实验四电子实做实验差分放大器.docx

实验四差分放大器实验

1.实验目的
（1）熟悉差分放大器的工程估算，掌握差分放大器静态工作点的调整与测试方法。
（2）加深理解差分放大器的性能特点。
（3）掌握差分放大器性能指标的测试方法。
2.实验仪表及器材
（1）双踪示波器
（2）双路直流稳压电源
（3）函数信号发生器
（4）数字万用表
（5）双路晶体管毫伏表
3.实验电路图

图1-1差分放大器

如图1-1，当开关K2打向“恒阻”时，实验电路为长尾式差分放大器；当开关K2打向“恒管”时，实验电路为具有恒流源的差分放大器。
4.知识准备
（1）复习差分放大器的相关理论知识。
（2）根据理论知识对实验电路的静态工作点、电压放大倍数等性能指标进行工程估算。
5.实验原理
（1）基本原理
差分放大器是一种特殊的直接耦合放大器，它能有效的抑制零点漂移；它的基本性能是放大差模信号，抑制共模信号；常用共模抑制比来表征差分放大器对共模信号的抑制能力；稳流电阻的增加可以提高共模抑制比；但稳流电阻不能太大，因此采用恒流源取代稳流电阻，从而进一步的提高共模抑制比。
差分放大器要求电路两边的元器件完全对称，即两管型号相同、特性相同及各对应电阻值相等。但实际中总是存在元器件不匹配的情况，从而产生失调漂移。为了消除失调漂移，实验电路采用了发射极调零电路来调节电路的对称性；同时由于调零电路引入了负反馈，所以电路得以以牺牲增益为代价获得了线性范围的扩展。
差分放大器的有双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入单端输出、单端输入双端输出四种连接方式；实验电路采用单端输入单端输出的连接方式。
（2）静态工作点的调整
实验电路通过调节电位器Rp使两个三极管的集电极电压相等来调节电路的对称性，完成电路的调零。
（3）静态工作点的测量
静态工作点的测量就是测出三极管各电极对地直流电压VBQ、VEQ、VCQ，从而计算得到VCEQ和VBEQ。而测量直流电流时，通常采用间接测量法测量，即通过直流电压来换算得到直流电流。这样即可以避免更动电路，同时操作也简单。

（4）电压放大倍数的测量
差分放大器有差模和共模两种工作模式，因此电压放大倍数有差模电压放大倍数和共模电压放大倍数两种。
在差模工作模式下，差模输出端Uod1是反相输出端，Uod2是同相输出端，则差模电压放大倍数为：

在共模工作模式下，共模输出端Uoc1、Uoc2均为反相输出端，则共模电压放大倍数为：

电路的共模抑制比KCMR为：
或
（5）输入电阻的测量
差分放大器差模输入电阻Ri远小于测量仪表的内阻，所以测试采用图1-2所示的测试方法。
在信号源和电路的输入端之间串接一个电阻R，将微小的输入电流Ii转换成电压进行测量；在输出波形不失真的情况下输入信号Ui，测量出Us及Ui，则输入电阻为：

图1-3输出电阻测量原理图

图1-2输入电阻测量原理图

可以证明，只有在时测量误差最小；同电阻R的准确度直接影响测量的准确度，电阻R不宜取得过大，否则易引入干扰；也不宜取得过小，否则易引起较大的测量误差。因此，电阻R应选择精密的电阻，同时选取R和Ri一个数量级，且R≈Ri，以减小测量误差。
（6）输出电阻的测量
差分放大器差模单端输出的输出电阻Ro的测量采用图1-3所示的测试方法。
开关K打开时测出Uo，开关K闭合时测出UoL，测输出电阻为：

可以证明，只有在时测量误差最小；同时电阻RL的准确度直接影响测量的准确度，因此电阻RL应选择精密的电阻，同时选取RL和Ro一个数量级，且RL≈Ro，以减小测量误差。
（7）差模传输特性的测量
差模传输特性是指差分放大器在差模信号输入时，输出电流Ic随输入电压Uid的变化规律。由于在电路确定以后，输出电流-Ic1（-Ic2）的变化规律与Uc1（Uc2）的变化规律完全相同，而且测量电压比测量电流要方便，所以可以用示波器来测量差模传输特性曲线；差分放大器的差模单端输出特性曲线如图1-4所示，差模双端输出特性曲线如图1-5所示。

图1-4差模单端输出传输特性曲线

图1-5差模双端输出传输特性曲线

6.实验内容及步骤
（1）电路搭接
按图1-1搭接电路；注意三极管的管脚、电位器的正确接法。检查无误后方可通电。
（2）调测直流工作点
①将直流稳压电源的每路输出均调至6V，正确接入实验电路（注意正、负电源的接法）。
②将K1闭合，使输入信号接地；分别在K2置于“恒阻”和“恒管”位置的情况下，调整电位器Rp使三极管VT1和VT2的集电极电压相等；测量三极管的VBQ、VEQ、VCQ；将测试值记录于表1-1中，计算相关数据。

表1-1测试静态工作点
测试条件电路形式管号测试数据计算数据VBQ(V)VCQ(V)VEQ(V)VBEQ(V)VCEQ(V)ICQ(mA)VCQ1=