差分对放大器调幅电路设计与性能分析

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275iR，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.........................................................................................12、线性时变电路调幅.............................................................................................................33、差动放大器工作在线性区、开关状态和非线性区的调幅波.........................................54、双端输出差分对放大器调幅.............................................................................................7参考文献：...............................................................................................................................91、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)/25.7ImA；故静态工作点电流为/22.85QIImA。C1800pFQ12N1711Q22N1711Q32N1711VDD12VVEE-12VR22kΩV10.1Vpk5MHz0°XSC2Tektronix1234TGPXSC1Tektronix1234TGPXMM1R32kΩL11.3µHR12kΩ图1.1Multisim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。输入电流为363.815iIuA因此差模输入阻抗为0.1/363.815275iR。单端输出波形如下图所示：图1.3单端差模输出信号频率为5MHz，振幅为3.3V。电压放大倍数为：3.3/0.133k。2、线性时变电路调幅实验电路如下所示：图2.1电路参数：载波信号V1：频率5MHz，振幅0.1V。调制信号：频率100KHz，振幅0.03V。11.3LuH和1800CpF构成LC并联谐振网络，谐振频率为5MHz，滤波作用。调制信号控制恒流源。载波信号波形与图1.1相同。调制信号波形如下图：图2.2输出调幅波波形如下：图2.3从图知11.7,8.94AB，调幅系数为14.05%aABmAB。频谱图为：图2.43、差动放大器工作在线性区、开关状态和非线性区的调幅波电路图与图2.1相同当载波振幅为0.01V时，0.0110.026cTuu，差动放大器工作在线性区调幅波的波形为：图3.1此时1.5,0.971AB调幅系数为：21.41%aABmAB频谱图为：图3.2由图可知中心频率振幅为608.216mv。当载波电压振幅为0.05V时，0.05140.026cTuu，差分放大器工作在非线性区此时的调幅波波形为：图3.3此时6.98,4.67AB调幅系数为：19.83%aABmAB。当载波电压振幅为0.1V时，差分放大器工作在开关状态，调幅波的波形图及频谱图与任务2相同。4、双端输出差分对放大器调幅参考例5.3.1，修改电路为双端输出，设计电路如下：C1800pFQ12N1711Q22N1711Q32N1711VDD12VVEE-12VR22kΩuΩ0.01Vpk100kHz0°R12kΩuc0.1Vpk5MHz0°L10.65µHL20.65µHXSC1Tektronix1234TGPXSA1TIN图4.1调制信号作为差模输入，载波信号控制恒流源电流。0.01mTuVu，0.1cmuV，差分放大器工作在线性区。输出调幅波波形为：图4.2频谱图为：图4.3对比单端输出频谱图2.4，很明显双端输出频谱分量主要分布在4.9MHz和5.1MHz，而单端输出频谱分量主要集中在载波中心频率5MHz。说明平衡对消技术使输出调幅波含调制信号分量占主要部分。改变调制信号振幅为0.1mTuVu，输出波形如下图图4.4从图中可以看出，波形已经失真，说明mTuu时会发生非线性失真。参考文献：[1]赵建勋，陆曼如，邓军，《射频电路基础》，西安电子科技大学出版，2010年9月[2]孙肖子，徐少莹，李要伟，《现代电子线路和技术实验简明教程》，高等教育出版社