实验三 差分放大电路的研究.pptVIP

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)。 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，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β1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=|Uo1|+|Uo2|，而对共模为Uo=|Uo1-|Uo2| ，测试中必须注意。 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。 2．测量共模抑制比 (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