实验四差动放大器

实验四 差动放大器

一、实验目的

①加深对差动放大器性能及特点的理解。

②学习差动放大器主要性能指标的测试方法。 二、预习要求

①复习差动放大器相关理论课相关的内容。

②根据实验电路参数，估算典型差动放大器和具有恒流源的差动放大器的静态工作点及差模电压放大倍数（R E3=5.1K,取β1＝β2＝100）。 静态工作点的估算

③思考测量静态工作点时，放大器输入端A 、B 与地应如何连接？

④实验中怎样获得双端和单端输入差模信号？怎样获得共模信号？画出A 、B 端与信号源之间的连接图。

⑤怎样进行静态调零？怎样用交流毫伏表测双端输出电压U o ？

⑥阅读本实验内容和步骤。使用Multisim 10仿真软件对实验内容进行仿真。（三极管可用2N3904）

三、实验电路及原理

图1-14是差动放大器基本实验电路。它由两个元件参数相同的基本共射放大电路组成。当开关K 拨向左边时，构成典型的差动放大器。调零电位器R P 用来调节T 1、T 2管的静态工作点，使得输入信号U i ＝0时，双端输出电压U o ＝0。R E 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。

图1-14差动放大器实验电路

当开关K 拨向右边时，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R E ，可以进一步提高差动放大器抑制共模信号的能力。 1．静态工作点的估算

典型电路的估算：

E

BE

EE E R U U I （设U B1＝U B2≈0）

E C2C12

1I I I

恒流源电路的估算：

E3

BE

EE CC 212

E3

C3)(R U U U R R R I I

C3C1C12

1I I I

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R E 足够大，或采用恒流源电路时，差模电压放大倍数A d 由输出端方式决定，而与输入方式无关。

双端输出： R E ＝∞，R P 在中心位置时，

2

)1(be B C

i

o

p

R

βR βR U U A

r d

单端输出： d A ΔU ΔU A 21

i C1d1 d A ΔU ΔU A 2

1

i 2C d2 当输入共模信号时，若为单端输出，则有

E

C E p be B C i 1C 2)

22

1)(1(R R

R R βr R βR ΔU ΔU A A

C2C1

若为双端输出，在理想情况下

0△△

i

O

U U A C 实际上，由于元件不可能完全对称，因此A C 也不会绝对等于零。 3．共模抑制比CMRR

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： c d A A

CMRR 或 dB 20Log CMRR c

d A A

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。本实验由函数信号发生器提

供频率f ＝1kHz 的正弦信号作为输入信号。

四、实验器材 低频信号发生器 1台 数字示波器 1台 晶体管毫伏表 1台 万用表 1只 模拟电子技术实验箱 1台 五、实验内容与方法

1．测试静态工作点

选择具有恒流源差动放大电路（开关K 拨向右边）。当U i =0时，调节R P 使U o =0

（U o=U o1-U o2），测试T1或T2静态工作点，填入表1-19中，并计算。

表1－19 测量静态工作点记录表

2

用直流信号测量单端输出和双端输出时的A d（单）和A d（双）。选用长尾式和恒流源式两种电路分别测量，将数据记入表1-20中。

表1－20 测量差模电压增益记录表

提示：单端输入单端输出时：U i i od i0.1V后）减去（接0.1V前）。

双端输入双端输出时：U i1接0.1V，U i2接-0.1V；U od（双）即U o1减去U o2。

3．测量差模、共模放大倍数和共模抑制比

用交流信号测量单端输入、单端输出的差模电压放大倍数和共模电压放大倍数，将数据记入表1-21中。从上述两测试结果算出共模抑制比。

表1－21 测量共模抑制比记录表

注意：以上测试前先细心调节P使直流电位差o1-o2≈0，这称之为调零。交流测试时信号频率在100Hz~1kHz之间，差模信号同样要满足小信号条件，但又要远大于干扰信号（可用示波器监视输出波形来判断）。共模测试时，输入信号应远大于差模测试时的大小，实验一般可取1~3V。

4．电路参数变化对共模抑制比的影响（仿真）

用长尾式R E电路，改变R E阻值（应同时改变U EE使静态电流I o为原值），按表1－22测量，并比较R E不同时的K CMR。

表1－22 R对共模抑制比影响记录表

六、实验思考

①调零时，应该用万用表还是晶体毫伏表来指示差动输出电压？

②为什么不能用毫伏表直接测量差动放大器的双端输出电压U od，而必须测量U od1和

U od2再经计算得到？

③若K CMR为有限值，在图1-14的两种电路中，当U i保持不变，单端输入和双端输入的输出电压U o是否相同？为什么？

七、实验报告

①整理实验测试数据，列表比较实验结果和理论估算值，分析误差原因。

②实际测量结果与预习仿真实验、计算值比较分析。

③采用什么方法可以减小差放管的环境温差？

④根据实验结果，总结电阻R E和恒流源的作用。