實(shí)驗(yàn)三差分放大電路的研究課件知識(shí)分享

實(shí)驗(yàn)三差分放大電路的研究一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?、預(yù)習(xí)要求三、基本原理四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容五、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器材六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求七、思考題

一實(shí)驗(yàn)?zāi)康募由顚?duì)差分放大器性能和特點(diǎn)的理解。掌握差分放大電路差模增益Aud，共模增益Auc及其模抑制比KCMR的測(cè)試方法。了解恒流源在差分電路中所起的作用。二預(yù)習(xí)要求復(fù)習(xí)差分電路的特點(diǎn)及工作原理，掌握差分放大器雙端輸入、雙端輸出時(shí)差模增益及共模抑制比的計(jì)算方法。估算實(shí)驗(yàn)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)和雙端輸出的差模增益、共模增益及。了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及測(cè)量方法，寫出預(yù)習(xí)報(bào)告。用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證差分電路的工作原理。三基本原理

差分放大器是一種特殊的直接耦合放大電路，它由兩個(gè)電路參數(shù)完全一致的單管放大電路組成，典型的電路如圖所示。圖中電路兩邊完全對(duì)稱，即兩管型號(hào)相同、特性相同，各自對(duì)應(yīng)的電阻相等。Re為公用的發(fā)射極電阻,Re越大，穩(wěn)定性越好。理想差分只放大差模信號(hào)，不放大共模信號(hào)。從動(dòng)態(tài)角度來看，在典型放大電路圖中，當(dāng)Q1和Q2的基極分別接入幅度相等而極性相反的信號(hào)Ui1=-Ui2時(shí)，這種輸入方式稱為“差模輸人”。差模信號(hào)的作用使兩個(gè)放大管發(fā)射電流大小相等、方向相反，這兩個(gè)電流同時(shí)流過Re，結(jié)果互相抵消．即Re中沒有差模電流流過。對(duì)于理想差分放大電路，雙端輸入、雙端輸出的電壓放大倍數(shù)Ad=UO/Ui，與單管放大電路的電壓放大倍數(shù)相同；而單端輸出時(shí)，差模電壓放大倍數(shù)為雙端輸出時(shí)的一半。這里Au1=-βRC/(R1+rbe)。

典型放大電路的研究在典型放大電路圖中，當(dāng)Q1和Q2的基極分別接入幅度相等、極性相同Ui1=Ui2

的輸入信號(hào)時(shí)這種輸入方式稱為“共模輸入”。在理想情況下，由于共模信號(hào)的作用使和將有同樣的變化，即雙端輸出時(shí)UO=UC1-UC2=0，故有AC=UO/Ui。單端輸出時(shí)當(dāng)β>>1時(shí)，AC≈-RC/2Re。晶體管放大器因溫度、電源電壓等因素引起的零點(diǎn)漂移及諸如市電干擾等都屬于共模信號(hào)。對(duì)共模信號(hào)的抑制是差分放大器的一個(gè)重要特征。為了表征差分放大器對(duì)共模信號(hào)的抑制能力，需要引入共模抑制比KCMR，其定義為放大器的差模電壓放大倍數(shù)Ad與共模電壓放大倍數(shù)AC之比的絕對(duì)值，即

KCMR越大，表示電路對(duì)稱性越好。理想的差分放大器雙端輸入、雙端輸出時(shí)KCMR=∞。在實(shí)際電路中，由于電路參數(shù)不可能完全對(duì)稱，共模抑制比KCMR不可能無窮大，因此，為了提高共模抑制比，可采取使用恒流源或多級(jí)共模負(fù)反饋等措施。

在典型差分放大電路中，從反饋的角度來看，對(duì)共模信號(hào)起負(fù)反饋?zhàn)饔?，Re越大，負(fù)反饋越深，工作電流越穩(wěn)定，共模抑制比越大。但又由于負(fù)電源電壓(-Ee)不能太大，這就限制了阻值Re的增大。為了解決這一矛盾,Re常用晶體管恒流源來代替。它是利用晶體管輸出特性，當(dāng)UCE達(dá)到某一電壓值(1～2V)以后，特性曲線幾乎是平坦的，即當(dāng)UCE變化時(shí),IC基本不變，具有恒流源特性。也就是說，晶體管動(dòng)態(tài)工作時(shí)輸出電阻非常大(rce在幾百千歐以上)從而保證有比較大的KCMR。靜態(tài)時(shí)，由于UCE不大，負(fù)電源電壓不必很大。圖上所示即為具有恒流源的差分放大電路。這個(gè)電路與集成運(yùn)算放大器中的實(shí)際電路基本相符。在做增益測(cè)試實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)注意有雙端輸入、雙端輸出，雙端輸入、單端輸出，單端輸入、雙端輸出，單端輸入、單端輸出四種方式。凡雙端輸出，差模電壓放大倍數(shù)與單端放大倍數(shù)相等；而單端輸出時(shí)，差模電壓放大倍數(shù)為雙端輸出時(shí)的一半。

毫伏表的低端是接機(jī)殼的，在測(cè)雙端輸出電壓U0時(shí)，只能分別對(duì)地測(cè)出Uo1和Uo2。對(duì)差模有Uo=|Uo1|+|Uo2|，而對(duì)共模為Uo=|Uo1-|Uo2|，測(cè)試中必須注意。

差分放大器實(shí)驗(yàn)電路四實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)整與測(cè)量（1）在實(shí)驗(yàn)箱上按差分放大實(shí)驗(yàn)電路接好電路。（2）先將T3集電極與T1,T2發(fā)射極斷開，直接接+12V電源。調(diào)節(jié)RW2使恒流源電流為2mA。（3）按實(shí)驗(yàn)電路圖

將開關(guān)S撥到左邊，并將T1、T2基極U-和U+端接公共地端。（4）調(diào)零：調(diào)節(jié)RW1，使UC1=UC2，即ΔUC=0。（5）測(cè)量各晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)，將結(jié)果填入下表中。如工作狀態(tài)不正常，可重新調(diào)節(jié)恒流源電流。

差分電路靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)量數(shù)表IOIRIC1IC2UB1UB2UC1UC2UC32．測(cè)量共模抑制比(1)測(cè)量差模電壓放大倍數(shù)KCMR下圖是差模信號(hào)輸入原理圖。在輸入端加入頻率為lkHz、電壓有效值為40mV的正弦信號(hào)電壓，分別測(cè)出單端輸出差模電壓，計(jì)算雙端輸出時(shí)差模電壓的放大倍數(shù)Ad，將有關(guān)數(shù)據(jù)填入共模抑制比測(cè)量數(shù)據(jù)表中。

差模信號(hào)輸入原理圖共模抑制比測(cè)量數(shù)據(jù)表

UiU01U02U0A=U0/UiKCMR差模輸入共模輸入(2)測(cè)量共模電壓放大倍數(shù)按共模信號(hào)輸入原理圖輸入共模信號(hào)(正弦信號(hào)電壓有效值為20mV，f=100Hz)，分別測(cè)出單端輸出共模電壓，計(jì)算雙端輸出時(shí)共模電壓放大倍數(shù)AC，將有關(guān)數(shù)據(jù)填入共模抑制比測(cè)試表中(3)由以上測(cè)量和計(jì)算結(jié)果，再計(jì)算共模抑制比KCMR。

共模信號(hào)輸入原理圖五實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器材

1．雙蹤示波器(YB4320A)1臺(tái)2．低頻信號(hào)發(fā)生器(DFl641D)1臺(tái)3．低頻毫伏表(YB2172)1臺(tái)4．萬用表(DT8400)1塊5．模擬電路實(shí)驗(yàn)箱(DM99—2A)1個(gè)六實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求

1．列表整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并將