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            实验二直流差动放大器


            直流差动放大器
            一、 实验目的
            1.熟悉差动放大器的工作原理。 2.掌握差动放大电路的基本测试方法。

            二、 实验仪器
            1.双踪示波器 2.数字万用表 3.信号发生器

            三、 实验原理

            该电路为具有恒流源的差动放大器,其中晶体管 T1、T2 称为差分对管,它与电阻 RB1、 RB2、 RC1、 RC2 及电位器 RW1 共同组成差动放大器的基本电路。 其中 RB1=RB2,RC1=RC2,RW1 为调零电位器, 若电路完全对称, 静态时, RW1 应处为中间位置, 若电路不对称, 应调节 RW1, 使 U01、U01 两端静态的电位相等。 晶体管 T3、T4 与电阻 RE3、RE4、R 和 RW2 共同组成镜像恒流源电路,为差动放大器提 供恒定电流 I0。R1 和 R2 为均衡电阻,且 R1=R2 给差动放大器提供对称的差模输入信号。由于电路参数完全对称,当外界温度变化,或者电 源波动时,对电路的影响都是一样的,因此差动放大器有效的抑制零点漂移。 1.差动放大电路的输入输出方式 双端输入—双端输出 将差模信号加在 US1、US2 两端,输出取自 U01、U02 两端 单端输入—双端输出 将差模信号加在 US1、US2 两端,输出取自 U01 或 U02 到地信号

            单端输入—双端输出 将差模信号加在 US1 上 US2 接地,输出信号取自 U01、U02 两端 单端输入—单端输出 将差模信号加在 US1 上 US2 接地,输出取自 U01 或 U02 到地的信号 2.静态工作点的计算 静态时差动放大器的输入端不加信号,由恒流源电路得:

            I0 为 IR 的镜像电流,由电路得:

            通过可见 I0 主要由-VEE 以及电阻 R、RW2、RE4 决定,与晶体管的特性参数无关。 差动放大器的 T1、T2 参数对称,则:

            由此可见,差动放大器的静态工作点主要由恒流源 I0 决定 3.差动放大器的重要指标计算 (1) 、差模放大倍数 差动放大器在单端输入或双端输入, 它们的差模电压增益相同, 但是要根据双端输出 和单端输出分别计算。 双端输入—双端输出时,差动放大器的差模电压增益为:

            双端输入—单端输出时,电压增益为:

            式子中 RL'=RC//RL (2)、共模放大倍数 差动放大器的两个输入端同时加上两个大小相等,极性相同的信号即 Vic=Vi1=Vi2 单 端输出的差模电压增益

            式子中的 Re'为恒流源的交流等效电阻,即:

            双端输出时,在电路完全对称的情况下,共模增益为:

            (3) 、共模抑制比 差动放大器性能的优劣常用共模抑制比 Kcmr 来衡量,即:

            单端输出时,共模抑制比为:

            双端输出时,共模抑制比为

            四、 实验内容及步骤 连接电路

            1.测量静态工作点, (1)调零 将输入端 Vi1 Vi2 短路接地,接通直流电源,调节电位器 RPl 使双端输出电压 V0=0。 (2)测量静态工作点 测量 V1、V2、V3 各极对地电压填入表 1 中

            对地电 位 测量值 (V)

            Vc1

            Vc2

            Vc3

            Vb1
            -1.5 mv

            Vb2
            -1.5 mv

            Vb3

            Ve1

            Ve2

            Ve3

            6.73

            6.73

            -0.77

            -9.03 -0.67 -0.67 -9.76 mv

            2.测量差模电压放大倍数。 在输入端加入直流电压信号(实验箱左上角直流信号输出)Vid=土 0.1V 按表 7.2 要 求测量并记录,由测量数据算出单端和双端输出的电压放大倍数。注意:先将 DC 信 号源 OUTl 和 OUT2 分别接入 Vi1,和 Vi2 端,然后调节 DC 信号源,使其输出为+0.1V 和 -0.1V。 3.测量共模电压放大倍数。 将输入端 b1、b2 短接,接到信号源调节使得输出电压是 0.2V,测量结果填入表 7.2。 由测量数据算出单端和双端输出的电压放大倍数。进一步算出共模抑制比 CMRR=

            Ad 。 Ac

            差 模 输 入 测量值 输入信号 Vc1 Vc2 V0 双 AD1 计算值 AD2 AD 双

            +0.1V -0.1V

            4.71 -7.91

            7.76 -4.59

            -3.01 -3.32

            47.1 -79.1

            77.6 -45.9

            -30.1 -33.2

            共 模 输 入 测量值 输入信号 +0.1V -0.1V Vc1 9.628 6.27 Vc2 6.25 V0 双 0.03 AC1 62.8 62.7 计算值 AC2 62.5 62.5 AC 双 0.3 0.2

            6.250.02 0.02

            共模抑制比 CMRR 计算值 -2.5dB -2.00dB 1.89dB 2.05dB -40.229dB -44.50dB

            4.在实验板上组成单端输入的差放电路进行下列实验。 (1)在图 1 中将 b2 接地,组成单端输入差动放大器,从 b1 端输入直流信号 V=±0.1V,测 量单端及双端输出,填表 7.3 记录电压值。计算单端输入时的单端及双端输出的电 压放大倍数。并与双端输入时的单端及双端差模电压放大倍数进行比较。

            双端 测量仪计算 值 倍数 输入信号 直流+0.1V Vc1 2.532 Vc2 7.9. Vo AV -7.35 47.1 电压值 放大

            单端放大倍 数 AV1 AV2

            直流-0.1V 正弦信号

            2.941 5.14

            9.51 7.35

            -6.49 79.1 -2.21

            (50mV、 1KHz)

            (2)从 b1 端加入正弦交流信号 Vi=0.05V,f=1000Hz 分别测量、记录单端及双端输出电 压,填入表 5.3 计算单端及双端的差模放大倍数。 (注意:输入交流信号时,用示波器监视υ C1、υ C2 波形,若有失真现象时,可减小输 入电压值,使υ C1、υ C2 都不失真为止)

            五、 实验结果报告


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