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1、返回 实验二 差动放大电路设计 实验目的 实验原理 主要性能及其测试方法 设计举例 电路安装与调试 实验内容与要求 实验研究与思考题 电子基础教学实验中心1 一、实验目的 1掌握差动放大器的主要特性及其 测试方法； 2学习带恒流源式差动放大器的设计 方法和调试方法 ； 电子基础教学实验中心2 二、实验原理 1直流放大电路的特点 2差动式直流放大电路 3.输入输出信号的连接方式 4.静态工作点的计算 电子基础教学实验中心3 1、直流放大电路的特点 在生产实践中，常需要对一些变化缓慢的信号进 行放大，此时就不能用阻容耦合放大电路了。为此， 若要传送直流信号，就必须采用直接耦合。图2.1所示 的电路
2、就是一种简单的直流放大电路。 图2.1 电子基础教学实验中心4 由于该电路级间是直接耦合，不采用隔直元 件（如电容或变压器），便带来了新的问题。首 先，由于电路的各级直流工作点不是互相独立的 ，便产生级间电平如何配置才能保证有合适的工 作点和足够的动态范围的问题。其次是当直流放 大电路输入端不加信号时，由于温度、电源电压 的变化或其他干扰而引起的各级工作点电位的缓 慢变化，都会经过各级放大使末级输出电压偏离 零值而上下摆动，这种现象称为零点漂移。 电子基础教学实验中心5 2差动式直流放大电路 典型差动式直流放大电路如图2.2所示。它是一种特殊 的直接耦合放大电路，要求电路两边的元器件完全对 称
3、，即两管型号相同、特性相同、各对应电阻值相等 。 图2.2 电子基础教学实验中心6 3.带恒流源的差动放大 器 为了改善差动式直流放 大电路的零点漂移，利用 了负反馈能稳定工作点的 原理，在两管公共发射极 回路接入了稳流电阻RE和 负电源VEE，RE愈大，稳定 性愈好。但由于负电源不 可能用得很低，因而限制 了RE阻值的增大。为了解 决这一矛盾，实际应用中 常用晶体管恒流源来代替 RE，形成了具有恒流源的 差动放大器，电路如图2.3 具有恒流源的差动放大器 ，应用十分广泛。 图2.3 电子基础教学实验中心7 当某些环境因素或干 扰存在时，会引起电路 参数变化。例如当温度 升高时，三极管VBE会
4、下 降，会增加，使两管的 集电极电流增加了 ICQ1= ICQ2 = ICQ，使两管集电极对 地电位也产生了一个增 量VCQ1和VCQ2，且 数值相等。此时输出电 压的变化量： V0=VCQ1 - VCQ2=0 图2.3 电子基础教学实验中心8 三、主要性能及其测试方法 1. 传输特性 2.差模特性 3. 共模特性 电子基础教学实验中心9 1. 传输特性 传输特性是指差动放大器在 差模信号输入时，输出电流 IC随输入电压的变化规律， 传输特性曲线如图2.4所示。 由传输特性可以看出： 传输特性直观地反映了差分放大器的 电路对称性及工作状态，可用来设置差动放 大器的静态工作点及调整与观测电路的对
5、称 性。 图2.4 电子基础教学实验中心10 2.差模特性 差模电压增益AVd的测量方法是：输 入差模信号为Vid，设差分放大器为单端输 入双端输出接法。用双踪示波器分别观 测VCl及VC2，它们应是一对大小相等、极 性相反的不失真正弦波。用晶体毫伏表或 示波器分别测量VC1、VC2的值，则差模电 压增益为： （2.4） 电子基础教学实验中心11 如果是单端输出，则 如果VC1与VC2不相等，说明放大器的参数不完全对称 。若VC1与VC2相差较大，应重新调整静态工作点，使电路 性能尽可能对称。 差模输入电阻Rid与差模输出电阻Rod的测量方法与基 本设计实验一的单管放大器输入电阻Rid及输出电
6、阻Rod的 测量方法相同。 （2.5） 电子基础教学实验中心12 3. 共模特性 当差分放大器的两个输入端输入一对共模信号（大小相等 、极性相同的一对信号，如漂移电压、电源波动产生的干扰等 ）Vic时，则： （1）双端输出时，由于同时从两管的集电极输出，如果 电路完全对称，则输出电压上VC1 VC2，共模电 压增益为 如果恒流源电流恒定不变，则VC1=VC20，则 AVc0。说明差分放大器双端输出时，对零点漂移等 共模干扰信号有很强的抑制能力。 （2.6） 电子基础教学实验中心13 常用共模抑制比KCMR来表征差分放大器对共 模信号的抑制能力，即 或者 KCMR愈大，说明差分放大器对共模信号的
7、抑 制力愈强，放大器的性能愈好。 （2.11） （2.12） 电子基础教学实验中心14 共模抑制比KCMR的测量方法如下：当差模电压 增益AVd的测量完成后，将放大器的端与端相连 接，输入Vic=500mV，fi=l000Hz的共模信号。如 果电路的对称性很好，恒流源恒定不变，则VC1与 VC2的值近似为零，示波器观测VCl与VC2的波形近似 于一条水平直线。共模放大倍数AVC0，则共模抑 制比KCMR为： 如果电路的对称性不好，或恒流源不恒定，则 VC1、VC2为对大小相等极性相反的正弦波，用交 流毫伏表测量VC1、VC2，则共模电压增益为（单端 输入时） 电子基础教学实验中心15 四、电路
8、安装与调试 1.根据自己的设计参数，参照图2.2或2.3 认真组装电路，并仔细检查电路 . 2.静态工作点的调试 输入端接地，用万用表测量集电极对地的电压 VC1、VC2。若VC1VC2，证明电路不对称，应调整RP1 ，测得、间电压为零，使得VC1=VC2，这一过程称 之为调零。测量电阻RC1两端的电压，并改变RE3或R3 、R4的比值使I0= 设计值（如1mA） 。 电子基础教学实验中心16 五、实验内容与要求 1.基本要求 按左图设计一个单端 输入一双端输出差动式直流 放大电路，要求Avd20， KCMR40dB。电源电压为 12V，测试输入信号频率 为lkHz，幅值为20mV的交 流信号
9、，负载电阻 RL=20k。 连接电路测量并调整 静态工作点，测量AVc、 AVd、Rid 、KCMR等指标并 与设计指标进行对比。 电子基础教学实验中心17 2.扩展要求 按左图设计一个带有恒流 源的单端输入一单端输出的差动 放大器。已知电源电压为12V ，辐入信号是频率为lkHz，幅 值为20mV的交流信号，负载电 阻RL=20k。 要求: Rid10k，AVd15， KCMR50dB。 连接电路测量并调整静态 工作点、AVc、AVd、Rid 、 KCMR等指标并与设计指标进 行对比。 电子基础教学实验中心18 六、实验研究和思考题 1差动放大器中两管及元件对称 对电路性能有何影响？ 2为什么电路在工作前需进行零 点调整？ 3可否用交流毫伏表跨接在输出 端与之间（双端输出时）测差 动放大器的输出电压 V0d？为什么 ？ 电子基础教学实验中心19
