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導(dǎo)語：如何才能寫好一篇放大電路，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

放大電路

篇1

多級放大電路是指能夠把微弱的信號放大的電路。

例如助聽器里的關(guān)鍵部件就是一個(gè)多級放大器。多級放大器有交流放大器和直流放大器。多級放大電路核心為三極管、場效應(yīng)管，能夠?qū)⒁粋€(gè)微弱信號通過一個(gè)裝置，得到一個(gè)波形相似不失真，但幅值卻大很多的交流大信號的輸出。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

篇2

通過差分放大電路犧牲一個(gè)放大管的放大作用，抵消直流的影響：

1、如果是交流放大電路，只要加一個(gè)隔直電容即可消除直流偏置。

2、如果是直流放大電路，則需要添加電壓轉(zhuǎn)移電路來消除直流偏置。

直流偏置是用來設(shè)定靜態(tài)工作點(diǎn)的，電力系統(tǒng)中存在直流電流或電壓成分的現(xiàn)象稱為直流偏置。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

篇3

關(guān)鍵詞：創(chuàng)設(shè)情境，電子電路教學(xué)，教學(xué)方法

《電子電路基礎(chǔ)》是電子電工專業(yè)中一門綜合性、實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，而其中放大電路的分析又是重中之重。不少學(xué)生認(rèn)為這門課難學(xué)，難掌握，缺乏興趣，學(xué)不好這門課，更談不上學(xué)生學(xué)習(xí)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。為此我們必須分析目前存在的問題，提出解決問題的思路或途徑。。為順應(yīng)時(shí)代的要求，讓學(xué)生能更好的理解教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)模式，以下結(jié)合自己在教學(xué)中的實(shí)際談?wù)勔恍w會(huì)和認(rèn)識。

教學(xué)理論和實(shí)踐都表明，學(xué)生既是教育活動(dòng)的對象，又是教育活動(dòng)的主體，教學(xué)的成敗，不僅取決于教師的教學(xué)手法，主要還取決于學(xué)生主體作用的發(fā)揮程度，取決于學(xué)生自身的努力，所以采取正確的教學(xué)方法才能在電子電路教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。①

一、創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)興趣

興趣是人們積極認(rèn)識事物和關(guān)心活動(dòng)的一種心理傾向，是人們學(xué)習(xí)活動(dòng)的動(dòng)力機(jī)制。教育學(xué)家烏申斯基說過：“沒有絲毫興趣的強(qiáng)制學(xué)習(xí)，將會(huì)扼殺學(xué)生探求真理的欲望。”興趣是學(xué)習(xí)的重要?jiǎng)恿Γ彩亲詈玫睦蠋煟栽诮虒W(xué)中以創(chuàng)設(shè)情境為主線，根據(jù)教材的特點(diǎn)、教學(xué)的方法和學(xué)生的具體學(xué)情，把學(xué)生引入一種與問題有關(guān)的情境中，讓學(xué)生通過觀察，不斷積累豐富的感性認(rèn)識，讓學(xué)生在實(shí)踐感受中逐步認(rèn)知、發(fā)展，乃至創(chuàng)造，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)電子的興趣和素質(zhì)。。②

《電子電路基礎(chǔ)》是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。教師可先從實(shí)際出發(fā)，用學(xué)生身邊的事例引出本節(jié)課的內(nèi)容，通過演示實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生想?yún)⑴c進(jìn)來，在愉快和諧的教學(xué)氣氛中學(xué)習(xí)。如在“三極管的放大特性”的教學(xué)中，可先讓學(xué)生進(jìn)行音樂門鈴的制作。在制作時(shí)先不接三極管，門鈴只能發(fā)出很小的響聲，此時(shí)教師向?qū)W生提出如何提高音量這一問題，使他們帶著問題去學(xué)習(xí)。在介紹完了三極管的放大特性之后，再讓學(xué)生在電路中接上三極管，由于三極管的放大作用使音量增加了許多，這樣學(xué)生就產(chǎn)生了對三極管放大特性的感性認(rèn)識，提高知識對學(xué)生的吸引力，使學(xué)生認(rèn)識到所學(xué)知識隨時(shí)都能得到應(yīng)用，以激發(fā)他們的學(xué)習(xí)積極性。顯然，教師要?jiǎng)?chuàng)設(shè)好問題情境，關(guān)鍵要從學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣出發(fā)，要從知識的形成過程出發(fā)，要貼近學(xué)生生活，要帶有激勵(lì)性和挑戰(zhàn)性。只有這樣，才能激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，促進(jìn)學(xué)生的自主性學(xué)習(xí)，使學(xué)生的認(rèn)知過程和情感過程統(tǒng)一起來。③

二、緊抓重點(diǎn)，有的放矢

“以學(xué)生的發(fā)展為本”是新課程理念的最高境界，電子電路學(xué)習(xí)的關(guān)鍵并不僅僅是讓學(xué)生記住多少理論知識，更重要的是，要通過各種有效的方法和途徑，使學(xué)生學(xué)會(huì)認(rèn)識電子電路的方法，養(yǎng)成正確的思維習(xí)慣。

放大電路是電子電路學(xué)習(xí)的重中之重。放大電路一般不是單一的直流電路或交流電路，而是交、直流共存一個(gè)電路中。放大電路有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種工作狀態(tài)，有直流通路和交流通路，要搞清其中的直流分量和交流分量。三極管是非線性元件，放大電路是非線性電路，電路定量的應(yīng)用有局限性，在分析計(jì)算方法上，更多地采用估算法和圖解分析法，具有近似性。

對于教學(xué)重點(diǎn)的把握則應(yīng)在熟悉教材、熟讀教學(xué)大綱的基礎(chǔ)上結(jié)合多年的教學(xué)實(shí)踐確定。如在講授分壓式偏置電路的計(jì)算時(shí)，可對分壓式偏置電路與基本放大電路進(jìn)行類比，得到兩者的電路形式和原理雖然有很大的不同，但對交流信號來說，兩者幾乎完全一致，從而直接得出分壓式偏置電路的放大倍數(shù)Au、輸入電阻Ri、輸出電阻Ro的計(jì)算公式。教師在詳細(xì)講解后，需要布置大量的習(xí)題，讓學(xué)生反復(fù)練習(xí)，加深對重點(diǎn)的掌握。

三、把握方法，拎清概念

放大電路變化復(fù)雜，學(xué)生學(xué)習(xí)有較大的困難。針對這種情況，教學(xué)中要采取精講和啟發(fā)引導(dǎo)相結(jié)合的方法，培養(yǎng)學(xué)生掌握關(guān)鍵的幾個(gè)電路，教師要舉一反三，由淺入深，由典型到一般，循序漸進(jìn)地講解。

有些知識點(diǎn)學(xué)生理解起來非常困難，這就需要教師多下工夫，多研究切實(shí)可行的辦法。例如，在放大電路中的負(fù)反饋這一章中，很多學(xué)生對反饋的概念及反饋的形成感到模糊。為此，教師可以采用以下幾種方法：

(1)概念法。本章的概念多，且抽象不易理解，主要原因是與我們平常所說的不一樣。比如教材中“把反饋信號的全部或部分送到輸入端”一句話，有些學(xué)生認(rèn)為既然把全部信號反饋到輸入端，那肯定沒有輸出，但實(shí)際上不是，主要是對“反饋”和“反饋信號”這兩個(gè)概念不清楚。在講課過程中，應(yīng)注意反饋信號的特點(diǎn)，講清概念之間的聯(lián)系。上新課之前可采用提問、提示等手段，幫助學(xué)生回憶學(xué)過的概念。事實(shí)證明，概念掌握越清楚，理解起來越容易。④

(2)總結(jié)法。對反饋的判斷歷來是大多數(shù)學(xué)生的難點(diǎn)。教師在教學(xué)過程中總結(jié)出這樣一套辦法：反饋放大器多數(shù)是共發(fā)射極放大器，對共發(fā)射極放大電路，若反饋至發(fā)射極為串聯(lián)反饋，若反饋到基極為并聯(lián)反饋；從發(fā)射極向前級反饋為電流反饋，從集電極向前級反饋為電壓反饋。這樣，學(xué)生記憶理解起來比較容易。

四、善于總結(jié)，完善認(rèn)知

總結(jié)過程是一個(gè)思考的過程，是對知識梳理和加工的過程。通過總結(jié)，讓學(xué)生明確這一章節(jié)學(xué)了什么內(nèi)容，應(yīng)該掌握什么內(nèi)容，與前面章節(jié)知識有什么聯(lián)系和區(qū)別。《電子電路基礎(chǔ)》中的各種基本放大電路、正弦波振蕩電路、功率放大電路，各種復(fù)雜的電子電路，總是由多種簡單的功能不同的電路組成的。通過總結(jié)，我們對各種電路的區(qū)別能不斷加深印象，從而對各種復(fù)雜的電子電路能順利劃分成塊，正確分析其電路原理。

要使學(xué)生能順利學(xué)好電子電路，需要教與學(xué)進(jìn)行互動(dòng)。這既要求我們培養(yǎng)學(xué)生正確的學(xué)習(xí)方法，又要求我們有合適的教學(xué)方法，好的教學(xué)方法還需要我們教師在教學(xué)過程中不斷地探索和總結(jié)。。例如，基本放大電路、負(fù)反饋放大器、正弦振蕩器和功率放大電路在教材的安排中，都是各自獨(dú)立成一章。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，習(xí)慣認(rèn)為它們是相互獨(dú)立的知識點(diǎn)，學(xué)起來感到內(nèi)容多、繁、難，但是，如果把這四個(gè)電路進(jìn)行概括比較，就可得出“基本放大電路是基礎(chǔ)，是核心知識，其它電路都是在這個(gè)核心知識的基礎(chǔ)上變化而來”這樣一個(gè)關(guān)系。基本放大電路加負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)組成負(fù)反饋放大器，兩個(gè)放大電路之間加耦合器件組成多級放大器，基本放大電路加上選頻及正反饋網(wǎng)絡(luò)就組成正弦波振蕩器等。學(xué)生自己把它們之間的關(guān)系用圖表示出來，一目了然，學(xué)生就會(huì)感到不再難學(xué)，也增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的自信心和學(xué)習(xí)興趣。

放大電路分析的方法多種多樣，教師要根據(jù)教學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求和實(shí)際探究需要，靈活設(shè)計(jì)教學(xué)探究，在教學(xué)實(shí)踐中大膽探索，選準(zhǔn)切入點(diǎn)，走自己的路，從而全面提高技工學(xué)校電子課程的教學(xué)質(zhì)量和水準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)：

①苗建宇，劉永昌.推進(jìn)課程建設(shè)深化教學(xué)改革.高等理科教育.2005.

②劉重慶.職業(yè)教育心理學(xué)[M]. 江蘇：江蘇技術(shù)師范學(xué)院.1998

③陳曉黎.在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力.成都教育學(xué)院學(xué)報(bào).2005.

④邵展圖.電子電路基礎(chǔ)(第三版)[M].北京：中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2003.

篇4

【關(guān)鍵詞】耦合方式；零點(diǎn)漂移；差分放大電路

組成多級放大的每一個(gè)單級放大電路稱為一級，級與級之間的連接稱為級間耦合，不論采用何種耦合方式，多必須遵循兩條原則：一是把前級的輸出信號有效地傳輸?shù)胶笠患壍妮斎攵耍欢且篑詈虾蟾骷壏糯箅娐范加泻线m的靜態(tài)工作點(diǎn)。

一、直接耦合放大電路

為了避免耦合電容對緩慢變化信號帶來不良影響，可以把前級的輸出端直接或通過電阻接到下級的輸入端，這種連接方式稱為直接耦合。直接耦合方式的放大電路既能放大交流信號，也能放大緩慢變化和直流信號。更重要的是，直接耦合方式便于集成化，實(shí)際的集成運(yùn)算放大電路，一般都是直接耦合多級放大電路。但是，采用采用直接耦合方法引出了新的問題。首先，直接耦合使前后級之間存在著直流通路，造成各級工作互相影響，不能獨(dú)立，使多級放大的分析、設(shè)計(jì)和調(diào)試工作比較麻煩；有時(shí)，把兩個(gè)單管放大電路簡單地直接耦合在一起還可能使電路不能正常工作。

二、零點(diǎn)漂移

直接耦合帶來的第二個(gè)問題是零點(diǎn)漂移，這是直接耦合電路最突出的問題。從理論上說，輸出電壓應(yīng)一直為零保持不變，但實(shí)際上，輸出電壓將離開零點(diǎn)，緩慢地發(fā)生不規(guī)則的變化，這種現(xiàn)象稱為零點(diǎn)漂移。零點(diǎn)漂移的信號會(huì)在各級放大的電路間傳遞，經(jīng)過多級放大后，在輸出端成為較大的信號，如果有用信號較弱，存在零點(diǎn)漂移現(xiàn)象的直接耦合放大電路中，漂移電壓和有效信號電壓混雜在一起被逐級放大，在漂移現(xiàn)象嚴(yán)重的情況下，往往會(huì)使有效信號“淹沒”，使放大電路不能正常工作。（1）產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的主要原因：一是電源電壓的波動(dòng)，將造成輸出電壓漂移；二是電路元件的老化，也將造成輸出電壓的漂移；三是半導(dǎo)體器件隨溫度變化而產(chǎn)生變化，也將造成輸出電壓的漂移。前兩個(gè)因素造成零點(diǎn)漂移較小，實(shí)踐證明，溫度變化是產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的主要原因，也是最難克服的因素，這是由于半導(dǎo)體器件的導(dǎo)電性對溫度非常敏感造成的。當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，將引起晶體管參數(shù)VBE、β、ICBO的變化，從而使放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)發(fā)生變化，而且由于級間耦合采用直接耦合方式，這種變化將逐級放大和傳遞，最后導(dǎo)致輸出端的電壓發(fā)生漂移。直接耦合放大電路的級數(shù)愈多，放大倍數(shù)愈大，則零點(diǎn)漂移愈嚴(yán)重，并且在各級產(chǎn)生的零點(diǎn)漂移中，第l級產(chǎn)生零點(diǎn)漂移影響最大，因此，減小零點(diǎn)漂移，控制多級直接耦合放大電路中第一級的漂移是至關(guān)重要的問題。（2）為了抑制零點(diǎn)漂移，常用的措施有以下幾種：第一，引入直流負(fù)反饋以穩(wěn)定Q點(diǎn)來減小零點(diǎn)漂移；第二，利用熱敏元件補(bǔ)償放大管的零漂；第三，將兩個(gè)參數(shù)對稱的單管放大電路接成差分放大電路結(jié)構(gòu)形式，使輸出端的零點(diǎn)漂移互相抵消，在直接耦合放大電路中，這是最有效地抑制零點(diǎn)漂移方法。

三、差分放大電路

差分放大電路抑制零點(diǎn)漂移的原理。電路中電阻RE的主要作用是穩(wěn)定電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，從而限制每個(gè)管子的漂移范圍，進(jìn)一步減小零點(diǎn)漂移。由于RE的電流負(fù)反饋?zhàn)饔茫姑總€(gè)管子的漂移又得到了一定程度的抑制，這樣，輸出端的漂移就進(jìn)一步減小了。在UCC一定時(shí)，過大的RE會(huì)使集電極電流過小，會(huì)影響靜態(tài)工作點(diǎn)和電壓放大倍數(shù)。為此，接入負(fù)電源UEE來抵償RE兩端的直流壓降，從而獲得合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。由于差模信號使兩管的集電極電流產(chǎn)生異向變化，只要電路的對稱性足夠好，兩管電流一增一減，其變化量相等，通過RE中的電流就近于不變，不起負(fù)反饋?zhàn)饔茫虼耍琑E基本上不影響差模信號的放大效果。RE能區(qū)別對待共模信號與差模信號，這正是所期望的。如果未設(shè)置共模反饋電阻RE，則較大的共模分量會(huì)使兩管的工作點(diǎn)發(fā)生較大的偏移，甚至有可能進(jìn)入非線性區(qū)而使放大電路工作失常。接用RE后，由于它對共模信號的負(fù)反饋?zhàn)饔茫€(wěn)定了工作點(diǎn)，使它不進(jìn)入非線性區(qū)，而RE又近乎與差模信號無關(guān)。這樣，對差模信號的放大性能就不易受共模信號大小的影響。電位器Rp是調(diào)平衡用的，又稱調(diào)零電位器。因?yàn)殡娐凡粫?huì)完全對稱，當(dāng)輸入電壓為零（把兩輸入端都接“地”）時(shí)，輸出電壓不一定等于零。這時(shí)可以通過調(diào)節(jié)Rp來改變兩管的初始工作狀態(tài)，從而使輸出電壓為零。但Rp對相位相反的信號將起負(fù)反饋?zhàn)饔茫虼俗柚挡灰诉^大，一般Rp值取在幾十歐到幾百歐之間。綜上所述，典型差動(dòng)放大電路既可利用電路的對稱性、采用雙端輸出的方式抑制零點(diǎn)漂移；又可利用發(fā)射極公共電阻RE的作用抑制每個(gè)三極管的零點(diǎn)漂移、穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。因此，這種典型差動(dòng)放大電路即使是采用單端輸出，其零點(diǎn)漂移也能得到有效地抑制，所以這種電路在多級集成放大電路中得到了廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]謝廣新．電子線路[M]．山東：石油大學(xué)出版社

篇5

所謂的轉(zhuǎn)換效率是指功率放大電路的最大輸出功率與電源提供的功率之比，而電源功率是指直流功率，即電源輸出的平均電流與電壓的積。

功率放大電路：是一種以輸出較大功率為目的的放大電路。它一般直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，帶載能力要強(qiáng)。

在很多電子設(shè)備中，要求放大電路的輸出級能夠帶動(dòng)某種負(fù)載，例如驅(qū)動(dòng)儀表，使指針偏轉(zhuǎn)；驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，使之發(fā)聲；或驅(qū)動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。總之，要求放大電路有足夠大的輸出功率，這樣的放大電路統(tǒng)稱為功率放大電路。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

篇6

中圖分類號:TN710-33文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)16-0008-02

Analysis of Negative Feedback Amplifier Circuit Based on Protel99se

XING Guo-quan

(Xianning College, Xianning 437100, China)

Abstract: The open-loop and closed-loop amplifier circuits are analyzed. The Protel 99se simulation software is used to analyze the static working section, transient charachteristic and AC small-signal. The analysis shows that the negative feedback amplifier circuit can improve the circuit stability, reduce the nonlinear distortion and broaden the transmission bands of the circuit; and that theProtel 99se can provide a mixed emulational function for the advanced analog-digital devices and simulate the circuit comprised of many elements such as TTL, CMOS, BJT, etc.

Keywords: Protel 99se; simulation software; negative feedback; closed-loop amplifier circuit

收稿日期:2010-03-24

基金項(xiàng)目:咸寧學(xué)院教研課題(J09125)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,教學(xué)手段將變得日益豐富和多樣化,原來必須在實(shí)驗(yàn)室才能完成的實(shí)驗(yàn)及功能演示可以通過計(jì)算機(jī)在教室里面仿真出來,并可以映射在教室屏幕上。Protel 99 se具有豐富的仿真器件和齊全的仿真功能,使它能勝任大多數(shù)電路的仿真工作,構(gòu)成一個(gè)方便、界面友好的用戶環(huán)境;Protel 99 se的出現(xiàn)給電路分析提供了極大的方便[1-2]。

1 典型電路

圖1為兩級共射放大電路,圖2為帶有電壓串聯(lián)負(fù)反饋的兩級共射放大電路,其反饋網(wǎng)絡(luò)由R11,C6,R4組成,它可構(gòu)成交流負(fù)反饋電路[3]。

2 靜態(tài)工作點(diǎn)分析

由于采用的是交流負(fù)反饋,理論上分析加入反饋網(wǎng)絡(luò)后電路的直流工作狀態(tài)應(yīng)該不變。在Protel 99 se平臺上,選擇Simulate下拉菜單,點(diǎn)擊Run項(xiàng),在*.sdf圖下方點(diǎn)擊Oprating Point就可顯示圖1和圖2電路的靜態(tài)工作點(diǎn),發(fā)現(xiàn)兩個(gè)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)是相同的,這與理論分析結(jié)果一致[4],如圖3所示。

圖1 開環(huán)放大電路

3 瞬態(tài)特性分析

設(shè)置信號源幅值為2 mV,頻率為1 kHz,在*.sdf圖下方點(diǎn)擊Transient Analysis就可顯示圖1和圖2電路的輸入/輸出波形圖。從圖4可看出,開環(huán)放大電路的輸出波形存在明顯的截止失真;從圖5可看出,在輸入信號幅值不變的情況下,加入負(fù)反饋后消除了非線性失真,并且從中可以算出閉環(huán)放大倍數(shù)為30,這與理論上分析的在深度負(fù)反饋的情況下閉環(huán)電路放大倍數(shù)ИAF≈1F=1+R11R4=31相吻合。圖4和圖5清晰地顯示了信號傳遞過程VIc1b2VOУ南轡槐浠過程[5]。

圖2 電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路

圖3 開環(huán)和閉環(huán)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)

圖4 開環(huán)放大電路輸入輸出波形圖

圖5 電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路輸入輸出波形圖

4 參數(shù)掃描分析

在Simulate下拉菜單中setup選擇Parameter Sweep項(xiàng)[6],選中反饋電阻R11,起始值選為1 kΩ,終值選為10 kΩ,步長選為3 kΩ進(jìn)行分析,于是得到R11變化后的閉環(huán)輸出信號波形,如圖6所示。其中,vo_p01,vo_p03,vo_p06,vo_p08分別顯示當(dāng)R11=1 kΩ,4 kΩ,7 kΩ,10 kΩ閉環(huán)狀態(tài)下輸出信號波形圖,其放大倍數(shù)分別為12.5,30,50,62.5。從中可以發(fā)現(xiàn),隨著R11的增大,反饋系數(shù)F=R4R4+R11越來越小,閉環(huán)系統(tǒng)漸漸退出深度負(fù)反饋狀態(tài),AF不再近似等于1/F。

圖6 電壓串聯(lián)負(fù)反饋參數(shù)掃描圖

5 交流小信號分析

改變電路中V1和V2的設(shè)置,在Simulate下拉菜單setup中選擇AC Small Signal Analysis項(xiàng),在*.sdf圖中就顯示出開環(huán)和閉環(huán)電路的AC Analysis圖。對比圖7和圖8可以發(fā)現(xiàn),閉環(huán)電路電壓放大倍數(shù)明顯減小,電路的通頻帶變寬,特別是高頻部分顯著拓寬[7]。

圖7 開環(huán)放大電路輸出信號頻率曲線

圖8 電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路輸出信號頻率曲線

6 結(jié) 語

通過以上的各項(xiàng)分析,借助于Protel 99 se的仿真軟件,則不需購買電子元器件,也不需要示波器、毫伏表、信號源等實(shí)驗(yàn)儀器,就可以分析負(fù)反饋放大電路的多項(xiàng)性能指標(biāo),同時(shí)顯示出了負(fù)反饋對放大電路性能的改善,比如負(fù)反饋可以減小非線性失真,降低放大倍數(shù),擴(kuò)展頻帶;還可以很方便地進(jìn)行參數(shù)掃描分析,從而獲得反饋電阻不同情況下的輸出信號波形和閉環(huán)電壓放大倍數(shù)。

Protel 99 se功能強(qiáng)大,還可進(jìn)行直流掃描分析、溫度掃描分析、噪聲分析、傳遞函數(shù)分析,蒙特卡羅分析[8]。在實(shí)驗(yàn)過程中所能觀看的現(xiàn)象和測量的數(shù)據(jù)都能用Protel 99 se仿真實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]邢國泉.基于Prote1 99 se觸發(fā)器電路的仿真教學(xué)[J].咸寧學(xué)院學(xué)報(bào),2009,29(3):71-74.

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篇7

1、抑制溫漂，抑制共模信號，一般作為輸入級，解決了直接耦合放大電路變成實(shí)用電路最大的問題。

2、使輸入為零時(shí)輸出為零，減少能量損失。

3、輸出靈活，使輸出信號的方向可以控制。

篇8

關(guān)鍵詞:音頻功放; 放大器; 模擬CMOS; 電路仿真

中圖分類號:TN43文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)08-0016-03

CMOS Circuit Design of Audio Power Amplifier

WAN Wei

(Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430081, China)

Abstract: The simulation and design of a bridge connecting audio power amplifier is completed. The main sections of audio power amplifier are two audio op-amps connected with a bridge. Least possible external components are used to provide high-quality output power without any output coupling capacitance, bootstrap capacitance and buffer network. The Cadence Spectre simulation tools are applied for circuit simulation,the circuit indexes such as power supply to voltage rejection ratio, frequency response characteristics and total harmonic distortion are up to the requirement. The audio power amplifier has a good application prospect in the market.

Key words:audio power amplifier; amplifier; analog CMOS; circuit simulation

0 引言

隨著集成技術(shù)的迅猛發(fā)展,體積小巧的便攜通信設(shè)備有了更加廣闊的市場前景。但是對于應(yīng)用于這些便攜式設(shè)備中的音頻功率放大器芯片則有更加嚴(yán)格的要求。便攜式設(shè)備體積小,由電池供電,所以要求音頻功率放大器芯片有盡可能少的設(shè)備,盡量低的功耗。此外,對于通信設(shè)備而言,在頻率217 Hz時(shí)會(huì)產(chǎn)生CDMA噪聲,所以音頻功率放大器必須也有較強(qiáng)的電源抑制比(PSRR)。本文中的音頻功率放大器就是為了使用盡可能少的外部組件提供高質(zhì)量的輸出功率而專門設(shè)計(jì)的,它不需要外接自舉電容和耦合電容,所以非常適合于移動(dòng)電話或其他低壓設(shè)備。

1 電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

眾所周知,AB類功放有比A類功放更高的效率,比B類放大器更低的交越失真。是現(xiàn)在音頻功率放大器市場上的主力軍。輸出運(yùn)放是整個(gè)電路的核心,它的性能直接影響著整個(gè)芯片的各性能參數(shù)。

1.1 運(yùn)放結(jié)構(gòu)的選擇[1]

本文中運(yùn)用兩個(gè)AB類輸出的運(yùn)放組成橋式結(jié)構(gòu),如圖1所示。第一個(gè)放大器的增益可由外部設(shè)置,而第二個(gè)放大器的增益是內(nèi)部固定的單位增益。第一個(gè)放大器的閉環(huán)增益由Rf和RI的比值來確定,第二個(gè)放大器的增益由內(nèi)部兩個(gè)20 kΩ的電阻固定。圖1中可以看出,第一個(gè)放大器的輸出作為第二個(gè)放大器的輸入,這樣使得兩個(gè)放大器的輸出在幅值上是相等的,而相位上相差180°。因此,整個(gè)電路的差分增益為:

AVD=2(Rf/RI)

圖1 橋式連接的功放結(jié)構(gòu)

橋式結(jié)構(gòu)的工作不同于經(jīng)典的單端輸出而負(fù)載另一端接地的放大器結(jié)構(gòu)。和單端結(jié)構(gòu)的放大器相比,橋式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。它可以差動(dòng)驅(qū)動(dòng)負(fù)載,因此在工作電壓一定的情況下輸出電壓的擺幅可以加倍。在相同條件下,輸出功率是單端結(jié)構(gòu)的4倍。橋式結(jié)構(gòu)和單端結(jié)構(gòu)相比還有另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)[2]。由于是差分輸出,VO1和VO2偏置在1/2VDD,因此在負(fù)載上沒有直流電壓。這樣就不需要輸出耦合電容,而在單電源供電單端輸出的放大器中這個(gè)電容是必須的,沒有輸出耦合電容,負(fù)載上1/2VDD的偏置可以導(dǎo)致集成電路內(nèi)部的功耗和可能的響度損失[3]。鑒于以上的種種優(yōu)點(diǎn),這里選擇的電路結(jié)構(gòu)為,由兩個(gè)AB類輸出運(yùn)放組成的橋式連接放大器結(jié)構(gòu)。

1.2 放大器電路結(jié)構(gòu)

放大器電路圖如圖2所示。放大器第一級為折疊共源共柵結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)改善了兩級運(yùn)算放大器的共模輸入范圍以及電源噪聲抑制特性[4]。它可以看做是一個(gè)差分跨導(dǎo)級與電流級級聯(lián)再緊跟一個(gè)Cascode電流鏡負(fù)載的結(jié)構(gòu)。第二級為AB類推挽式輸出,這種輸出可以高效地利用電源電壓和電源電流。和一般共源共柵放大器所不同的是,在輸出端加入了M11,M12,M13,M14四個(gè)管子,使單端輸出變成了雙端輸出。這四個(gè)管子與偏置電路、第二級的推挽式輸出電路共同組成了兩個(gè)跨導(dǎo)線性環(huán)[5]。

跨導(dǎo)線性環(huán)是一個(gè)通過非線性電路提供線性關(guān)系的電路。圖2中M21,M13,M23,M24和M22,M12,M25,M26各組成了一個(gè)跨導(dǎo)線性環(huán),容易得出:

VGS21+VGS13=VGS23+VGS24

又由于:

VGS21-VT=IDS21KW/L

于是有:

IDS21(W/L)21+IDS13(W/L)13=IDS23(W/L)23+IDS24(W/L)24

圖2 放大器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

結(jié)果得到了一個(gè)與晶體管尺寸有關(guān)的電流表達(dá)式,由式中可以看出,輸出功率管M21的靜態(tài)電流由M13,M21,M23,M24的寬長比與電流決定,與輸入信號無關(guān)[6]。因此,預(yù)先設(shè)定好四個(gè)管子的寬長比,給M13,M23,M24以固定的電流,輸出功率管的靜態(tài)電流就被確定下來了。但是運(yùn)放中加入四個(gè)MOS管是否不會(huì)影響運(yùn)放的其他性能。從信號通路的角度看,晶體管M11,M12,M13,M14中只流過直流電流,沒有交流電流從中通過,它們屏蔽了交流行為,對來自第一級的電流表現(xiàn)為一個(gè)無窮大的交流阻抗[7]。這四個(gè)MOS管設(shè)置了輸出功率管的靜態(tài)電流,但是對于第一級的增益、帶寬均不起作用。所以放大器的增益仍然為:

AV1=gM1{[(gM9+gMB9)rO9rO7(rO1||rO5)]∥

[(gM15+gMB15)rO15rO17rO19]}

AV2=(gM21+gM22)rO21rO22

使用跨導(dǎo)線性環(huán)的目的是當(dāng)一個(gè)輸出晶體管流過大電流時(shí),防止另一個(gè)輸出晶體管關(guān)斷。實(shí)際上,當(dāng)M21流過一個(gè)大的輸出電流時(shí),M22就有可能被關(guān)斷。在流過大的輸出電流的情況下,至少要保證M22上能流過一個(gè)最小的電流,這樣就可以減少交越失真并且提高速度[8]。

對于這樣的多極點(diǎn)兩級運(yùn)放來說,在輸出端電阻和電容串聯(lián)做米勒補(bǔ)償[9],以增大相位裕度,提高穩(wěn)定性。通過頻率補(bǔ)償,兩個(gè)主極點(diǎn)分別為:

p1=-1RA[CA+(1+AV2)C]

p2=-gM/CL

式中:RA是從M9漏端到地的總阻抗;CA是M9漏端到地的總寄生電容;CL是輸出端的總電容。p1是第一級放大器的輸出端產(chǎn)生的極點(diǎn),米勒補(bǔ)償后離原點(diǎn)最近,成為主極點(diǎn);p2是輸出端產(chǎn)生的極點(diǎn),米勒補(bǔ)償后離原點(diǎn)較遠(yuǎn)。同時(shí)由于電阻和電容形成了通路,產(chǎn)生一個(gè)零點(diǎn):

z=1/[C(1/gM-R)]

適當(dāng)調(diào)節(jié)R,使z=p2,可使零點(diǎn)與第二主極點(diǎn)相互抵消,增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性[10]。

2 仿真結(jié)果及分析

仿真性能參數(shù)如表1所示。用Cadence Spectre進(jìn)行仿真,使用了華潤尚華0.5 μm的N阱CMOS工藝模型,模擬環(huán)境是VDD=5 V,T=27 ℃典型條件。

表1 仿真性能參數(shù)

GainPhasePSRR(217 Hz)THDPO

62 dB0.1%1 W

在5 V單電源下驅(qū)動(dòng)8 Ω負(fù)載,對于1 kHz,4 V峰-峰值的正弦波激勵(lì),仿真得到負(fù)載上的電壓基波幅度為3.91 V。此時(shí)電源消耗的平均功率為3.15 W,功率放大器的效率為60.7%。總諧波失真為0.098%。總體上THD和效率隨輸入電壓變大而增加。放大器頻域響應(yīng)如圖3所示。

圖3 頻域響應(yīng)仿真圖

3 結(jié) 語

該設(shè)計(jì)的AB類輸出功率放大器電路,采用折疊式共源共柵結(jié)構(gòu),功率管推挽式輸出, 同時(shí)利用外部電流源供電,采用低壓共源共柵電流鏡結(jié)構(gòu)的偏置電路。仿真結(jié)構(gòu)表明該運(yùn)放具有高增益,低輸入失調(diào)電壓,低THD等特點(diǎn),同時(shí)具有良好的頻率特性,較低的靜態(tài)功耗, 滿足一塊高性能的AB類音頻功放芯片的要求。

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篇9

關(guān)鍵詞：鎖相放大器、相敏檢波器、互相關(guān)性

中圖分類號：TN722 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

微弱信號檢測是一門新興的技術(shù)學(xué)科，它利用電子學(xué)、信息論和物理學(xué)的方法，分析噪聲產(chǎn)生的原因和規(guī)律，研究被測信號的特點(diǎn)和相關(guān)性，檢測被噪聲淹沒的微弱信號。由于其在微弱信號檢測方面的優(yōu)越性能，在科學(xué)研究的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。鎖定放大器利用信號的周期性和噪聲的隨機(jī)性的差別，通過互相關(guān)運(yùn)算，相同頻率并且相同相位的信號可以順利通過，相同頻率但是不同相位的信號，會(huì)有很大的衰減作用，從而能比被測信號強(qiáng)100dB的干擾信號中幾乎準(zhǔn)確無誤地檢測出目的信號。鎖相放大器相當(dāng)于高Q值帶通濾波器，等效帶通濾波器的Q值一般可以達(dá)到107 左右，而且能夠自動(dòng)地將中心頻率跟蹤和保持在測量頻率上。鎖相放大器最為合適測量深埋在噪聲中的有用信號，常用于檢測伴隨強(qiáng)背景噪聲的微弱信號，有抗干擾能力強(qiáng)、性能好、靈活性高等優(yōu)點(diǎn)。

1 鎖相放大器原理

1.1 鎖相放大器原理

鎖相放大器利用了噪聲與目的信號之間在性質(zhì)上的差別，目的信號的頻譜是很窄的，而白噪聲的頻譜卻有著寬闊的頻譜，白噪聲的頻譜雖然包括了目的信號的頻譜，但是，白噪聲的頻譜幅度卻很小。如果我們用窄帶帶通濾波器濾除目的信號外的頻譜，這樣噪聲對目的信號的干擾就會(huì)很小，從而就可以準(zhǔn)確的測出目的信號的幅度和相位。為了更加精確的測量被噪聲所掩埋的目的信號，應(yīng)該將帶通濾波器的頻帶寬度變的更加窄。如果將頻帶寬度縮小到1/n，那么噪聲就會(huì)減小到1/，如果目的信號大小不改變，則信噪比會(huì)改善為1/。減小帶寬就意味著提高電路的Q值，但是，帶通濾波器的帶寬不可能做到很小，也就是說Q值不可能做到非常大。一般的濾波器所能夠達(dá)到的Q值大約在100 左右，這是由于組成濾波器的元件的精確度和穩(wěn)定性是有限的，太高的Q值電路往往是不穩(wěn)定的，在制作上是很困難的。但是鎖相放大器利用噪聲與目的信號之間在性質(zhì)上的差別，卻可以使Q 提高到約為107，而且能夠自動(dòng)地將中心頻率跟蹤和保持在測量頻率上，這是窄帶帶通濾波器是無法做到的。

將被測信號和參考信號（方波）進(jìn)行乘法運(yùn)算，方波通過傅里葉展開為R（t），相乘后得到u（t），u（t）包括相乘信號的和頻與差頻信號。由于被測信號和參考信號頻率相同，其中差頻信號會(huì)有為直流信號。而和頻信號和其他的差頻信號通過后面的低通濾波器濾除，只剩下直流信號，輸出為。

單通道的鎖相放大器（如圖1）包括信號通道、移相電路、相敏檢測器（ PSD）、低通濾波器（LPF）。由于一般的模擬乘法器電路，在線性度和溫度穩(wěn)定性等性能不是很好，所以，在實(shí)際的鎖相放大器中，通常會(huì)采用開關(guān)元件來代替模擬乘法器。單通道的鎖相放大器在測量中會(huì)出現(xiàn)許多問題，參考信號和目的信號的相位差必須為0°，否則是不能很好地測量被測信號的大小。所以就需要把參照信號與目的信號的相位差調(diào)節(jié)到0°，然后再輸入到相敏檢測器。為了能夠正確地測量出目的信號的大小，移相電路是單通道的鎖相放大器中必不可少的電路。并且在測量中很難判斷電路是否已經(jīng)準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)相位差為0°，這對測試的結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生很大的影響。

1.2 雙通道鎖相放大器原理

為了克服單通道鎖相放大器的缺點(diǎn)，在經(jīng)過對單通道鎖相放大器的改進(jìn)，雙通道鎖相放大器可以使得參考信號和目的信號的相位差不必為0°，電路同樣能很好地測量被測信號的大小。這樣在測量時(shí)就不必調(diào)節(jié)參考信號和目的信號的相位差了，為測量帶來了便利，并且測量結(jié)果更加精確。

雙通道鎖相放大器的工作原理結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括信號通道、參考通道、相敏檢測器（ PSD）、低通濾波器（LPF）、矢量運(yùn)算以及直流放大器。

信號通道：主要是對被測信號進(jìn)行預(yù)濾波和交流放大等處理，伴有噪聲的輸入信號放大，并經(jīng)選頻放大對噪聲進(jìn)行初步處理，提高了信號的信噪比。

參考通道：提供一個(gè)與輸入信號頻率相同的方波，并對該方波移相0o 和90o，作為相敏檢波器的輸入。

相敏檢波器：對被測信號和參考信號進(jìn)行乘法運(yùn)算，并得到和頻與差頻信號。由于被測信號和參考信號頻率相同，差頻信號為直流信號。通過后面的低通濾波器后就只剩下直流信號。

低通濾波器：濾出直流信號以及濾除噪聲信號，提高輸出直流信號的信噪比，從而實(shí)現(xiàn)提取噪聲中的微弱信號。低通濾波器的帶寬決定了鎖相放大器的等效帶寬，濾波器的截止頻率越低，則等效帶寬則越寬。但是截止頻率越低，反應(yīng)時(shí)間也會(huì)越長，這會(huì)使得測量時(shí)需要等待的時(shí)間變長，這是我們所不希望的，所以需要合理設(shè)置低通濾波器的截止頻率。

直流放大器：將直流信號放大處理，得到適合AD采集的信號，以提高信號的信噪比。

鎖相放大器用于檢測淹沒在噪聲中的微弱信號，把相對于滿量程信號輸入所能夠允許的噪聲的大小叫做動(dòng)態(tài)余量。動(dòng)態(tài)余量（dB）= ，由此可見，降低AC放大器的增益，提高DC放大器的增益，能夠提高動(dòng)態(tài)余量。但是增大DC放大器的增益，PSD中的直流飄移就會(huì)被放大，這對于輸出的直流穩(wěn)定性是不利的。PSD的直流穩(wěn)定性主要受溫度的影響。所以動(dòng)態(tài)余量與PSD的直流穩(wěn)定性呈反比，合理設(shè)置AC放大器與DC放大器的增益，確保必要的動(dòng)態(tài)余量。

2 雙通道鎖相放大器電路的設(shè)計(jì)

2.1 前置放大器電路（如圖3）

前置放大器采用低噪聲、低溫漂的放大電路以提高信噪比，通過兩級放大實(shí)現(xiàn)1000多倍的放大。由于輸入信號的等效電阻的變化很大，為盡可能獲取小信號，這就必須放大器有很大的輸入電阻，所以第一級采用同相放大。

2.2 濾波電路（如圖4）

為抑制噪聲提高信噪比，在信號通道增加50Hz的陷波電路以及低通濾波器。如果電源中工頻的干擾沒有處理好，造成的影響會(huì)比較大，利用低通濾波器來抑制噪聲帶寬，并且對電源進(jìn)行去耦處理，使得穩(wěn)定性大大的提高。

2.3 相敏檢波器以及低通濾波器電路（如圖5）

相敏檢波器是鎖相放大器的核心，為檢測出噪聲中的微弱信號，要求PSD必須具有比較寬的動(dòng)態(tài)范圍。一般的模擬乘法器電路，由于輸出的直流漂移，無法實(shí)現(xiàn)寬的動(dòng)態(tài)范圍，所以采用了開關(guān)式的乘法器作為相敏檢波器。低通濾波器用于濾出直流分量，與時(shí)間相關(guān)的分量不能通過，輸出與輸入的幅度成正比關(guān)系。

2.4 直流放大器以及矢量運(yùn)算

由于PSD輸出直流比較小，不便于ADC的采樣，同時(shí)為增大信噪比所以在后面采用DC放大器。由于DC放大器的增益較大，PSD的直流漂移也會(huì)被放大，同時(shí)考慮到動(dòng)態(tài)余量，所以AC放大器與DC放大器的增益要合理分配，才能確保一定的動(dòng)態(tài)余量。由于輸出的直流分量X、Y只是輸入信號的兩個(gè)分量，還需經(jīng)過矢量運(yùn)算電路計(jì)算。矢量運(yùn)算電路由AD采樣，通過MSP430單片機(jī)計(jì)算出輸入信號的幅度和相位并在液晶上顯示。

3 測試結(jié)果分析

通過測試，所有測量結(jié)果的誤差都控制在了5%以內(nèi)，而且隨著輸入信號幅度的增大測量誤差會(huì)進(jìn)一步減小。輸入信號頻率范圍為100Hz～10KHz，可以從比被測信號強(qiáng)80dB以上的干擾信號中檢測出目的信號。

4 結(jié)束語

篇10

（曲阜遠(yuǎn)東職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東曲阜273115）

摘要：從電路的穩(wěn)定性和可靠性出發(fā)，設(shè)計(jì)一款用于白光LED驅(qū)動(dòng)電路中的誤差放大器。結(jié)合DC/DC升壓式變換器的工作原理，在無錫上華（CSMC）的標(biāo)準(zhǔn)0.5 μm兩層多晶硅、三層金屬CMOS工藝下，采用比較簡單的兩級運(yùn)放電路。通過Spectre軟件進(jìn)行仿真驗(yàn)證，在2.5 V 的電源電壓下，得到開環(huán)增益為54.87 dB，共模抑制比為70.98 dB，電源電壓抑制比為63.15 dB。該設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法相比，減小了芯片的面積，同時(shí)基本達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：LED驅(qū)動(dòng)電路；誤差放大電路；兩級運(yùn)放；仿真驗(yàn)證

中圖分類號：TN72?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004?373X（2015）18?0155?03

0 引言

隨著手機(jī)智能化的迅速發(fā)展，白光LED 作為手機(jī)背光源，其驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。誤差放大器是驅(qū)動(dòng)LED 電路中一個(gè)重要的模塊，其性能的好壞直接影響著驅(qū)動(dòng)電路輸出的穩(wěn)定性和精度。誤差放大器就是將反饋電壓與基準(zhǔn)電壓的差值放大，輸出誤差放大值到PWM比較器的輸入值。

目前，主要常用的運(yùn)算放大器包括套筒式共源?共柵運(yùn)放、折疊式共源?共柵運(yùn)放和簡單的兩級運(yùn)放，前兩者運(yùn)放電路復(fù)雜，電路穩(wěn)定性差，輸出電阻大，導(dǎo)致電路驅(qū)動(dòng)能力和速度的下降[1]。誤差放大器用于檢測LED電流的反饋電壓，由于輸出端紋波電壓的存在，誤差放大器增益不需太高，一般取50～80 dB 即可。再者，本誤差放大器的電源電壓為2.5 V，若采用共源共柵放大器，將存在過驅(qū)動(dòng)電壓不足，晶體管無法工作在飽和區(qū)的問題。因此需要對其誤差放大器進(jìn)行重新設(shè)計(jì)驗(yàn)證。

1 基本性能參數(shù)

誤差放大器主要的性能參數(shù)有7點(diǎn)：

（1）增益Av。運(yùn)放的開環(huán)增益Av 直接影響反饋系統(tǒng)的精度，進(jìn)而影響電路的輸出精度。在理想情況下，運(yùn)放具有無限大的差模電壓增益、無限大的輸入阻抗和零輸出阻抗，但是在實(shí)際中，由于受各種參數(shù)的影響，開環(huán)增益大于等于60 dB 就能滿足需求[2]。

（2）單位增益帶寬GB。單位增益帶寬GB 是運(yùn)放開環(huán)增益為1時(shí)的頻率。計(jì)算公式為：

一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)-3 dB 帶寬等于該閉環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)放的單位增益帶寬，必須滿足以下兩個(gè)條件：反饋網(wǎng)絡(luò)中不含頻率分量；單位增益帶寬頻率內(nèi)只有1個(gè)極點(diǎn)[3]。

（3）相位裕值PM。相位裕度主要是衡量負(fù)反饋系統(tǒng)穩(wěn)定性的一個(gè)重要指標(biāo)。它是指運(yùn)算放大器增益幅度為1時(shí)的相位，與-180°相位的差值。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，相位裕度至少要45°，最好是60°。

（4）建立時(shí)間。建立時(shí)間（Settling Time）表示從跳變開始到輸出穩(wěn)定的時(shí)間，主要反映運(yùn)放的反應(yīng)速度。增大單位增益帶寬，可以縮小建立時(shí)間。由上文可知，增大單位增益帶寬就等于增大了負(fù)反饋系統(tǒng)的-3 dB帶寬，可以根據(jù)芯片建立時(shí)間的要求，設(shè)計(jì)芯片的單位增益寬度[4]。

（5）轉(zhuǎn)換速率SR。轉(zhuǎn)換速率定義為最大輸出電壓變化的速率，轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式為：

由式（2）可以看出，其性能取決于運(yùn)放的尾電流Iss和負(fù)載電容C 的值。如果要求誤差放大器的轉(zhuǎn)換速率大，其尾電流必將變大。

（6）共模抑制比。共模抑制（CMRR）比表示誤差放大器抑制共模信號放大差分信號的能力，其定義為放大電路差模信號的電壓增益Avd 與共模信號的電壓增益Avc 之比的絕對值，計(jì)算公式為：

由式（3）可見，差模信號的電壓增益Avd 越大，共模信號的電壓增益Avc 越小，則共模抑制比CMRR越大，放大電路的性能越好。在理想情況下，共模抑制比CMRR為無窮大。

（7）電源抑制比。實(shí)際使用中，電源經(jīng)常有噪聲存在，電源抑制比（PSRR）正是表征抵制電源噪聲的能力，定義為運(yùn)放輸入到輸出的增益與電源到輸出的增益之比，其計(jì)算公式為：

式中Vdd = 0 和Vin = 0 分別指的是電源電壓和輸入電壓的交流小信號為零。

2 誤差放大器的設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)及參數(shù)

根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)，可以大概確定MOS 的寬長比和補(bǔ)償電容C1 的大小：

（1）要滿足相位裕度60°，米勒補(bǔ)償電容C1 取值應(yīng)滿足：C1 > 0.22CL ，CL 為負(fù)載電容值，取C1 = 2 pF ；

（2）此誤差放大器由兩級運(yùn)放組成，第1級運(yùn)放尾電流IM2 為：IM2 = SR·C1 ；第2 級運(yùn)放尾電流IM5 為：IM5 = SR ? CL ；

（3）計(jì)算M3 管和M4 管的寬長比，gM4 = GB ? C1 ，W L = g2M4 (2K4 ID1)，MOS管M3和M4寬長比相等；

（4）確定M1 管和N1 管的寬長比，以確定電流偏置電路所能給兩級運(yùn)放提供的偏置電壓；

（5）由輸入共模范圍最小值CCMR=-1.5 V，計(jì)算出N2管和N3管的寬長比[5]；

（6）一般情況下為得到合理的相位裕度，gN4/CL>2.2 GB ，近似可以得到MOS管N4的寬長比；

（7）檢查電路功耗：

2.2 設(shè)計(jì)方案

本文設(shè)計(jì)的誤差放大器由兩級運(yùn)放組成[6]：第1 級運(yùn)放由M3，M4，N2，N3 組成單端差分放大電路，其中M3，M4組成差分輸入對，N2，N3組成NMOS電流鏡；第2級運(yùn)放由M5，N4 組成的共源放大電路。M1 和N1 構(gòu)成電流偏置電路，通過M2和M5為運(yùn)放提供偏置，如圖1所示。

電路中米勒補(bǔ)償電容C1的作用是用來改善運(yùn)放的頻率響應(yīng)和相位裕度特性[7]。

3 仿真驗(yàn)證

（1）增益和相位。圖2 是電源電壓為2.5 V 時(shí)，誤差放大器增益和相位仿真結(jié)果，從仿真結(jié)果波形可以看出，開環(huán)增益在頻率小于10 kHz時(shí)為54.87 dB，在10 kHz以后，運(yùn)放增益隨著頻率的增大而下降。單位增益帶寬為8.684 MHz，相位裕度為60°，滿足設(shè)計(jì)要求[8]。

（2）共模抑制比。圖3 是誤差放大器在-25～100 ℃范圍的共模抑制比仿真結(jié)果，從仿真結(jié)果中可以看出，溫度在-25 ℃時(shí)，共模抑制比最小，但同時(shí)在低頻時(shí)仍可以達(dá)到64.77 dB。在常溫下，誤差放大器的共模抑制比為70.98 dB，滿足設(shè)計(jì)要求。

（3）電源抑制比。圖4是誤差放大器在-25～100 ℃范圍的電源抑制比仿真結(jié)果，從圖中可以看出，在此溫度范圍內(nèi)，低頻電源電壓抑制比最小為62.83 dB，但電源抑制比也大于60 dB，滿足設(shè)計(jì)要求。

（4）建立時(shí)間。圖5 是在-25～100 ℃溫度范圍內(nèi)對階躍小信號的響應(yīng)曲線，借助Calculator中settlinTime函數(shù)計(jì)算建立時(shí)間，將1 ns時(shí)的輸出電壓作為初始值，190 ns時(shí)的輸出電壓作為結(jié)束值，容差范圍為2%，可得建立時(shí)間[9]為0.278 μs。

（5）轉(zhuǎn)換速率。圖6 是常溫下輸出電壓的時(shí)域響應(yīng)曲線，借助Calculator中slewRate函數(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)換速率，可得誤差放大器的轉(zhuǎn)換速率為0.793 V/μs。

4 結(jié)論

本文通過比較套筒式共源?共柵運(yùn)放、折疊式共源?共柵運(yùn)放和簡單的兩級運(yùn)放的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇結(jié)構(gòu)較為簡單的兩級運(yùn)放作為本芯片的誤差放大器作為白光LED驅(qū)動(dòng)電路誤差放大器。本文根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)要求，設(shè)計(jì)出一種誤差放大電路，通過Spectre軟件進(jìn)行仿真，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)電路的合理性，為成品的白光LED 驅(qū)動(dòng)電路中誤差放大器的設(shè)計(jì)提供了一種新的參考[10]。

參考文獻(xiàn)

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