差分式放大电路实验二

差分式放大电路实验一、实验目的1.加深对差分式放大电路性能及特点的理解2.学习差分式放大电路主要性能指标的测试方法二、实验原理下图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。RP用来调节T1、T2管的静态工作点，使得Vi＝0时，双端输出电压VO＝0。RE为两管共用的发射极电阻，它对差模信号无负反馈作用，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,可以有效抑制零漂，稳定静态工作点。当开关K拨向右边时，构成具有恒流源的差分式放大电路。它用晶体管恒流源代替发射极电阻RE，可以进一步提高差分式放大电路抑制共模信号的能力。1.静态工作点的估算典型电路：IE≈（|VEE|-VBE）/RE（认为VB1=VB2≈0）IC1=IC2=IE/22.差模电压增益和共模电压增益当差分放大电路的射极电阻RE足够大，或采用恒流源电路时，差模电压增益Ad由输出端方式决定，而与输入方式无关。双端输出：RE=∞，RP在中心位置时，Ad=△V0/△Vi=-βRC/（RB+rbe+1/2（1+β）Rp）单端输出Ad1=△Vc1/△Vi=0.5AdAd2=△Vc2/△Vi=-0.5Ad当输入共模信号时，若为单端输出，则有AC1=AC2=△Vc1/△Vi=(-βRC)/(RB+rbe+(1+β)(0.5Rp+2RE))若为双打输出，在理想情况下Ac=△V0/△Vi=03.共模抑制比KCMR为了表征差分放大电路对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：KCMR=|Ad/Ac|或=KCMR20Log|Ad/Ac|(dB)差分式放大电路的输入信号可采用直流信号也可采用交流信号。本实验用函数信号发生器提供频率f=1KHz的正弦信号作为输入信号。三、实验设备与器件1.±12V直流电源2.函数信号发生器3.双踪示波器4.交流毫伏表5.万用电表6.晶体三极管3DG6或9011×3，要求T1、T2管特性参数一致。电阻器、电容器若干。四、实验内容1.具有恒流源的差分式放大电路性能测试按图连接实验电路，开关K拨向右边，构成具有恒流源的差分式放大电路。（1）测量静态工作点○1调节放大电路零点信号源不接入。将放大电路输入端A、B与地短接，接通±12V直流电源，用万用电表测量输出电压Vo，调节调零电位器RP，使Vo=0.○2测量静态工作点零点调好后，用万用表测量T1、T2管各电极电位及射极电阻RE两端电压VRE，记入下表：测量值VC1VB1VE1VC2VB2VE2VRE6.1V-0.0307V-0.622V6.15V-0.0336V-0.624V10.4V计算值IC(mA)IB(mA)VCE(V)570mA2.85mA6.72V（2）测量差模电压增益断开直流电源，将函数信号发生器的输出端接放大电路输入A端，地端接放大电路输入B端构成差模输入方式，调节输入信号为频率f=1KHz的正弦信号，并使输出旋钮调至零，用示波器监视输出端。接通±12V直流电源，逐渐增大输入电压Vi，在输出波形无失真的情况下，用交流毫伏表测Vi，Vc1，Vc2，记入第二个表格中，并观察Vi，Vc1，Vc2之间的相位关系及VRE随Vi改变而变化的情况。（3）测量共模电压增益将差分放大电路A、B端短接，信号源接在A端与地之间，构成共模输入方式，调节输入信号f=1KHz，Vi=1V，在输出电压失真的情况下，测量VC1，VC2之值记入下表，并观察Vi，Vc1，Vc2之间的关系及VRE随Vi改变而变化的情况。具有恒流源差分式放大电路差模输入（有效值）共模输入（有效值）Vi100mV1VVC1(V)0.498V0.0083VC2(V)0.502V0.0047Ad1=VC1/Vi14.1\Ad=Vo/Vi23.7\AC1=VC1/Vi\0.023AC=Vo/Vi\0.037KCMR=|Ad1/AC1|613（有效值和峰峰值具有两倍根号二的比值关系，该系数在求Ad1，Ad，AC1和AC时由于相除的关系，该系数会被消去，从而不影响最终结果，因此可用有效值代替峰峰值）五、实验总结1.实验值和理论值对比：A.静态工作点测量值与理论计算值比较测量值VC1VB1VE1VC2VB2VE2VRE6.1V-30.7mV-0.622V6.15V-33.6mV-0.624V10.4V理论值Ic(mA)Ib(mA)VCE(V)0.5650.005656.99B.差模电压增益测量值与理论计算值比较：测量值理论计算值典型差分式放大电路具有恒流源差分式放大电路Ad1=VC1/Vi4.2414.125.19Ad=Vo/Vi6.623.750.37C.典型差分式放大电路单端输出时的CMRR实测值与理论值比较:测量值理论值KCMR=|Ad1/AC1|20.650D.典型差分式放大电路单端输出时的CMRR实测值与具有恒流源的差分式放大电路CMRR实测值比较:典型差分式放大电路具有恒流源的差分式放大电路KCMR=|Ad1/AC1|20.66132.误差分析原因：A.差分放大电路的最大特征时放大差模信号，抑制共模信号，因此为了实测值与理论误差尽可能小，要保证电阻元件有较高的精度，电阻精度越高误差越小，电阻精度越低误差越大。因此本实验理论值与实际值的误差有可能时电路板上电阻的精度不准或由于长时间使用而发生了损耗而造成的。B.测量仪器本身存在误差和我们的取值范围造成的误差。C.实际测量中外部噪音，其他信号和周遭环境的干扰。D.电路中其他元器件的理论值和实际值之间的误差。E.所处环境的温度对三极管的影响。3.比较Vi，VC1和VC2之间的相位关系：差模输入时的关系：Vi与VC1反相，Vi与VC2同相，VC1与VC2反相共模输入时的关系：Vi与VC1反相，Vi与VC2反相，VC1与VC2同相4.电阻RE的作用：作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增益，但对共模信号有较强的负反馈作用，可以有效地抑制零漂，稳定静态工作点。5.恒流源的作用：作为负载时，恒流源的交流电阻极大，因此当用晶体恒流源代替发射极电阻RE，是由输出端而不是输入端决定差模电压增益。因此恒流源代替RE可以进一步提高差分式放大电路抑制共模信号的能力