實(shí)驗(yàn)四差動放大器

1、 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation實(shí)驗(yàn)四實(shí)驗(yàn)四 差動放大器差動放大器 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation1加深對差動放大器性能及特點(diǎn)的理解。加深對差動放大器性能及特點(diǎn)的理解。2學(xué)習(xí)差動放大器主要性能指標(biāo)的測試方法。學(xué)習(xí)差動放大器主要性能指標(biāo)的測試方法。實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation1直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 2直流信號源直流信號

2、源 3萬用表萬用表 4差動放大器模塊差動放大器模塊實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation1實(shí)驗(yàn)電路實(shí)驗(yàn)電路圖圖1-6-1 差動放大器實(shí)驗(yàn)電路差動放大器實(shí)驗(yàn)電路實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation當(dāng)開關(guān)當(dāng)開關(guān)K撥向位置撥向位置“1”時，構(gòu)成典型的差動放大器。時，構(gòu)成典型的差動放大器。調(diào)零電位器調(diào)零電位器RW用來調(diào)節(jié)用來調(diào)節(jié)T1、T2管的靜態(tài)工作點(diǎn)，使得管的靜態(tài)工作點(diǎn)，使得當(dāng)輸入信號當(dāng)輸入信號V

3、s0時，雙端輸出電壓時，雙端輸出電壓Vo0。Re為兩為兩管共用的發(fā)射極電阻，它對差模信號無負(fù)反饋?zhàn)饔茫芄灿玫陌l(fā)射極電阻，它對差模信號無負(fù)反饋?zhàn)饔?，因而不影響差模電壓放大倍?shù)，但對共模信號有較強(qiáng)因而不影響差模電壓放大倍數(shù)，但對共模信號有較強(qiáng)的負(fù)的負(fù)反饋?zhàn)饔?，故可以有效地抑制零點(diǎn)漂移，穩(wěn)反饋?zhàn)饔?，故可以有效地抑制零點(diǎn)漂移，穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。定靜態(tài)工作點(diǎn)。當(dāng)開關(guān)當(dāng)開關(guān)K撥向位置撥向位置“2”時，構(gòu)成具有恒流源的差動時，構(gòu)成具有恒流源的差動放大器，它用晶體管恒流源代替發(fā)射極電阻，可以進(jìn)放大器，它用晶體管恒流源代替發(fā)射極電阻，可以進(jìn)一步提高差動放大器抑制共模信號的能力。一步提高差動放大器抑制共模信號的能

4、力。 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation2靜態(tài)工作點(diǎn)的估算靜態(tài)工作點(diǎn)的估算 K撥向位置撥向位置“1”構(gòu)成典型差動放大電路時：構(gòu)成典型差動放大電路時： )221)(1 (1121ewsBEEEBBRRRVVII1121)1 (BCCIIIsBBEcCCCCECERIVRIVVV111121 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and AutomationK撥向位置撥向位置“2”構(gòu)成恒流源差動放大電路時：構(gòu)成恒流源差動放大電路時：3321233)(eBEEECCEC

5、RVVVRRRII32121CCCIII11211CBBIIIsBBEcCCCCECERIVRIVVV111121 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation111EBBEVVV222EBBEVVV實(shí)驗(yàn)中，可在靜態(tài)（輸入信號端實(shí)驗(yàn)中，可在靜態(tài)（輸入信號端A、B短接）時測得短接）時測得T1、T2的各極電位，然后由下列公式計(jì)算出靜態(tài)工作的各極電位，然后由下列公式計(jì)算出靜態(tài)工作點(diǎn)的各個參數(shù)：點(diǎn)的各個參數(shù)：K撥向位置撥向位置“1”構(gòu)成典型差動放大電路時：構(gòu)成典型差動放大電路時：K撥向位置撥向位置“2”構(gòu)成恒流源差動放大電路時：構(gòu)

6、成恒流源差動放大電路時：111ECCEVVV222ECCEVVV111CCCCCRVVI222CCCCCRVVIeRRRVIee3333eRECRVIIe 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation3.動態(tài)性能指標(biāo)動態(tài)性能指標(biāo)（1）差模電壓放大倍數(shù)和共模電壓放大倍數(shù)差模電壓放大倍數(shù)和共模電壓放大倍數(shù) 當(dāng)輸入差模信號時，若差動放大器的射極電阻當(dāng)輸入差模信號時，若差動放大器的射極電阻Re 足夠足夠大，或采用恒流源電路時，差模電壓放大倍數(shù)大，或采用恒流源電路時，差模電壓放大倍數(shù)AVD 由由輸出端方式?jīng)Q定，與輸入方式無關(guān)。輸出端

7、方式?jīng)Q定，與輸入方式無關(guān)。考慮考慮 Re = ，RW在中心位置時在中心位置時雙端輸出：雙端輸出：單端輸出：單端輸出：besCwbesCsDoDvDrRRRrRRVVA111)1 (21vDsDovDAVVA2111vDsDovDAVVA2122 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation 實(shí)驗(yàn)中，差動放大器的輸入信號可采用直流信號也實(shí)驗(yàn)中，差動放大器的輸入信號可采用直流信號也可用交流信號。可用交流信號。當(dāng)采用直流信號當(dāng)采用直流信號VSD 作為輸入信號時，差動放大器的作為輸入信號時，差動放大器的差模電壓放大倍數(shù)可以由差模電

8、壓放大倍數(shù)可以由 VSD 作用下的輸出電壓作用下的輸出電壓 VO1 (T1集電極對地電壓集電極對地電壓)、 VO2(T2集電極對地電壓集電極對地電壓)和雙和雙端輸出電壓端輸出電壓 VOD 計(jì)算求出：計(jì)算求出：式中式中，VC1、VC2 為為T1、T2管集電極的靜態(tài)電位值。管集電極的靜態(tài)電位值。SDCOVDVVVA111SDCOVDVVVA222SDODVDVVA 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation 當(dāng)輸入共模信號時當(dāng)輸入共模信號時 若為雙端輸出，在理想情況下有若為雙端輸出，在理想情況下有 實(shí)際上由于元件不可能完全對

9、稱，因此實(shí)際上由于元件不可能完全對稱，因此 Avc 也不會絕也不會絕對等于零。對等于零。 若為單端輸出，則有若為單端輸出，則有0sCoCvCVVAeCewbesCsCoCvCvCRRRRrRRVVAA2)221)(1 (121 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation 實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)采用直流共模信號實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)采用直流共模信號VSC 作為差動電路的輸作為差動電路的輸入信號時，差動放大器的共模電壓放大倍數(shù)可以由入信號時，差動放大器的共模電壓放大倍數(shù)可以由 VSC 作用下的輸出電壓作用下的輸出電壓VOC1(T1集電極對地電壓集電

10、極對地電壓)、 VOC2 (T2集電極對地電壓集電極對地電壓)和雙端輸出電壓和雙端輸出電壓VOC計(jì)算計(jì)算 求出：求出： 式中式中，VC1、VC2 為為T1、T2管集電極的靜態(tài)電位值。管集電極的靜態(tài)電位值。SCCOCVCVVVA111SCCOCVCVVVA222SCOCVCVVA 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation、(2)共模抑制比共模抑制比vCvDCMRAAKvCvDCMRAAKlog20 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation1復(fù)習(xí)教

11、材中有關(guān)差動放大器的相關(guān)內(nèi)容，復(fù)習(xí)教材中有關(guān)差動放大器的相關(guān)內(nèi)容，理解如圖理解如圖1-6-1所示差動放大器的工作原理。所示差動放大器的工作原理。2根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路參數(shù)，估算典型差動放大器根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路參數(shù)，估算典型差動放大器和具有恒流源的差動放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)及各項(xiàng)和具有恒流源的差動放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)及各項(xiàng)動態(tài)性能指標(biāo)。（取動態(tài)性能指標(biāo)。（取 ） 5021預(yù)習(xí)要求預(yù)習(xí)要求 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation1測量典型差動放大器測量典型差動放大器連接實(shí)驗(yàn)電路如圖連接實(shí)驗(yàn)電路如圖1-6-1所示，開關(guān)所示，開關(guān)K撥向位置撥向

12、位置“1”，構(gòu)成典型差動放大器。構(gòu)成典型差動放大器。(1) 靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)節(jié)和測量靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)節(jié)和測量oV實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 差動放大器調(diào)零差動放大器調(diào)零接通接通12V直流電源，信號源直流電源，信號源不接入，即將放大器輸入端不接入，即將放大器輸入端A和和B短接，用直流電壓表測量短接，用直流電壓表測量輸出電壓輸出電壓VO，調(diào)節(jié)調(diào)零電位，調(diào)節(jié)調(diào)零電位器器RW，使，使 VO 0( 以下保持以下保持RW不變不變)。 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and AutomationoV 測量靜態(tài)工作點(diǎn)測量靜態(tài)工作點(diǎn)用直流電壓表測量用直流電壓表測量T1和

13、和T2管各電極的電位及射極電阻管各電極的電位及射極電阻 Re 兩端兩端的電壓的電壓VRe，計(jì)算相應(yīng)靜態(tài)工作點(diǎn)，填入表，計(jì)算相應(yīng)靜態(tài)工作點(diǎn)，填入表1-6-1中。中。 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation(2) 測量差模電壓放大倍數(shù)測量差模電壓放大倍數(shù)雙端輸入雙端輸入單端輸出、雙端輸出組態(tài)單端輸出、雙端輸出組態(tài)在輸入端在輸入端A、B之間，分別加直流差模信號之間，分別加直流差模信號VS1=50mV和和 VS2=-50mV(VSD=VS1- VS2=+0.1V )，用直流電壓表分別測量單端輸出，用直流電壓表分別測量單端輸出

14、電壓電壓VO1、 VO2 和雙端輸出電壓和雙端輸出電壓 VOD (注意電壓極性注意電壓極性)，填入表，填入表1-6-2中。中。再再在輸入端在輸入端A、B之間，分別加直流差模信號之間，分別加直流差模信號VS1=-50mV和和 VS2=50mV(VSD=VS1- VS2=-0.1V )，用直流電壓表分別測量單端，用直流電壓表分別測量單端輸出電壓輸出電壓VO1、 VO2 和雙端輸出電壓和雙端輸出電壓 VOD ，并計(jì)算這兩種輸入并計(jì)算這兩種輸入情況下的情況下的 AVD1、 AVD2和和AVD，填入表，填入表1-6-2中。中。 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engine

15、ering and Automation 單端輸入單端輸入單端輸出、雙端輸出組態(tài)單端輸出、雙端輸出組態(tài)用導(dǎo)線將用導(dǎo)線將B端接地端接地(VS2 =0)，在，在A和地之間分別加和地之間分別加直流差模信號直流差模信號VSD=VS1= 0.1V ，分別測量單端輸出電，分別測量單端輸出電壓壓 VO1、 VO2 和雙端輸出電壓和雙端輸出電壓 VOD ，并計(jì)算，并計(jì)算 AVD1、 AVD2和和AVD ，填入表，填入表1-6-3中。中。 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation(3) 測量共模電壓放大倍數(shù)測量共模電壓放大倍數(shù)將將A、B

16、端相連，在端相連，在A和地之間分別加直流共模信號和地之間分別加直流共模信號 VS1=VS1=VSC= 0.1V ，用直流電壓表分別測量單端輸，用直流電壓表分別測量單端輸出電壓出電壓 VOC1、 VOC2 和雙端輸出電壓和雙端輸出電壓 VOC ，并計(jì)算共模放，并計(jì)算共模放大倍數(shù)大倍數(shù) AVC1、 AVC2和和AVC ，填入表，填入表1-6-4中。中。 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation(4) 計(jì)算單端和雙端輸入時的共模抑制比計(jì)算單端和雙端輸入時的共模抑制比CMRK111VCVDCMRAAK222VCVDCMRAAK

17、VCVDCMRAAK 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation2測量具有恒流源的差動放大器測量具有恒流源的差動放大器將圖將圖1-6-1所示電路中的開關(guān)所示電路中的開關(guān)K撥向位置撥向位置“2”，構(gòu)成，構(gòu)成具有恒流源的差動放大電路。重復(fù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容具有恒流源的差動放大電路。重復(fù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1的要的要求，將數(shù)據(jù)分別記入表求，將數(shù)據(jù)分別記入表1-6-5、表、表1-6-6、表、表1-6-7和和表表1-6-8中。中。 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation 電氣

18、工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation111VCVDCMRAAK222VCVDCMRAAK最后，計(jì)算單端和雙端輸入時的共模抑制比：最后，計(jì)算單端和雙端輸入時的共模抑制比：VCVDCMRAAK 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation1簡述如圖簡述如圖1-6-1所示實(shí)驗(yàn)電路的工作原理。所示實(shí)驗(yàn)電路的工作原理。2列表整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論估算列表整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論估算值，分析誤差原因。值，分析誤差原因。 3 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)電阻根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)電阻Re和恒流源的作用。和恒流源的作用。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 電氣工程與自動化學(xué)院College of Electrical Engineering and Automation1. 為什么要對差動放大器進(jìn)行調(diào)零？調(diào)零時能否為什么要對差動放大器進(jìn)行調(diào)零？調(diào)零時能否用晶體管毫伏表來測量的值用晶體管毫伏表來測量的