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            差动放大器实验报告


            东莞理工学院实验报告
            系 (院)专业班级:电气自动化 、 (2) 姓名: 吴捷 学号: 班 201141310202 日期: 2012.12.28 成绩: 课程 名称 实验 名称 同组 同学 1. 实 验 目 的 1、加深对差动放大器性能及特点的理解 2、学习差动放大器主要性能指标的测试方法 2. 实 验 设 备 3. 实 验 原 理 图 5-1 是差动放大器的基本结构。 它由两个元件参数相同的基本共射放大电路组成。当 开关 K 拨向左边时,构成典型的差动放大器。调零电位器 RP 用来调节 T1、T2 管的静态工 作点,使得输入信号 Ui=0 时,双端输出电压 UO=0。RE 为两管共用的发射极电阻, 它对 差模信号无负反馈作用,因而不影响差模电压放大倍数,但对共模信号有较强的负反馈作 用,故可以有效地抑制零漂,稳定静态工作点。 刘桀铭 模拟电子技术(本) 实验室 名 称 差动放大器 指导 老师 模拟电路实验室

            图 5-1 差动放大器实验电路

            当开关 K 拨向右边时, 构成具有恒流源的差动放大器。 它用晶体管恒流源代替发射极 电阻 RE,可以进一步提高差动放大器抑制共模信号的能力。 1、静态工作点的估算 典型电路
            IE ? U EE ? U BE RE

            (认为 UB1=UB2≈0)
            I C1 ? I C2 ? 1 2 IE

            恒流源电路
            R2 I C3 ? I E3 ? R1 ? R2 (U
            CC

            ? U EE ) ? U BE

            R E3
            1 2 I C3

            I C1 ? I C1 ?

            2、差模电压放大倍数和共模电压放大倍数 当差动放大器的射极电阻 RE 足够大,或采用恒流源电路时,差模电压放大倍数 Ad 由 输出端方式决定,而与输入方式无关。 双端输出: RE=∞,RP 在中心位置时,

            Ad ?

            △U △U

            O i

            ? ?

            β R R B ? rbe ? 1 2

            C

            (1 ? β )R

            P

            单端输出
            A d1 ? △U △U
            C1 i

            ?

            1 2

            Ad

            A d2 ?

            △U △U

            C2 i

            ? ?

            1 2

            Ad

            当输入共模信号时,若为单端输出,则有
            A C1 ? A C2 ? △U △U
            C1 i

            ?

            ?β R

            C

            R B ? rbe ? (1 ? β )(

            1 2

            ? ? R P ? 2R E )

            RC 2R
            E

            若为双端输出,在理想情况下
            AC ? △U △U
            O i

            ?0

            实际上由于元件不可能完全对称,因此 AC 也不会绝对等于零。 3、 共模抑制比 CMRR 为了表征差动放大器对有用信号(差模信号)的放大作用和对共模信号的抑制能力,通常 用一个综合指标来衡量,即共模抑制比
            CMRR ? Ad Ac CMRR ? 20Log Ad Ac

            ?dB ?



            差动放大器的输入信号可采用直流信号也可采用交流信号。本实验由函数信号发生器 提供频率 f=1KHZ 的正弦信号作为输入信号。 4. 实 验 内 容 和 步 骤 1、典型差动放大器性能测试 按图 5-1 连接实验电路,开关 K 拨向左边构成典型差动放大器。 1) 测量静态工作点 ①调节放大器零点 信号源不接入。将放大器输入端 A、B 与地短接,接通±12V 直流电源,用直流电压表 测量输出电压 UO,调节调零电位器 RP,使 UO=0。 调节要仔细,力求准确。 ②测量静态工作点 零点调好以后,用直流电压表测量 T1、T2 管各电极电位及射极电阻 RE 两端电压 URE,记 入表 5-1 UC1(V) 测量值 UB1(V) UE1(V) UC2(V) UB2(V) UE2(V) URE(V)

            IC(mA) 计算值

            IB(mA)

            UCE(V)

            2) 测量差模电压放大倍数 断开直流电源,将函数信号发生器的输出端接放大器输入 A 端,地端接放大器输入 B 端构成单端输入方式, 调节输入信号为频率 f=1KHz 的正弦信号, 并使输出旋钮旋至零,用 示波器监视输出端(集电极 C1 或 C2 与地之间) 。 接通±12V 直流电源,逐渐增大输入电压 Ui(约 100mV) ,在输出波形无失真的情况下,用 交流毫伏表测 Ui,UC1,UC2,记入表 5-2 中,并观察 ui,uC1,uC2 之间的相位关系及 URE 随 Ui 改变而变化的情况。 3) 测量共模电压放大倍数 将放大器 A、B 短接,信号源接 A 端与地之间,构成共模输入方式, 调节输入信号 f=1kHz,Ui=1V,在输出电压无失真的情况下,测量 UC1, UC2 之值记入表 5-2,并观察 ui, uC1, uC2 之间的相位关系及 URE 随 Ui 改变而变化的情况。 表 5-2 典型差动放大电路 单端输入 Ui 100mV 共模输入 1V 具有恒流源差动放大电路 单端输入 100mV 共模输入 1V

            UC1(V)

            UC2(V)
            U C1 Ui U0 Ui

            A d1 ?

            /

            /

            Ad ?

            /

            /

            A C1 ?

            U C1 Ui
            U0 Ui

            /

            /

            AC ?

            /
            A d1

            /

            CMRR =│

            A C1



            2、具有恒流源的差动放大电路性能测试 将图 5-1 电路中开关 K 拨向右边,构成具有恒流源的差动放大电路。重复内容 1-2)、 1-3)的要求,记入表 5-2。 5. 实 验 数 据 记 录 及 ( 分 析 ) 讨 论 表 5-1: UC1(V) 测量值 6.62 IC(mA) 计算值 0.035 0.012 7.33 -0.12 -0.76 6.88 -0.09 -0.75 UCE(V) 11.10 UB1(V) UE1(V) UC2(V) UB2(V) UE2(V) URE(V)

            IB(mA)

            表 5-2: 典型差动放大电路 单端输入 Ui 100mV 共模输入 1V 具有恒流源差动放大电路 单端输入 100mV 共模输入 1V

            UC1(V)

            1.3

            0.54

            1.10

            0.013

            UC2(V)
            U C1 Ui

            1.24

            0.45

            1.07

            0.013

            A d1 ?

            12.5

            /

            10.7

            /

            Ad ?

            U0 Ui
            U C1 Ui U0 Ui

            20.2

            /

            10.4

            /

            A C1 ?

            /

            0.55

            /

            AC ?

            /
            A d1

            0.13

            /

            CMRR =│

            A C1



            23.5

            230

            1、比较 ui,uC1 和 uC2 之间的相位关系。 答:ui 和 uC1 同相 ,ui 和 uC2 反相 ,uC1 和 uC2 反相

            2、 根据实验结果,总结电阻 RE 和恒流源的作用。 答:Re 的作用:Re 作为 T1 和 T2 管的共用发射极电阻,对差模信号并无负反馈,但对共模 有较强的负反馈,可以有效抑制共模信号,及可以有效抑制零漂,稳定工作点。 恒流源:恒流源作为负载时交流电阻很大,所以当用恒流源代替 Re 时,可以使差模电压增 益由输出端决定,而和输入端无关。从数据中可以看到,用恒流源做负载时,抑制共模信 号的能力提高。


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