实验三差分放大电路的研究

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1、实验三差分放大电路的研究一、实验目的二、预习要求三、基本原理四、实验内容五、实验设备与器材六、实验报告要求七、思考题一实验目的加深对差分放大器性能和特点的理解。掌握差分放大电路差模增益Aud，共模增益Auc及其模抑制比KCMR的测试方法。了解恒流源在差分电路中所起的作用。二预习要求复习差分电路的特点及工作原理，掌握差分放大器双端输入、双端输出时差模增益及共模抑制比的计算方法。估算实验电路的静态工作点和双端输出的差模增益、共模增益及。了解实验内容及测量方法，写出预习报告。用实验验证差分电路的工作原理。三基本原理差分放大器是一

2、种特殊的直接耦合放大电路，它由两个电路参数完全一致的单管放大电路组成，典型的电路如图所示。图中电路两边完全对称，即两管型号相同、特性相同，各自对应的电阻相等。Re为公用的发射极电阻,Re越大，稳定性越好。理想差分只放大差模信号，不放大共模信号。从静态角度来看，当输入压时Ui1=Ui2=0，由于电路对称，因此两管的电流及电压相等,即IB1=IB2,IC1=IC2,IE1=IE2,UC1=UC2负载电阻RL中没有电流流过而流过Re中的电流为两管电流之和。从动态角度来看，在典型放大电路图中，当Q1和Q2的基极分别接入幅度相等而极

3、性相反的信号Ui1=-Ui2时，这种输入方式称为“差模输人”。差模信号的作用使两个放大管发射电流大小相等、方向相反，这两个电流同时流过Re，结果互相抵消．即Re中没有差模电流流过。对于理想差分放大电路，双端输入、双端输出的电压放大倍数Ad=UO/Ui，与单管放大电路的电压放大倍数相同；而单端输出时，差模电压放大倍数为双端输出时的一半。这里Au1=-βRC/(R1+rbe)。典型放大电路的研究在典型放大电路图中，当Q1和Q2的基极分别接入幅度相等、极性相同Ui1=Ui2的输入信号时这种输入方式称为“共模输入”。在理想情况下，

4、由于共模信号的作用使和将有同样的变化，即双端输出时UO=UC1-UC2=0，故有AC=UO/Ui。单端输出时当β>>1时，AC≈-RC/2Re。晶体管放大器因温度、电源电压等因素引起的零点漂移及诸如市电干扰等都属于共模信号。对共模信号的抑制是差分放大器的一个重要特征。为了表征差分放大器对共模信号的抑制能力，需要引入共模抑制比KCMR，其定义为放大器的差模电压放大倍数Ad与共模电压放大倍数AC之比的绝对值，即KCMR越大，表示电路对称性越好。理想的差分放大器双端输入、双端输出时KCMR=∞。在实际电路中，由于电路参数不可能完

5、全对称，共模抑制比KCMR不可能无穷大，因此，为了提高共模抑制比，可采取使用恒流源或多级共模负反馈等措施。在典型差分放大电路中，从反馈的角度来看，对共模信号起负反馈作用，Re越大，负反馈越深，工作电流越稳定，共模抑制比越大。但又由于负电源电压(-Ee)不能太大，这就限制了阻值Re的增大。为了解决这一矛盾,Re常用晶体管恒流源来代替。它是利用晶体管输出特性，当UCE达到某一电压值(1～2V)以后，特性曲线几乎是平坦的，即当UCE变化时,IC基本不变，具有恒流源特性。也就是说，晶体管动态工作时输出电阻非常大(rce在几百千欧以

6、上)从而保证有比较大的KCMR。静态时，由于UCE不大，负电源电压不必很大。图上所示即为具有恒流源的差分放大电路。这个电路与集成运算放大器中的实际电路基本相符。在做增益测试实验时，应注意有双端输入、双端输出，双端输入、单端输出，单端输入、双端输出，单端输入、单端输出四种方式。凡双端输出，差模电压放大倍数与单端放大倍数相等；而单端输出时，差模电压放大倍数为双端输出时的一半。毫伏表的低端是接机壳的，在测双端输出电压U0时，只能分别对地测出Uo1和Uo2。对差模有Uo=

7、Uo1

8、+

9、Uo2

10、，而对共模为Uo=

11、Uo1-

12、Uo2

13、

14、，测试中必须注意。差分放大器实验电路四实验内容1.静态工作点的调整与测量（1）在实验箱上按差分放大实验电路接好电路。（2）先将T3集电极与T1,T2发射极断开，直接接+12V电源。调节RW2使恒流源电流为2mA。（3）按实验电路图将开关S拨到左边，并将T1、T2基极U-和U+端接公共地端。（4）调零：调节RW1，使UC1=UC2，即ΔUC=0。（5）测量各晶体管的静态工作点，将结果填入下表中。如工作状态不正常，可重新调节恒流源电流。差分电路静态工作点测量数表IOIRIC1IC2UB1UB2UC1UC2UC32．测量共模抑制

15、比(1)测量差模电压放大倍数KCMR下图是差模信号输入原理图。在输入端加入频率为lkHz、电压有效值为40mV的正弦信号电压，分别测出单端输出差模电压，计算双端输出时差模电压的放大倍数Ad，将有关数据填入共模抑制比测量数据表中。差模信号输入原理图共模抑制比测量数据表UiU01U02U0A=U0/UiKC