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1、 差动放大电路实验模拟电子基础实验 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 ； 实验原理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 路就是一种简单的直流放大电路。图2.1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
2、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。 实验原理1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，即两管型号相同、特性相同、各对应电阻值相等 。 图2.22.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
3、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2.3o 主要性能及其测试方法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
4、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称性。图2.42.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）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
5、入电阻Rid及输出电阻Rod的测 量方法相同。（2.5）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VC1VC2，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）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 号的抑制力愈强，放大器的性能愈好。（2.11
6、）（2.12）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） 实验步骤1典型差分放大器性能测试按图4-1-13连接实验电 路，开关K拨向左边构成典型差动放大器。（1）测量静态
7、工作点将放大器输入端A、B与地短接，接通12V直流电源，用万用表直流电压测量输出电压 VO，调节调 零电位器RP，使VO0。 调节 要仔细，力求准确，注意换挡 。零点调好以后，用用万用表直流电压 档测量T1、T2管各电极电位及射极电阻RE两端电压 URE，记入表4-1-12。（2) 测量差模电压放大倍数 输入f=50Hz，Ui=0.1V的正弦信号（输入端连成 差模输入方式），测量单端输出差模电压 VOd1和VOd2，记入表4-1-13中，并计算差模放 大倍数Avd1、Avd2和Avd。 （3）测量共模电压放大倍数 输入f=50Hz，Ui=0.1V的正弦信号（输入端连成 共模输入方式），测量单端
8、输出共模电压 VOc1和VOc2，记入表4-1-13中，并计算差模放 大倍数Avc1、Avc2和Avc（注意：换小量程测电 压）。2具有恒流源的差分放大器 电路接成具有恒流源的差分放大电路，测 试内容同典型差分放大电路的（1）、（ 2）（3）项，并填入表4-1-13中。 3单端输入差分式放大器 将电路输入端连成单端输入方式输入 f=50Hz，Ui=0.1V的正弦信号，测试 内容 同典型差分电路的（2）项，并填入表4- 1-13中。 实验研究和思考题 1将典型差分放大器的实测数据与理论值 进行比较。 2根据实验结果，比较几种差分放大器的 特点。 3若CMRR为有限值，当Ui保持不变，单 端输入和双端输入的输出电压VO是否相 同？为什么？ 4简要说明RE及恒流源的作用。
