电路实验：差动放大电路

实验八差动放大电路

一、实验目的1.掌握基本差动放大器的工作原理、工作点的调试和主要性能指标的测试。2.熟悉恒流源差动放大器的工作原理及主要性能指标的测试。

二、实验设备与器件

1．双踪示波器

1台

2．数字万用表

1台

3．函数信号发生器

1台

4．模拟电路实验箱

1台

三、实验原理图8-1是差动放大器的基本结构。它是一个直接耦合放大器，理想的差动放大器只对差模信号进行放大，对共模信号进行抑制，因而它具有抑制零点漂移、抗干扰和抑制共模信号的良好作用。它由两个元件参数相同的基本共射放大电路组成。RW1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。

1．静态工作点的估算

典型电路

恒流源电路

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Aud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，

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

实际上由于元件不可能完全对称，因此Auc也不会绝对等于零。

3．共模抑制比KCMR

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

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。

四、实验内容

方案1：基本差动放大器性能测试

按图8-1连接实验电路，跳线J1接上J2断开构成基本差动放大器。

1．测量静态工作点

(1)调节放大器零点

接通±12V直流电源，在Ui为零的情况下，用万用表测量输出电压Uo，调节调零电位器RW1，使Uo＝0，即Uo1=Uo2。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管各极电位及射极电阻R4两端电压U4，并计算IC(mA)、IB(mA)、UCE(V)，记入表5-1中。并与理论值进行比较。

表8-12．测量差模电压放大倍数

(1)测量双端输入差模放大倍数Aud

将输入信号Vi接入图中Vi1和Vi2之间，便组成双端输入差模放大电路。调节函数发生器为正弦输出，使频率f＝1000Hz，Ui=50mV(有效值)，用示波器观察输出uo1和uo2的相位关系。在输出波形不失真的情况下，用数字万用表交流电压档测量单端输出电压Uo1、Uo2和双端输出电压Uo以及R4上的电压降UR4，记入表8-2中，并计算双端输入差模放大倍数Aud1、Aud2、Aud的值。

(2)测量单端输入差模放大倍数Aud

在Ui1上输入f＝1000Hz，Ui=50mV(有效值)的交流信号，用示波器观察输出uo1和uo2的相位关系。在输出波形不失真的情况下，分别测量Uo1、Uo2、Uo计算单端输入差模放大倍数Aud1、Aud2、Aud的值，并将所测数据与计算结果记入表8-2中。

表8-23．测量共模电压放大倍数Auc

将Vi1和Vi2短接，函数发生器输出接Vi1端与地之间，即组成共模输入放大电路，调节输入信号f=1000Hz，Ui=50mV(有效值)，用示波器观察输出uo1和uo2的相位关系。在输出电压不失真的情况下，分别测量单端输出电压Uo1、Uo2，而双端输出电压Uo=Uo1-Uo2，计算共模电压放大倍数Auc1、Auc2、Auc，并将所测数据与计算结果记入表8-3中。

表8-34．计算双端输出和单端输出的共模抑制比KCMR和KCMRS。

方案2：具有恒流源的差动放大电路性能测试

从基本差动放大器的实验可以看出，差动放大器能对共模信号进行抑制，这是由于射极电阻RE的共模负反馈作用，RE越大对共模信号的抑制能力越强，但是RE的增大会带来两个问题，一个是要保持相同工作电流，必须提高电源电压，因此，基本差动放大器的共模抑制比做不高，另一个是射极电阻直流能耗增大。为了解决这个问题，先对RE的作用进行分析。RE的作用分为动态和静态两种情况，共模负反馈作用是动态RE，而增大能耗的是静态RE。只要增大动态RE，而不要增大静态RE就可以解决问题。具有恒流源的差动放大电路可以达到这个要求。

将图8-1电路中J1跳线断开，J2跳线接上，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。重复上述步骤，记录实验数据。

五、思考题