Protel DXP 2004 电路设计与应用 作者 曾春 项目四.ppt

项目四 差动放大器的PCB设计 4.1 项目描述 4.1.1差动放大电路基础知识 　1. 概述： 　　　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。这就是差动放大电路。 2. 基本电路图 图4-1 差动放大电路图 3. 差动放大电路的工作原理 　　　差动放大电路对电路的要求是：两个电路参数完全对称，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=U1-U2=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=Uo1-Uo2=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。 　　　对于任意输入信号U1，U2，总可以表示成一对大小相等方向相同的信号（共模信号Auc）和一对大小相等方向相反的信号（差模信号Aud），放大器的最终输出可以看成这两种信号输出的叠加。 　　（1）共模信号及共模电压的放大倍数 Auc 　　　共模信号在差动放大管T1和T2的基极接入幅度相等、极性相同的信号。共模信号对两管的作用是同向的，将引起两管电流同量的增加，集电极电位也同量减小，因此两管集电极输出电压Uo应为零。但实际上，由于无法精确保证管子参数的对称性，共模输出并不为0。 　　（2）差模信号及差模电压放大倍数 Aud 　　　差模信号在差动放大管T1和T2的基极分别加入幅度相等而极性相反的信号。 　　　由于差模信号的极性相反，因此T1管集电极电压下降，T2管的集电极电压上升，且二者的变化量的绝对值相等，分析不难得到，差动电路的差模电压放大倍数等于单管电压的放大倍数。 　　　可见，差动放大电路对差模信号有放大作用，对共模信号有抑制作用，我们往往用差模放大的倍数与共模放大的倍数之比（共模抑制比）来衡量一个差动放大电路的对称特性，这个值越大，差放的性能就越高。 4. 差动放大电路的应用 　　　基本放大电路存在零漂问题，管子没有采取消除零漂的措施，会使电路失去放大能力。零点漂移可描述为：输入电压为零，输出电压偏离零值的变化。它又被简称为零漂。 　　　零点漂移是怎样形成的：运算放大器均是采用直接耦合的方式，我们知道直接耦合式放大电路的各级的Q点是相互影响的，由于各级的放大作用，第一级的微弱变化，会使输出级产生很大的变化。当输入短路时，输出将随时间缓慢变化，这样就形成了零点漂移。 　　　产生零漂的原因是，晶体三极管的参数受温度的影响。解决零漂最有效的措施就是采用差动放大电路。差放增益与单管放大一致，但通过比单管放大电路多一倍的元件为代价，换来了良好的温度稳定性。 　　　因此，差动放大器在运放电路，仪表放大器和其他集成元件中获得了广泛的应用。 4.1.2 差动放大器AD629 AD629是ADI公司开发的具有高输入共模电压范围的差动运放，允许在±250V的共模电压下精密测量差动信号，它可以代替隔离放大器而不需要电流隔离。输入端有过压保护，可以瞬间承受±500V的共模，差模输入电压，可以保护终端设备不受损害。AD629具有低失调电压，低失调电压漂移，低增益误差漂移和优良的共模抑制比，由于以上特性，AD629特别适合在大电流，高电压，电磁环境恶劣的场合作精密仪表放大器。可以采用双电源、单电源两种工作方式，图4-2为AD629内部元件及工作电路示意图。 图4-2 AD629内部元件及工作电路示意图 4.2 项目资讯 4.2.1 PCB编辑器 1. 打开PCB编辑器 　　　点击“file-new”命令，可以新建一个PCB文件，如图4-3所示。 　　 PCB编辑器是DXP软件中另一个核心的编辑界面，拥有丰富的菜单功能。可以进行图件的单独编辑、图件导入，包含布局、布线、飞线、3D效果等引导功能，能够方便的将原理图设计转换为印制电路板（PCB）设计。 2. PCB的专用概念 　　 PCB的专用概念较多，这里列举几个非常重要的概念。 　　（1）导线与飞线：导线是覆铜板经过加工后在PCB上的铜膜走线，又简称导线，用于连接各个焊点。飞线是布线之前提示各个焊点连接方式的预拉线，飞线只是形式上连接方案，并不代表实际的布线连接，更不是具有电气特性的导线。 　　（2）焊盘与导孔：焊盘是用焊锡连接元件引脚和导线的PCB组件，导孔也称过孔，是连接不同层间的穿透型小孔，主要用于接插针脚式元件。 　　（3）网络 　　 PCB的网络是由导线与焊盘，导孔等图件组成的拓扑结构，它是生成预拉线的基础，没有网络就没有预拉线，没有网络的布线连接也是无效的连接