全分立原件，自己动手做一个运放

只看该作者 · 2015-5-5 10:23

对于运放，以前都是拿来即用，很少考虑内部的运作和状态，所以有些问题都是凭经验解决。
但是要设计出优秀的电路，我觉得还是研究透IC的内部运作和状态，现在根据铃木雅臣《晶体管电路设计》的参考电路做一个简单的单运放，电路跟书上的有些改动，尝试过用电阻代替恒流源和射极跟随器的偏置，后来发现电阻在高频之下、噪声太大压降太低，换回了发光二极管（1.85V左右）做压降。

做了几十次实验，图是其中两次，同相输入11倍放大（0.5Vpp输入）和48倍放大（0.1Vpp输入），看看输出Vpp就可以求的在不同频率之下的放大系数，这两次实验显示，800KHz是极限频响（S8050和S8550），1Mhz已经出现衰减，这比一些旧的运放效果，已经稍微强一些。

下周末，我将分两部再做实验，首先共射极部分换成S9018，然后，把管子全面换成高频管（大家有没有9018的PNP对管推荐？）看看频响是否有改善。

全家福：

运行的时候两个LED会发亮，停止输入信号时，灭

背面，走线有点随便，空间利用不太足

信号发生器，最高产生5MHz正弦波，现在是测试同相11倍放大的信号，从1KHz开始

1KH时示波器截图，具体性能，有兴趣的可以自己计算

10khz完美正弦波

100khz依然很完美

500Khz、800Khz依然没有问题

1Mhz波形出现变形了

2Mhz 增益锐减

信号发生器的极限：

只看该作者 · 2015-5-5 10:27

虽然LTSpice截图，可能不是很清晰，但是可以很清楚看到：
第一级：差分（差动）放大器，使用了一对Hfe相近的晶体管做电流差分，下面是恒流源，这里我用的都是S8050。
第二级：上面是共射极放大，下面是集电极的恒流源，因为恒流源阻抗无限大，所以开环增益非常大，大约放大1000倍左右。这里我用的都是S8050和S8550
第三级：推免射极跟随器（Emitted Folloer），晶体管同上。

另外，补充说明一个问题，为什么恒流源和emitted flower的偏置不能够用电阻。开始的时候想不明白，因为铃木雅臣在开头几章的**里面，都是采用电阻偏置。那为什么在这里采用了LED来产生压降？

实际上，道理很简单。因为恒流源和Emitted Flower的基极电流太大了！开始的时候，LTSpice电路模拟图是用了两个电阻，R9和R10，通过了emulating，但是实际上，LTSpice里面的晶体管（2N3904）是理想晶体管，没有考虑到温度效应和频率效应，Hfe非常大，相应的基极电流很少，所以电阻分压即可。

不过，到真实环境里面，我用的是S8050和S8550，这两只管最大的集电极电流达到500mA，几乎是2N3904的2.5倍，加上半导体工艺问题，基极电流变得很大，对偏置产生了较大的分流，R9与R10电阻压降无法达到预设的值。实测只有LTSpice的一半，因此电路不工作了。

换上LED之后，压降稳定在1.85左右，跟预设一样，电路就正常了。实际上，除了LED还可以用3只二极管或一只1.8V的稳压管，为了消除噪声，最好加上一个103的去耦电容。

如果要更稳定，还可以用一只晶体管作为恒流恒压源，但电路就变得很复杂了，在同等复杂的情况下，还不如将加上沃尔曼电路，让频率特征变得更好。

不过，我很怀疑，这么晶体管堆在一起，噪声特性会大幅下降，而这需要专业设备测量了。