单元十五差动放大器.doc

單元十五 差動放大器15- PAGE 2 單元十五 差動放大器 15- PAGE 12 單元十五 差動放大器15- PAGE 2 單元十五 差動放大器15- PAGE 12 單元十五 差動放大器 15- PAGE 1 單元十五 差動放大器15 - PAGE 1 單元十五 差動放大器 壹 實習內容 實習1５-1：測CMRR值 一. 相關原理 共模信號(Common-mode signal)，是指差動放大器的兩個輸入端輸入相同的輸入信號。在我們周遭環境中常遇見的雜訊都屬於共模信號，因為差動放大器的兩輸入端如同小天線，當它工作在有電磁干擾的場合時，兩輸入端同時接收到不希望有的相同雜訊干擾。由於差動放大器兩個輸入端所產生的輸出電壓相位相反，以致當共模信號輸入時，輸出端的電壓互相抵消，而消除了雜訊。 而差動放大器的共模拒斥比( Common-Mode Rejection Ratio，CMRR )，它的定義是差動電壓增益Ａvd與共模電壓增益ACM之比。即為： ( 1５-1 ) 若Ａvd=1000，ACM=-0.1，則CMRR=10000。而一般CMRR皆用dB值來表示，它們的關係如下： CMRR=20 log CMRR 若CMRR=10000，則CMRR=20 log 10000=80dB，對於差動放大器而言，CMRR值愈大愈好，表示其對雜訊之排拒能力愈強，不容易受干擾。 二. 實習步驟 (1) 按圖1５-1接妥電路。 (2) 調信號產生器的輸出為1 kHz的正弦波，作為輸入信號Vi，而信號產生器的輸出振幅，由0V慢慢往上調，使VO1達到最大不失真正弦波形為止。 (3) 用示波器測V1﹑V2﹑VO1﹑VO2和VO波形，畫於表1５-1內，並計算其增益值。 (4) 將圖1５-1中的A點接線移至B點，使A與B重疊，則V1=V2=Vc=Vi。 (5) 用示波器測Vc﹑VO1﹑VO2和VO波形，畫於表1５-2內，並計算其增益值。 圖1５-1 差動放大器電路 三. 結果數據 表1５-1 差動輸入訊號時放大器各點波形 V1 V2 VO1 VO2 VO 電 壓 波 形 增 益 ( Vd=V1-V2 ) ( Vd=V1-V2 ) ( Vd=V1-V2 ) 表1５-2 共模輸入訊號時放大器各點波形 VC VO1 VO2 VO 電 壓 波 形 增 益 C M R R 實習1５-2：雙端輸入單端輸出 一. 相關原理 如圖15-2所示，訊號由V1﹑V2兩端同時加入，輸出由VO1或VO2取出，因此輸出與輸入之間的關係為 我們可利用重疊原理，先將一輸入端接地，求出輸出訊號與另一輸入訊號之間的關係，若V2先接地，則根據單端輸入單端輸出的原理，可得 再將V1接地，訊號由V2輸入，則 若V1﹑V2同時輸入，在輸出端可以得到合成訊號，其電壓值為 電路之差動增益定義為： ( 1５-2 ) 假使輸入信號V1與V2為大小相等，相位相差180°之電壓，則訊號從或取出，其增益將較單一輸入，單一輸出之增益高一倍，亦即 VO1=-2AV (V1=-V2=V) VO2=2AV 假使輸入訊號V1與V2之電壓大小相等且相位相同，則訊號由或取出，在放大器完全對稱的情況下，其電壓值幾乎為零，亦即 VO1=VO2≒0 電路共模訊號VCM=(V1+V2)/2，電路之共模增益定義為ACM=VO/VCM，故 ( 1５-3 ) 因此在V1V2的情況下，輸出與輸入之關係為 VO=AdVd+ACMVCM ( 1５-4 ) 其中 Vd=V1-V2，VCM=(V1+V2)/2 在電路為完全對稱的情況下：Ad=A，ACM=0。一般來說，差動放大器的CMRR值都很大，在完全對稱的情況下，其值為無限大。 二. 實習步驟 (1) 如圖1５-3接妥電路。 (2) 若V2端接地，V1輸入頻率為1 kHz之正弦波，輸入振幅如表15-3所示，以示波器觀測V1﹑VO2之波形及其相位關係，並繪其結果波形於表15-3中。 (3) 若V1端接地，V2輸入頻率為1 kHz之正弦波，輸入振幅如表15-4所示，以示波器觀測V2﹑VO2之波形及其相位關係，並繪其結果波形於表15-4中。 (4) 以示波器觀測VO2對VO1之電壓波形，並繪於表1５-4中。 (5) 若V1及V2同時接上相同的正弦波訊號如表1５-5所示，以示波器觀測VO2之電壓波形，並繪其結果於表1５-5中。 圖15-2 差動放大器電路 圖1５-3 差動放大器實驗電路 三. 結果數據 表1５-3 V2接地時之輸出入波形 V1之峰值電壓 0.1V 0.2V 0.3V V1之波形 VO2之波形 表１５-4 V1接地時之輸出入波形 V2之峰值電壓 0.1V 0.2V 0.3V V2之波形 VO2之波形 VO2對VO1之波形 表