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            实验四 差动放大器


            实验四 差动放大器
            一、 实验目的 1、 计算差动放大器的发射极直流电流 Ie,并比较测量值与计算值。 2、 计算差动放大器的集电极直流电流 Ic,并比较测量值与计算值。 3、 计算差动放大器的集电极直流电压 Vc,并比较测量值与计算值。 4、 计算差动放大器的差模增益,并比较测量值与计算值。 5、 测定差动放大器双端输出峰值电压波形与输入波形之间的相位关系。 6、 测定差动放达器双端输出峰值电压,并与单端输出峰值电压相比较。 7、 计算差动放大器的共模电压增益,并比较测量值与计算值。 二、 实验器材 2N3904 NPN 三极管 2个 2个 3个 2个 1台 1台 2 个,2kΩ 3个

            直流电压源 0—10mA 毫安表 直流电压表 示波器 信号发生器 电阻: 100Ω

            三、实验原理 在图 1 所示的电路中,差动放大器的发射极总电流 Ie 可用发射极电阻 Re 两端的电压除以发射极电阻来计算。假定每个晶体管的直流基极电流可忽略,则 基极电压 Vb 近 似等于零。因此

            图 1 差动放大器的静态分析 差动放大器的直流集电极电流 Ic1 及 Ic2 近似等于直流发射极电流 Ie1 及 Ie2。当电路对称时,两个晶体管的发射极电流、集电极电流和集电极电压都相 等

            差动放大器的差模电压增益 Ad 可通过测量一个集电极的峰值电压(Vc2p)和 两个基极之间的峰值电压(Vb1p—Vb2p)来求出,所以

            因 b2 通过 100Ω 电阻接地,因此

            差模输入时,两个晶体管的差动放大器,计算差模电压增益的公式为

            其中,rbe 为晶体管的输入电阻。 共模输入时,两个晶体管的基极输入电压大小相等、相位相同 Vb1=Vb2 差动放大器的共模电压增益为集电极输出电压峰值与基极输入峰值电压之 比

            在图 2 所示的单端输入单端输出差动放大电路中, 因为长尾电阻 Re 对共模 信号的强烈串联电流负反馈作用,所以共模电压增益的计算公式为

            式中 Rc 为集电极负载电阻,Re 发射极长尾电阻。 共模抑制比 CMRR 是衡量差动放大器对共模信号抑制能力的重要技术指标, 定义为差模电压增益与共模电压增益之比

            如果以分贝 dB 为单位,则

            图 2 差动放大器 四、 实验步骤 1、 在 EWB 平台上建立如图 1 所示的实验电路,单击仿真开关进行静态分析。 电路稳定后,记录两管发射极总电流 Ie,集电极电流 Ic1、Ic2 和集电极电压 Vc1、 Vc2。 2、 用电路元件参数计算发射极总电流 Ie。 3、 计算差动放大器电路对称时的集电极电流 Ic1 和 Ic2。 4、 计算电路对称时的集电极电压 Vc1 和 Vc2。 5、 在 EWB 平台上建立如图 2 所示的实验电路,仪器按图设置。单击仿真开关 运行动态分析。记录峰值输出电压 Vc2p 和峰值输入电压 Vb1p。 6、 根据步骤 5 的读数,计算放大器的差模电压增益 Ad。 7、 根据电路元件参数及晶体管的输入电阻 rbe,计算差模电压增益。

            8、 记录输出正弦电压 Vc2 波形与输入正弦电压 Vb1 波形之间的相位差。将信号发 生器的输出接线移到晶体管 T2 的基极 b2。单击仿真开关运行动态分析。记录输 出正弦电压 Vc2 波形与输入正弦电压 Vb2 波形之间的相位差。 9、 将示波器的接地端接到晶体管 T1 的集电极 c1,把示波器通道 B 的输入设为 1V/Div,将通道 A 输入由 AC 改为 0。单击仿真开关运 行动态分析,记录两晶体 管集电极之间的峰值电压。 10、将示波器的接地端恢复接地,用导线连接基极 b1 和 b2。将示波器通道 A 的 输入设为原来的 AC,通道 B 输入设为 2mV/Div。单击仿真开关运行动态分析。 记录峰值输出电压 Vc2p 及峰值输入电压 Vb2p。 11、根据步骤 10 的电压测量值,计算共模电压增益 Ac。 12、根据电路元件值,计算共模电压增益。 13.根据差模电压增益 Ad 和共模电压增益 Ac 求共模抑制比 CMRR。 五、实验小结:


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