2024年6月14日发(作者：)

增益可调差动放大器的设计与仿真

摘 要：

本课题设计利用增益可调放大器 uA709 芯片为设计核心，根据

uA709 的放大原理，利用公式计算出放大倍数，然后利用专业软件 Protues等模

拟和仿真增益可调放大器电路，并测出其电压及电压增益的实际值！

关键字：

uA709；Protues；放大器；增益可调

一﹑课题背景

近年来随着计算机和互联网的迅速发展和普及，多媒体信息的高速传输呈现迅速增长的

趋势。放大器作为集成电路的一种重要的组成部分是国内外研究的热点。目前集成放大器

的研究主要集中在多级运放的补偿、宽带高速运放、满足专用放大器的特殊结构和提高通

用放大器指标的方法等这几个方向。但是可调增益放大器的研究国外开展较多，国内目前

已有少量关于可调增益放大器的研究，主要是基于CMOS工艺的可调增益放大器的设计放

大。宽带放大器在光纤通信、电子战设备及微波仪表等方面应用越来越广泛。这些系统一

般要求放大器具有增益可调、宽频带、低噪音、工艺稳定等特点。可调增益放大器是一种

通过改变电路某一参对量对放大器增益进行调节的放大器，广泛应用于无线通讯、医疗设

备、助听器、磁盘驱动等领域。

二、电路介绍

差动放大电路又叫差分电路，他不仅能有效的放大直流信号，而且能有效的减小电源

波动和晶体管随温度变化多引起的零点漂移，因而获得广泛的应用。特别是大量的应用于

集成运放电路，他常被用作多级放大器的前置级。 基本

差动放大电路由两个完全对称的共发射极单管

放大电路组成，该电路的输入端是两个信号的输入，这

两

个信号的差值，为电路有效输入信号，电路的输出是

对这 两个输入信号之差的放大。设想这样一种情景，如

果存在

干扰信号，会对两个输入信号产生相同的干扰，

通过二者

之差，干扰信号的有效输入为零，这就达到了

抗共模干扰 的目的。

差动放大电路的基本形式对电路的要求是：两个电路的参数完全对

称两个管子的温度特性也完全对称。它的工作原理是：当输入信号 Ui=0

时 ，则 两管 的电 流相 等， 两管 的集点 极电 位也 相等 ，所 以输出

电压 Uo=UC1-UC2=0。温度上升时，两管电流均增加，则集电极电位均下

降， 由于它们处于同一温度环境，因此两管的电流和电压变化量均相

等，其

输出电压仍然为零。

1960 年代晚期，仙童半导体（Fairchild Semiconductor）推出了第一个被广泛使用

的集 成电路运算放大器，型号为 uA709，设计者则是鲍伯•韦勒（Bob Widlar）。但是

uA709 很快

地被随后而来的新产品 uA741 取代，uA741 有着更好的性能，更为稳定，也

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更容易使用。

三、方案设计

选用 uA709 芯片用 protues软件模拟仿和真增益可调差动放大器电路。

（一）电路原理连接图如下： 利用直流电源作为增益端

（下图为可调增益放大器实际电路图，其中电压源 U5=U6=4V）

直流分析，具体参数

①下图为交流源 U5=U6=4V 时，（直流扫描）输出电压 Uo 的结果图

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