2024模电实验挑战题4 - CA3080跨导放大器内部电路
该项目使用了自制pcb板,实现了CA3080跨导放大器内部电路的设计,它的主要功能为:电压电流混和模式电路。
标签
ADI
模拟电路
ADALM2000
2024模电实验
Peking
更新2024-07-30
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实验介绍:

跨导放大器OTA的输入信号是电压,输出信号是电流,因此它是一种电压电流混和模式电路。图1所示是CA3080跨导放大器的内部电路。

CA3080接入少量的外部电路,即可构成一个放大器,这里给出了一种电路参考,如图2所示。如果输入电压偏高,可以经过电阻分压之后,产生较小的电压接入反相输入端,同相输入端接地,偏置电流输入端可通过接入5V电压和1k电阻R1来实现,输出端接47Ω负载电阻RL对地。

电路的电压增益为:


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即电压增益的绝对值与跨导G值成正比,而G与偏置电流IB成正比,因此电压增益可通过偏置电流作线性调节。

实验电路仿真:

输入信号经过分压后进入CA3080,经放大后输出。

原理图、PCB设计介绍:

利用立创eda绘制原理图及pcb。

CA3080的内部电路设计包括差分输入级、增益控制级、输出级等。差分输入级负责接收和放大差分输入信号。增益控制级则根据外部控制电压调整放大器的增益。输出级则负责将信号转换为单端推挽输出。

原理图:

pcb:

image.png

结果展示:

pcb实物:

测量输出端:

利用ADALM2000进行测量

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在实际测试中,首先我们确保输入信号经过适当分压以满足CA3080的输入电压范围,然后观测输出端的电流变化。使用电流表或通过测量负载电阻上的电压降来间接计算电流,可以验证放大器的功能是否正常。理想情况下,输出电流应与输入电压成比例,这个比例由跨导G和外部偏置电流IB共同决定。如果测量到的输出电流与预期理论值相符,说明电路工作正常,电压增益调节功能有效。

image.png

可以看到输入信号经过分压后进入CA3080,经放大后输出,符合仿真效果。

测量电路幅频特性:

为了评估放大器的频率响应,我们会进行幅频特性的测量。这通常涉及到使用信号发生器提供一系列不同频率的正弦波输入信号,并使用示波器或频谱分析仪监测输出信号的幅度和相位变化。目的是确定放大器的带宽、截止频率以及可能存在的谐振峰值或谷值。

image.png

对于CA3080跨导放大器,期望看到的是平坦的低频响应,可以看到结果符合预期

心得体会:

通过仔细的设计、仿真、制作PCB以及实际测试,CA3080跨导放大器被成功应用于电压控制增益的放大电路中。测试结果显示,电路能够有效地放大输入信号,并且通过调节偏置电流实现了增益的线性控制。幅频特性分析进一步验证了电路在设计频率范围内的稳定性和性能,确保了其在目标应用中的适用性。任何在调试过程中发现并解决的问题,都为最终产品的可靠性和性能优化奠定了基础。

附件下载
4_CA3080跨导放大器内部电路.docx
PCB3.pcbdoc
1_P1.schdoc
CA3080-circuit-20240518-2152.circuitjs.txt
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Peking
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