实验八 差分放大器.doc

实验八 差分放大电路 一、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。 二、实验原理 差分放大电路是模拟电路基本单元电路之一，是直接耦合放大电路的最佳电路形式，具有放大差模信号、抑制共模干扰信号和零点漂移的功能。图8-1是差分放大电路的基本结构。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C时（K接RE），构成典型的差分放大器。调零电位器RW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，它对差模信号无反馈作用，因此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。 图8-1 差分放大电路 当开关拨向D时（K接T3），构成具有恒流源的差分放大器。它用晶体管恒流源T3代替发射极电阻RE，T3的交流等效电阻rCE3远远大于RE，可以进一步提高差分放大器对共模信号的抑制能力。 当差分放大器的电路结构对称，元件参数和特性相同时，两个三极管集电极的直流电位相同。但在实验过程中，由于三极管特性和电路参数不可能完全对称，导致差分放大电路在输入信号为零时双端输出却不为零。故需要对差分放大电路进行零点调节。 当T1、T2的基极分别接入幅度相等、极性相反的差模信号时，使两管发射极产生大小相等、方向相反的变化电流。当两个电流同时流过发射极电阻RE（K拨向C）时，其作用互相抵消，即RE中没有差模信号电流流过。但对T1、T2而言，一个管子集电极电流增大，另一个管子集电极电流减小，于是两管集电极之间的输出电压就得到了被放大了的差模输出电压。 当共模信号作用于电路时，T1、T2的发射极电流的变化量相等，显然RE上电流的变化量为2△IE，由此而引起的RE上的电压变化量△uE的变化方向与输入共模信号的变化方向相同，使B-E间的电压变化方向与之相反，导致基极电流变化，从而抑制了集电极电流的变化。 集成运算放大器几乎都采用差分放大器作为输入级。这种对称的电压放大器有两个输入端和两个输出端，根据电路的结构可分为，双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入双端输出及单端输入单端输出。若电路参数完全对称，则双端输出时的共模电压放大倍数AC=0，共模抑制比KCMR越大，说明电路抑制共模信号的能力越强。 1. 静态工作点的估算 典型电路（K接RE）： （认为UB1=UB2≈0） 恒流源电路（K接T3）： IC3≈IE3≈ 2. 差模、共模电压放大倍数 当差分放大器的发射极电阻RE足够大，或采用恒流源时，差模电压放大倍数由输出方式决定，而与输入方式无关。 双端输出： RE=∞， RW在中心位置，则： 单端输出： 当输入共模信号时，若为单端输出则有： ≈ 若为双端输出，在理想情况下： ≈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KCMR 为了表征差分放大器对有用信号（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： ， 或 （db） 差分放大器的输入信号可采用直流信号也可用交流信号。 三、实验仪器与设备 1. DS1052E型数字示波器 2. DG1022型双通道函数/任意波形发生器 3. YB2173F智能数字交流毫伏表 4. DT9205型数字万用表 5. EL-ELA-Ⅳ型模拟电路实验仪 四、实验内容及步骤 注：进行以下测量时，交流毫伏表后面板上的浮置／接地开关应置于“浮置”，否则实验无法正常进行。 1.典型差动放大电路（K接RE）性能测试 在模拟电路实验仪上找到实验电路，开关K拨向C，构成典型差分放大器。 （1）测量静态工作点 使差分放大器的输入电压ui=0，接通±12V直流电源，用直流电压档测量双端输出电压uO，调节调零电位器RW，使uO=0。再分别测量T1、T2管的各级电位UC1、UB1、UE1、UC2、UB2、UE2，及发射极电阻RE上的电压URE，将所测数据记入表8-1中，并按表中要求计算出相应数据。 （2）测量差模电压放大倍数Ad ① 输入交流信号 用函数信号发生器在输入端A 、B间输入f=1kHZ，ui=100mV的正弦信号（即双端输入方式，注意：此时信号源浮地）。两个输出端接示波器。在输出波形不失真的条件下，测量ui、uC1、uC2，及双端输出电压uOd，记入表8-2中。并同时观察记录ui、uC1、uC2之间的相位关系及uRE随ui改变而变化的情况（要求画出波形图，如测ui时因浮地有干扰，可分别测A点和B点对地间的电压，两者之差为ui）。 ② 输入直流信号 在模拟电路实验仪上选取-5V～+5V可调直流信号源，接入差分放大器的输入端A