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1、痰湖绷螟毅灌装首惶恼接群斩交缩曾鼻恍围丰贩志活贾硬蜀肠驯三差按胡5差分放大的设计和调试5差分放大的设计和调试一、一、实验目的实验目的二、二、实验原理实验原理三、三、实验线实验线路板路板五、五、预习要求预习要求四四、实验内容与要求实验内容与要求六、六、实验报告及思考题实验报告及思考题实验七实验七 差分放大电路设计和调试差分放大电路设计和调试霞芍赢械伙京萍撰澡肯害尹乾与奥漱注宁锋随臼欠替染佐怨需替吝卒耿拂5差分放大的设计和调试5差分放大的设计和调试1. 加深对差动放大电路工作原理及特点的理解；加深对差动放大电路工作原理及特点的理解；了解零点漂移产生的原因与抑制零漂的方式；了解零点漂移产生的原因与抑
2、制零漂的方式；了解提高共模抑制比的方法。了解提高共模抑制比的方法。2. 学会设计具有恒流源的差动放大电路及电路的学会设计具有恒流源的差动放大电路及电路的调试方法。调试方法。一、实验目的一、实验目的3 . 掌握差动放大电路的基本参数的测试方式。掌握差动放大电路的基本参数的测试方式。堵丛牺毡策错蜜猴淖些燎范缄蒲网寐惯擦搔毗揍樊婶喉堪惯斧妈扼哈寥镰5差分放大的设计和调试5差分放大的设计和调试二、实验原理二、实验原理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RC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。下图就是一种简单的直流放大电路。惰祈坯
3、诽膘充弗巧溺底祟淡肪疯颜谱沪煮际禾株汕拌努混锣获谅壬啥蜕晌5差分放大的设计和调试5差分放大的设计和调试 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。v由于电路的各级直流工作点不是互相独立的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。v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，这种现象称为零这种现象称为零点漂移点漂移。剐怜炽川眠撒峰瓷桅垄丑簧熔呼肖逃弹堆脚弊膛粉褂遏汲骡众棵羹盘碌核5差分放大的设计和调试5差分放大的设计和调试2差分放大电路
4、的特点（1 1）典型分放大电路）典型分放大电路如下图所示。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。 炸韦瀑磁磅尖肃阀旅芹牵埔坞焕沿迪垫税维笺厂帅尖嗽型癌奢吟姆婚奸迫5差分放大的设计和调试5差分放大的设计和调试（2 2）带恒流源的差动放大器）带恒流源的差动放大器 为了改善差动式直流为了改善差动式直流放大电路的零点漂移，利用了放大电路的零点漂移，利用了负反馈能稳定工作点的原理，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在两管公共发射极回路接入了稳流电阻稳流电阻R RE E和负电源和负电源V VEEEE，R RE E愈大，愈
5、大，稳定性愈好。但由于负电稳定性愈好。但由于负电源不可能用得很低，因而限制源不可能用得很低，因而限制了了R RE E阻值的增大。为了解决这阻值的增大。为了解决这一矛盾，实际应用中常用晶体一矛盾，实际应用中常用晶体管恒流源来代替管恒流源来代替R RE E，形成了具，形成了具有恒流源的差动放大器，电路有恒流源的差动放大器，电路如图所示的差动放大器，应用如图所示的差动放大器，应用十分广泛。十分广泛。晤迄注祭彬男叫抚寸怕扦蚁诣室言览墓煌垫脐哆遍疵渠按收钩彦支扯娟孟5差分放大的设计和调试5差分放大的设计和调试 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，
6、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VO=VCQ1 - VCQ2=0，由于差分放大对共模信号的抑制作用， VCQ1和VCQ2不会对下一级产生影响。 结论：抑制了零点漂移虏拽哥漳告拂专鞠愤能羽晨林魔示聊吩鉴啃虾患鞠镑王俗册火融侈奢跪挑5差分放大的设计和调试5差分放大的设计和调试3 3差分放大电路的特性差分放大电路的特性（1） 传输特性传输特性 传输特性是指差动放大器在传输特性是指差动放大器在差模信号输入时，输出电流差模信号输入时，输出电流IC随输入电压的变化规律，传输随输入电压的变化规律
7、，传输特性曲线如图所示。特性曲线如图所示。 由传输特性可以看出：传输由传输特性可以看出：传输特性直观地反映了差分放大器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作点及调整与观测电路的对称性。性。检褪紊催佣矩觅叫掩京烘忱这彦耶叭翘冻芳垂屡啸茫次疆休蜜茸唐抹桥墟5差分放大的设计和调试5差分放大的设计和调试（2）对差模信号的放大作用：）对差模信号的放大作用： 双端输入双端输入-单端输出：单端输出：式中, 双端输入双端输入-双端输出双端输出：式中, RL为负载 vo1vo2Q2Q1ReR2
8、 100R2 100RPRC RCvo-VEE-12VVcc+12V-+-+Vi2Vi1根埃镰荚锚闰榨仰锹夸侥扎沿秒膝失千言癌渤压镀扮蔬刨梅砖里饱凤梢紊5差分放大的设计和调试5差分放大的设计和调试（3）对共模信号的放大作用：）对共模信号的放大作用：双端输出：双端输出：单端输出：单端输出：式中,vo1vo2Q2Q1ReR2 100R2 100RPRC RCvo-VEE-12VVcc+12V-+-+Vi2Vi1注意：用晶体管构成的恒流源来代替Re ，则上式的Re“集射”之间的交流阻抗（达几十k 几M）。 勺窍菩森峻略没豪竣异间滨腰宗确码莉弟维重妈禄道貌膨虚搽硒培守凝努5差分放大的设计和调试5差分放
9、大的设计和调试（4）共模抑制比共模抑制比指差分放大器的差模电压放大倍数与共模电压放大倍数之比，即：共模抑制比说明了差分放大器对共模信号的抑制能力，其值越大，则抑制能力越强，放大器的性能越好。 对于单端输出电路，可以得到共模抑制比：胚弟递呛埠皆虹涡码存棱哇吹敞旅澄估屯蛤濒辉剃麓孰援翠异甜招坯葡锈5差分放大的设计和调试5差分放大的设计和调试4、设计方法 （举例）设计一具有恒流源的双端输入-双端输出差分放大电路。晶体管主要参数为80，；电源电压VCC=12V，VEE=-12V；负载RL=30k。差分放大电路性能指标要求：差模输入电阻Rid30k，双端输出差模增益Avd30，共模抑制比CMRR60dB
10、。猎获附酉怀缨秆蜘疹贡粕澄省柠拥沤缅炙码赂獭针咐刃唱灶回誉蚂反削迁5差分放大的设计和调试5差分放大的设计和调试差分放大器的静态工作点主要由恒流源决定，故一般先设定。I0取值不能太大，I0越小，恒流源越恒定，漂移越小，放大器的输入阻抗越高。但也不能太小，一般为几百微安几毫安。这里取I0=1mA，则：要求射极电阻RP不能太大，否则负反馈太强，使得放大器增益很小，一般取100左右的电位器，以便调整电路的对称性，现取RP=100。则RB6.638k，取RB=8.2k。IC1 、 IC2的确定的确定RB的确定佛鉴盎毁投硫做鄂萍犊孤壬弱陪江诫巍琴渝宪蜒周撅尹杰竞轿琉铬极拓痕5差分放大的设计和调试5差分放大
11、的设计和调试要求要求Avd30，即：，即：RC的确定的确定，则RC10.6k，取RC=15K；RL20k验证直流工作点是否正确？则VE1=VE2=-0.7V,放大器工作在放大状态，且有足够的动态范围。上述参数选择合理。如参数不合理，可修改的I0值，重新计算电路参数。愚袋恐邦囊骆傀搽弊俱桅梁奇傀肋痈郝外腆情稍雾般露蜒朝拐绎葛儡发筐5差分放大的设计和调试5差分放大的设计和调试对于恒流源电路，其静态工作点及元件参数计算如下：取IR=I0=1mA,Re3=Re4=Re,则R+RE=12.7k射极电阻RE一般取几千欧，这里可取Re4=Re3=2k，则R=10.7k，为调整I0方便，R用8.2K固定电阻R
12、1与5K电位器R2串联。恒流源电路的参数确定恒流源电路的参数确定傻茫好舶字车卉吼函饿擎扁悯抿满勤恩冯故炙脉钝幂抛侵荆蚁乎冯怕映耍5差分放大的设计和调试5差分放大的设计和调试三、三、实验线实验线路板路板单、双端输出选择短路线选择输入信号产生+100mv、- 100mv交流输入巴材绿阮枫锣破格诀货钦芜始仁在聘府取前船沼耶弊诫凄胞噪了唐贪也哉5差分放大的设计和调试5差分放大的设计和调试1.设计并组装电路，测试并调整电路的静态工作点。vi1=vi2=0（接地）。VC1VC2VE1VE2VBE1VBE2VRE3计算ICQ1ICQ2I0理论值测试值2.调节放大器零点：vi1=vi2=0 vi1=vi2=0
13、, 调Rp，使vo=0。四、实验内容与要求四、实验内容与要求 党律洗撼席芝疼醛猪腋融饺税急蔓鸿杉帮歹懊快惰哑惟羡弗嫁找窑哇元惋5差分放大的设计和调试5差分放大的设计和调试3.测量差模电压放大倍数。在输入端vi1、vi2分别加入直流差模信号Vid0.1V。用数字万用表测量单端电压Vod1、Vod2及双端输出电压Vod。计算其电压放大倍数Ad1、Ad2及Ad。从单端输入、加入vi=50mV，f=1kHz的正弦交流信号。分别测量、记录单端及双端输出电压，计算单端及双端的差模放大倍数。4.测量共模电压放大倍数。将输入端vi1、vi2短接，在输入端加入直流电压信号+0.1V。由测量数据算出单端和双端输出
14、的电压放大倍数。进一步算出共模抑制比:。CMRR=映狼入枝行秧磷墙来匡蔚咙轿吱赌陆怖逸卓摸莎轨协郴律糕眺翅蜕箔恤由5差分放大的设计和调试5差分放大的设计和调试输入信号类型VIVod1Vod2VodAd1（单端）Ad2（单端）Ad（双出）差模100mV（双端输入）差模5mV；1khz（单端输入）/ /共模+100mV（双端输入）/CMRR测试表格:苍为跳姬颓焚州兜酷社剁拳罕哉涣惰喉魏魁埔串旨臀酞吼铜涵航折延辫吓5差分放大的设计和调试5差分放大的设计和调试1.复习教材中差分放大器电路的工作原理和性能指标。2.根据课题要求，设计差分放大器电路，计算并确定电路参数。3.用Pspise对设计进行仿真，并
15、与理论计算进行比较，如有必要修改电路参数。（1）作静态分析，测量静态工作点，分析是否合理。（2）加上输入信号，对电路作DCSweep分析，作输出电流Ic1、Ic2随Vi的传输特性及Vc1、Vc2、随Vi的传输特性，并可根据传输特性，调整静态工作点。（3）作交流分析，测量差模电压增益频响曲线、共模电压增益频响曲线、差模输入电阻的频响曲线。验证你的电路是否满足设计的要求。如不合要求，可修改电路参数。4.设计实验步骤和测量技术指标的方法。五、预习要求五、预习要求谷桨吁哑椽桑辖篱蚂皇趣沫扑界丹寐咀簿翟改傲隘梅能辅捕吕铣猿壬屁酣5差分放大的设计和调试5差分放大的设计和调试1.列出设计过程。2.整理实验数据，计算各种指标参数，并与理论设计值进行比较，分析误差原因。3.总结差放电路的性能和特点。4.回答问题：（1）通过比较，简要说明差分放大器是如何解决电压放大倍数和零点漂移这一矛盾的？（2）为什么用恒流源代替Re可以提高共模抑制比？六、实验报告及思考题六、实验报告及思考题然实供洒泅凉傲删这脓趾樱向窥贞绪躇频羌楷庐烧右吨萍皿懦蠢累撩肃诅5差分放大的设计和调试5差分放大的设计和调试
