实验四 差分放大器.docx

《实验四 差分放大器.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、实验四差分放大器实验目的：1.掌握差分放大器偏置电路的分析和设计方法；2.掌握差分放大器差模增益和共模增益特性，熟悉共模抑制概念；3.掌握差分放大器差模传输特性。实验内容：一、实验预习根据图4-1所示电路，计算该电路的性能参数。已知晶体管的导通电压VBE(on)=0.55,β=500，

2、VA

3、=150V，试求该电路中晶体管的静态电流ICQ，节点1和2的直流电压V1、V2，晶体管跨导gm，差模输入阻抗Rid，差模电压增益Avd，共模电压增益Avc和共模抑制比KCMR，请写出详细的计算过程，并完成表4-1。图4-1.差分放大器实验电路表4-1：ICQ（mA）V1（V）V2（V

4、）gm（mS）Rid（kΩ）AvdAvcKCMR二、仿真实验1.在Multisim中设计差分放大器，电路结构和参数如图4-1所示，进行直流工作点分析（DC分析），得到电路的工作点电流和电压，完成表4-2，并与计算结果对照。表4-2：ICQ（mA）V1（V）V2（V）V3（V）V5（V）V6（V）仿真设置：Simulate→Analyses→DCOperatingPoint，设置需要输出的电压或者电流。2.在图4-1所示电路中，固定输入信号频率为10kHz，输入不同信号幅度时，测量电路的差模增益。采用Agilent示波器（AgilentOscilloscope）观察输出波形

5、，测量输出电压的峰峰值（peak-peak），通过“差模输出电压峰峰值/差模输入电压峰峰值”计算差模增益Avd，用频谱仪器观测节点1的基波功率和谐波功率，并完成表4-3。表4-3：输入信号单端幅度（mV）11020Avd基波功率P1(dBm)二次谐波功率P2(dBm)三次谐波功率P3(dBm)仿真设置：Simulate→Run，也可以直接在Multisim控制界面上选择运行。在示波器中观察差模输出电压可以采用数学运算方式显示，即用1通道信号减2通道信号，设置见图4-2。显示设置按钮可以设置数学运算模式下的示波器显示参数，见图4-3，采用图中所示显示调节按钮可以分别调节Sc

6、ale和Offset。图4-2.采用示波器测量差模电压图4-3.数学运算模式下的显示调节思考：输入幅度1mV时，表4-3中的数据Avd和计算结果一致吗？若有差异，请解释差异主要来自什么方面？表4-3中的Avd在不同输入信号幅度的时候一样吗？若不一样，请解释原因？3.在图4-1所示电路中，将输入信号V2的信号幅度设置为10mV(Vpk，单端信号幅度)，频率为10kHz，输入信号V3的信号幅度设置为0，仿真并测量输出信号幅度。若输出信号V1和V2的幅度不一致，请解释原因，并写出详细的计算和分析过程，计算过程可以直接采用表4-1中的性能参数。仿真设置：Simulate→Run，

7、也可以直接在Multisim控制界面上选择运行，通过Agilent示波器测量输出波形幅度。4.在图4-1所示电路中，将输入信号V2和V3设置成共模输入信号——信号频率10kHz，信号幅度10mV，相位都为0°，仿真并测量输出信号的幅度，计算电路的共模增益，并与计算结果对照。思考：若需要在保证差模增益不变的前提下提高电路的共模抑制能力，即降低共模增益，可以采取什么措施？请给出电路图，并通过仿真得到电路的共模增益和差模增益。仿真设置：Simulate→Run，也可以直接在Multisim控制界面上选择运行，通过Agilent示波器测量输出波形幅度。5.采用图4-4所示电路对输

8、入直流电压源V2进行DC扫描仿真，得到电路的差模传输特性。电压扫描范围2.35V~2.75V，扫描步进1mV，得到电阻R2和R3中电流差随V2电压的变化曲线，即输出电流的差模传输特性，并在差模输出电流的线性区中点附近测量其斜率，得到差分放大器的跨导，并与计算结果对照（VBE(on)=0.55,β=500）；若将V3电压改为1V，再扫描V2的电压，扫描范围0.8V~1.2V，扫描步进1mV，与中一样，通过仿真得到差模传输特性，在传输特性的线性区测量差分放大器的跨导，并与计算结果对照。图4-4.差分放大器传输特性实验电路1若将图4-4中的电阻R1改为理想直流电流源，如图4-5

9、所示。与中一样，固定V3电压为1V，扫描V2的电压，扫描范围0.8V~1.2V，扫描步进1mV，通过仿真得到差模传输特性，并与中仿真结果对照，指出二者结果的异同并给出解释。图4-5.差分放大器传输特性实验电路2思考：a.在仿真任务中，若V2的电压扫描范围改为0V~15V，测量电源电压V2和V3中的电流，即三极管的基极电流，与理论分析一致吗？参考硬件实验中给出的MAT02EH内部电路，给出解释。硬件实验中，由于误操作，三极管基极可能接地或者接电源，若电流过大，可能导致晶体管损坏，如何避免这种误操作导致的基极电流过大？b.比较仿真