增益可調(diào)差動(dòng)放大器的設(shè)計(jì)與仿真

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1、增益可調(diào)差動(dòng)放大器的設(shè)計(jì)與仿真摘要：本課題設(shè)計(jì)利用增益可調(diào)放大器uA709芯片為設(shè)計(jì)核心（也可以利用LM709CN芯片等），根據(jù)uA709的放大原理，利用公式計(jì)算出放大倍數(shù)，然后利用專業(yè)軟件（如ORCAD或者M(jìn)ultisim）模擬和仿真增益可調(diào)放大器電路，并測(cè)出其電壓及電壓增益的實(shí)際值！關(guān)鍵字：UA709LM709CNORCADMultisim一﹑課題背景：差動(dòng)放大電路又叫差分電路，他不僅能有效的放大直流信號(hào)，而且能有效的減小電源波動(dòng)和晶體管隨溫度變化多引起的零點(diǎn)漂移，因而獲得廣泛的應(yīng)用。特別是大量的應(yīng)用于集成運(yùn)放電

2、路，他常被用作多級(jí)放大器的前置級(jí)?；静顒?dòng)放大電路由兩個(gè)完全對(duì)稱的共發(fā)射極單管放大電路組成，該電路的輸入端是兩個(gè)信號(hào)的輸入，這兩個(gè)信號(hào)的差值，為電路有效輸入信號(hào)，電路的輸出是對(duì)這兩個(gè)輸入信號(hào)之差的放大。設(shè)想這樣一種情景，如果存在干擾信號(hào)，會(huì)對(duì)兩個(gè)輸入信號(hào)產(chǎn)生相同的干擾，通過(guò)二者之差，干擾信號(hào)的有效輸入為零，這就達(dá)到了抗共模干擾的目的。差動(dòng)放大電路的基本形式對(duì)電路的要求是：兩個(gè)電路的參數(shù)完全對(duì)稱兩個(gè)管子的溫度特性也完全對(duì)稱。它的工作原理是：當(dāng)輸入信號(hào)Ui=0時(shí)，則兩管的電流相等，兩管的集點(diǎn)極電位也相等，所以輸出電壓Uo

3、=UC1-UC2=0。溫度上升時(shí)，兩管電流均增加，則集電極電位均下降，由于它們處于同一溫度環(huán)境，因此兩管的電流和電壓變化量均相等，其輸出電壓仍然為零。1960年代晚期，仙童半導(dǎo)體（FairchildSemiconductor）推出了第一個(gè)被廣泛使用的集成電路運(yùn)算放大器，型號(hào)為uA709，設(shè)計(jì)者則是鮑伯?韋勒（BobWidlar）。但是709很快地被隨后而來(lái)的新產(chǎn)品uA741取代，uA741有著更好的性能，更為穩(wěn)定，也更容易使用。uA741運(yùn)算放大器成了微電子工業(yè)發(fā)展歷史上一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的象征，歷經(jīng)了數(shù)十年的演進(jìn)仍然沒(méi)有

4、被取代，很多集成電路的制造商至今仍然在生產(chǎn)uA741。直到今天uA741仍然是各大學(xué)電子工程系中講解運(yùn)放原理的典型教材。運(yùn)算放大器LM709系列是一個(gè)單片機(jī)的運(yùn)算放大器在-通用的應(yīng)用往往。操作completely指定范圍內(nèi)的電壓的普遍使用對(duì)于這些設(shè)備。設(shè)計(jì),除了提供高偏移電壓增益、消除都和偏置電流。毛皮聲，B類輸出級(jí)給大輸出能力用最小的功率消耗。外部元件用于頻率補(bǔ)償放大器。雖然單位增益補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)無(wú)條件地指定將使放大器。穩(wěn)定反饋配第1頁(yè)（共13頁(yè)）置、補(bǔ)償可以量身定做,以適合高頻性能優(yōu)化為任何增益設(shè)定選用UA709芯片用

5、ORCAD軟件模擬仿和真增益可調(diào)差動(dòng)放大器電路。（一）電路原理連接圖如下：利用直流電源作為增益可調(diào)差動(dòng)放大器的輸入端（下圖為可調(diào)增益放大器實(shí)際電路圖，其中電壓源U5=U6=4V）直流分析具體參數(shù)設(shè)置如下：第2頁(yè)（共13頁(yè)）①下圖為交流源U5=U6=4V時(shí)，（直流掃描）輸出電壓Uo的結(jié)果圖（從圖可以觀察到輸出電壓越來(lái)越趨于穩(wěn)定，其穩(wěn)定值在0.8uV附近，可見(jiàn)輸出電壓是非常小的，幾乎接近零）②下圖為交流源U5=U6=4V時(shí)，（直流掃描）輸出電壓增益Ao的結(jié)果圖（從圖可以觀察到電壓增益先直線上升，由負(fù)的電壓增大到正的電壓，

6、由于輸入電壓U5=U6，那么理論值中電壓輸出增益應(yīng)該是無(wú)窮大的。而實(shí)驗(yàn)也顯示是1*1030V，這個(gè)值已是非常大了，可以視為無(wú)窮大可見(jiàn)理論值與實(shí)際值是十分相符的）第3頁(yè)（共13頁(yè)）瞬態(tài)分析具體參數(shù)設(shè)置如下：③下圖為交流源U5=U6=4V時(shí)，（瞬態(tài)掃描）輸出電壓Uo的結(jié)果圖④下圖為交流源U5=U6=4V時(shí)，（瞬態(tài)掃描）輸出電壓增益Ao的結(jié)果圖第4頁(yè)（共13頁(yè)）（二）電路原理連接圖如下：利用交流電源作為增益可調(diào)差動(dòng)放大器的輸入端（下圖為可調(diào)增益放大器實(shí)際電路圖，其中電壓源U1=U2=4V）瞬態(tài)分析具體參數(shù)設(shè)置如下：第5頁(yè)（

7、共13頁(yè)）⑤下圖為交流源U1=U2=4V時(shí)，（瞬態(tài)掃描）輸出電壓Uo的結(jié)果圖⑥下圖為交流源U1=U2=4V時(shí)，（瞬態(tài)掃描）輸出電壓增益Ao的結(jié)果圖交流分析具體參數(shù)設(shè)置如下：第6頁(yè)（共13頁(yè)）⑦下圖為交流源U1=U2=4V時(shí)，（交流掃描）輸出電壓Uo的結(jié)果圖（從圖可以觀察到：輸出電壓首先直線下降，接著趨于其穩(wěn)定值，在92pV附近，可見(jiàn)輸出電壓是非常小的，幾乎接近零）⑧下圖為交流源U1=U2=4V時(shí)，（交流掃描）輸出電壓增益Ao的結(jié)果圖(從圖可以觀察到：電壓增益是一條直線，且其輸出電壓增益為零。2mn是由于輸入電壓U5=

8、U6，而Uo=(m+n+1+p)(U6-U5)，那么Uo就為零，于是有電壓增益Ao為零。）此電路實(shí)際輸入電阻不高，差動(dòng)放大器的增益與電位器的阻值呈非線性關(guān)系。在實(shí)際應(yīng)用中，此電路的運(yùn)放可選uA709,在uA709的1腳和8腳之間要接R1和C1組成的串聯(lián)相位補(bǔ)償電路；為了防止電路的振蕩，在5腳和6腳之間要加補(bǔ)償電容C2。也可以用uA709TC