模干扰、噪声及电源电压变化不敏感。
基本差分放大电路详解:
差分放大电路是一种电子电路,通过对两个相同型号的管子的共模输入信号进行放大,实现差分信号的放大。
这种电路广泛应用于各种电子设备和系统中,如通信、测量、计算机等。
差分放大电路由两个完全对称的共射放大电路组成,每个管子的参数完全一样,温度特性也完全相同。
这两个管子的集电极分别接在一起,并通过公共电阻Ree 进行供电。
这样做的目的是使两个管子的工作点相同,从而减小了零点漂移的影响。
差分放大电路的特点包括:
1.抑制零点漂移:由于电路的对称性,差分放大电路可以有效地抑制零点漂移,提高
了电路的稳定性。
2.差模信号放大:差分放大电路主要对差模信号进行放大,这种信号是由两个输入端
输入大小相等、极性相反的信号组成的。
3.抑制共模信号:差分放大电路对共模信号有抑制作用,共模信号是指大小相等、极
性相同的两个信号。
差分放大电路在直接耦合电路和测量电路的输入端中有着广泛的应用。
由于其具有对称性,可以有效地稳定静态工作点,同时具有抑制共模信号的作用。
在实践中,为了获得更好的性能,可以采用适当的负反馈和温度补偿措施。