差动放大器的设计

1差动放大器的设计一、任务布置安装与调试差动放大器电路，并对其电压放大倍数、共模抑制比进行测量与分析。二、任务咨询及相关知识点学习图3-17是差动放大器的基本结构。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。其中RP为调零电位器，RE为两管共用的发射极电阻，它对共模信号有较强的负反馈作用。图3-17差动放大器电路当开关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RE，可以进一步提高差动放大器抑制共模信号能力。1、静态工作点的估算开关K拨向左边时，构成典型的差动放大电路，其静态为：IE≈EBEEERUU(认为UB1=UB2≈0)IC1＝IC2＝21IE当开关拨向右边时，构成具有恒流源电路的差动放大器。其静态为：2IC3≈IE3≈3212)(EBEEEccRUUURRRIC1＝IC1＝21IC32、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RE足够大，或采用恒流源电路时，差模电压放大倍数Ad由输出端方式决定，而与输入方式无关。差模输入双端输出RL＝∞，RP在中心位置Ad＝iUUo=PbeBCRrRR)1(21差模输入单端输出Ad1=diCAUU211Ad2＝diCAUU212当输入共模信号时，若为单端输出，则有AC1＝AC2＝ECEPbeBCiCRRRRrRRUU2)221)(1(1若为双端输出，在理想情况下AC＝0iOUU实际上由于元件不可能完全对称因此AC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：CMRR＝｜cdAA｜或CMRR＝20Log｜cdAA｜(dB)差动放大器的输入信号可采用直流信号也可用交流信号。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，由于该信号发生器为不平衡输出方式，所以在双端差模输入时，信号发生器与放大器输入端A-B之间需3加接平衡输入变压器。三、任务实施及成果展示（数据记录）1、典型差动放大器性能测试。实验电路如图3-17，开关K拨向左边构成典型差动放大器。1)测量静态工作点将放大器输入端A、B与地短接，接通±12V直流电源，用直流电压表测量输出电压UO，调节调零电位器RP，使UO＝0。零点调好以后，用直流电压表测量T1、T2管各电极电位及射极电阻RE两端电压URE，记入表3-13。3-13测量值UC1（V）UB1（V）UE1（V）UC2（V）UR2（V）UF2（V）URE（V）计算值Ic(mA)IB(mA)UCE(V)2)测量差模电压放大倍数断开短路线，将函数信号发生器的输出通过平衡输入变压器接放大器的输入端A、B，(在本实验电路中，将函数信号发生器的输出端接放大器输入端A，信号源输出地接放大器输入B)构成双端输入方式，调节信号频率f＝1KHz的正弦信号，先使输出信号大小为0，用示波器监视输出端电压(集电极C1或C2与地之间的电压)。逐渐增大输入电压Ui(约100mV)，在输出波形无失真的情况下，用交流毫伏表测Ui，Uc1，Uc2，并用双踪示波器观察Ui，Uc1，Uc2之间的相位关系及URE随Ui改变而变化的情况。利用Ad1=icUU1、Ad2=icUU2及Ad=iccUUU21分别计算双端输入、单端输出时的差模电压增益Ad1和Ad2及双端输入、双端输出的差模电压增益Ad。3)测量共模电压放大倍数将放大器A、B短接，(去掉平衡输入变压器)，信号源的输出端与放大器A、4B相接，信号源的地与电路的地相接。构成共模输入方式，调节函数信号发生器，使输入信号Ui=1Vf=1KHz。在输出电压无失真的情况下，测量Uc1、Uc2。用双踪示波器观察Ui、Uc1、Uc2之间的相位关系及URE随Ui变化而变化的情况。利用Ad1=icUU1、Ad2=icUU2及Ac=iccUUU21分别计算双端输入、单端输出时的共模电压增益AC1和AC2及双端输入、双端输出时的共模电压增益AC。2、具有恒流源的差动放大电路性能测试。将图3-17电路中的开关K拨向右边，构成具有恒流源的差动放大电路。重复1中的各项内容。四、评估、总结及完成项目说明书五、思考题1、典型差动放大电路单端输出CMRR的实测值与具有恒流源的差动放大器CMRR实测值比较。2、根据实验结果，总结电阻RE和恒流源的作用。六、作业布置无