1、編號 學士學位論文有關差動放大器實驗的幾個問題學生姓名： 學 號： 系 部： 物理系 專 業： 電子信息科學與技術 年 級： 指導教師： 完成日期： 2015 年 4 月 28 日摘 要差動放大器的主要性能指標都有那些，差動放大器都有那些優點，差動放大器為什么能較好的抑制零點漂移，差動放大器的工作原理是什么，本文將對差動放大器的這些問題進行淺析和探討。論述差動放大電路實驗中的幾種測試方法的利弊,并提出有關改善實驗效果的措施。差分放大器在電子線路中有著廣泛的應用,在模擬電子技術的教學中是重要內容之一。提出了差分放大器除了在直耦放大器中克服零點漂移外,其設置的目地是可以對2個輸入端的差進行放大,同

2、時對在非對稱下情況如何減少失調電壓及共模電壓的范圍做了詳細的介紹,這些對于教學和電路設計及電路的合理應用卻是非常重要的。差分放大器在“模擬電子技術”課程的教學過程中是不可缺少的重要內容,在實際電子線路中有廣泛的應用。在公開出版的教材和參考資料中重點提出差分放大器的應用是為了克服零點漂移,而對于差分放大器設置的目的、如何減少非對稱下失調電壓則很少涉及。本文就這方面的應用和在教學過程中應注意的幾個問題做了討論。關鍵詞:平衡輸出;不平衡輸出;零點漂移;差模增益;共模增益;共模抑制比。引言41.差動放大器的工作原理52.差動放大器的主要性能、優點62.1差動放大器優點62.2共模放大倍數62.3共模抑

3、制比KCMR73.差動放大器的作用74.差動放大器實驗74.1差動放大器實驗目的74.2 差動放大器的實驗原理7、靜態工作點的估算84.2.2 差模電壓放大倍數和共模電壓放大倍數84.2.3 共模抑制比CMRR94.3 差動放大器實驗設備與器件94.4 差動放大器的實驗內容及實驗步驟9靜態工作點94.4.2 測量差模電壓放大倍數114.5 差動放大器實驗注意事項134.6差動放大器實驗總結13結論14參考文獻14引言差動放大器又叫差分放大器或差值放大器。差動放大器電路是由特性相同的兩個放大管（稱差動對管）及其他元件組成的電路結構對稱的放大電路，利用對稱性來實現電路的相互補償，減少零點漂移。差動

4、放大電路是模擬電路基本單元電路之一,是集成運算放大器的主要組成部分,是直接耦合放大電路的最佳電路形式。在實際檢測,自控系統等得到廣泛應用。因此,差動放大器在整個模擬電路教學中占有很重要的地位。差動放大電路,具有高度對稱性,在放大差模信號時,能較好地抑制共模信號,有較高的共模抑制比,解決了直接耦合放大器中,既要放大有用信號,又要抑制溫度等引起的零點漂移的問題。為使初學者更好地理解和掌握差動放大電路的特點,成功地做好差動放大電路實驗,顯得特別重要。現行高校非電子專業,模擬電路實驗多采用現場的“模擬電路實驗箱”,差動放大電路實驗都已做成固定電路。實驗教材中,采取的做法是:用直流小信號作為輸入信號,用

5、直流電壓表測量輸入、輸出電壓,計算增益及共模抑制比,或用低頻交流信號作為輸入信號,用毫伏表、示波器觀測交流輸出電壓及波形。1.差動放大器的工作原理差動放大器的基本電路運算放大器均是采用直接耦合的方式，我們知道直接耦合式放大電路的各級的Q點是相互影響的，由于各級的放大作用，第一級的微弱變化，會使輸出級產生很大的變化。當輸入短路時（由于一些原因使輸入級的Q點發生微弱變化象：溫度），輸出將隨時間緩慢變化，這樣就形成了零點漂移。差動放大器又叫差分放大器，在直接耦合放大電路中它是抑制零點漂移的最有效的電路。差動管是一種完全對稱的晶體管，它由兩個元件參數相同的基本共射放大電路組成。電路具有兩個輸入端，兩個

6、輸出端。信號分別從兩管的基級和射級間輸入，從兩管的集電級之間輸出。輸出信號是隨著兩端輸入信號之差變動的，所以叫差動放大器。在差動放大電路中，無論是電源電壓波動或溫度變化都會使兩管的集電極電流和集電極電位發生相同的變化，相當于在兩輸入端加入共模信號。由于電路完全對稱，使得共模輸出為零，共模電壓放大倍數AC=0，從而抑制了零點漂移。電路放大的只是差模信號。差動放大電路在零輸入時具有零輸出；靜態時，溫度有變化依然保持零輸出，即消除了零點漂移。電路對共模輸入信號無放大作用，即完全抑制了共模信號。可見差模電壓放大倍數等于單管放大電路的電壓放大倍數。差動電路用多一倍的元件為代價，換來了對零漂的抑制能力。

7、對于差動電路來說，差模信號是有用信號，要求對差模信號有較大的放大倍數；而共模信號是干擾信號，因此對共模信號的放大倍數越小越好。對共模信號的放大倍數越小，就意味著零點漂移越小，抗共模干擾的能力越強，當用作差動放大時，就越能準確、靈敏地反映出信號的偏差值。共模抑制信號比越大，差動放大電路分辨所需的差模電路信號的能力越強，而受共模信號的影響越小。由于電路的對稱性結構特點和恒流源的作用，當電源電壓波動或溫度變化時，對差分管的影響都是一樣的，兩管集電極電流和集電極電位同時發生變化。輸出電壓仍然為零。可見，盡管各管的零漂存在，但總輸出電壓為零，從而使得零漂得到抑制。 2.差動放大器的主要性能、優點2.1差

8、動放大器優點差動放大器的抗干擾能力強，增大電壓擺幅，高線性度，差模放大倍數，共模放大倍數，共模抑制比，輸入輸出阻抗，失調電壓，漂移，帶寬等。差模放大倍數 差模放大倍數是指差動放大器對差模信號（即兩個大小相等，極性相反的一對信號）的放大倍數，這類信號是我們需要放大的有用信號。當差動放大器的射極電阻RE足夠大，或采用恒流源電路時，差模電壓放大倍數Ad由輸出端方式決定，而與輸入方式無關。差模輸入：差分放大電路的兩個輸入信號大小相等，極性相反差模電壓放大倍數：差模輸出電壓uod與差模輸入電壓uid的比值。差模輸入電阻：從放大電路兩個輸入端看進去所呈現的等效電阻。差模輸出電阻：差分放大電路兩管集電極之間

9、對差模信號所呈現的電阻。 差模輸入時的交流等效電路2.2共模放大倍數   當差分放大電路兩輸入端加上大小相等、極性相同的信號時，稱為共模輸入方式。而共模電壓放大倍數用來衡量差動放大電路對共模信號的抑制能力。根據輸出端連接方式的不同，可分為單端共模電壓放大倍數AC1,AC2和雙端共模電壓放大倍數AC。2.3共模抑制比KCMR為了表征差動放大器對有用信號（差模信號）的放大作用和對共模信號的抑制能力，通常用一個綜合指標來衡量，即共模抑制比 或3.差動放大器的作用差動放大電路是抑制零點漂移的有效電路，它是一個對稱電路，可使漂移信號相互抵消。 對差動放大，因電路對稱，由溫度變化等因素

10、引起兩管的輸出漂移電壓必然是大小相等，極性相同，即為共模信號。當輸入信號為共模信號時，由于電路對稱，兩管的集電極電流產生相等的電流增量。雙端輸出時的共模輸出電壓為零，共模放大倍數也為零。即使單輸出電路，由于共模電阻取值較大，產生較大的反饋電壓，把放大倍數壓的很低，也能很好的抑制共模信號，因此穩定了工作點，抑制了零點漂移，對共模放大倍數抑制作用越強，表明放大器的性能越好。4.差動放大器實驗4.1差動放大器實驗目的1、加深對差動放大器性能及特點的理解2、學習差動放大器主要性能指標的測試方法4.2 差動放大器的實驗原理圖51是差動放大器的基本結構。 它由兩個元件參數相同的基本共射放大電路組成。當開關

11、K撥向左邊時，構成典型的差動放大器。調零電位器RP用來調節T1、T2管的靜態工作點，使得輸入信號Ui0時，雙端輸出電壓UO0。RE為兩管共用的發射極電阻， 它對差模信號無負反饋作用，因而不影響差模電壓放大倍數，但對共模信號有較強的負反饋作用，故可以有效地抑制零漂，穩定靜態工作點。圖51 差動放大器實驗電路當開關K撥向右邊時，構成具有恒流源的差動放大器。 它用晶體管恒流源代替發射極電阻RE，可以進一步提高差動放大器抑制共模信號的能力。、靜態工作點的估算典型電路 （認為UB1UB20） 恒流源電路 4.2.2 差模電壓放大倍數和共模電壓放大倍數當差動放大器的射極電阻RE足夠大，或采用恒流源電路時，

12、差模電壓放大倍數Ad由輸出端方式決定，而與輸入方式無關。雙端輸出:RE，RP在中心位置時，單端輸出 當輸入共模信號時，若為單端輸出，則有若為雙端輸出，在理想情況下實際上由于元件不可能完全對稱，因此AC也不會絕對等于零。4.2.3 共模抑制比CMRR為了表征差動放大器對有用信號（差模信號）的放大作用和對共模信號的抑制能力，通常用一個綜合指標來衡量，即共模抑制比 或注意：差動放大器的輸入信號可采用直流信號也可采用交流信號。本實驗由函數信號發生器提供頻率f1KHZ的正弦信號作為輸入信號。4.3 差動放大器實驗設備與器件1、±12V直流電源 2、函數信號發生器 3、雙蹤示波器 4、交流毫伏表

13、 5、直流電壓表 6、晶體三極管3DG6×3（或9011×3）。，要求T1、T2管特性參數一致。 電阻器、電容器若干。4.4 差動放大器的實驗內容及實驗步驟1. 測量典型差動放大器性能測試按圖1連接實驗電路，開關K撥向左邊構成典型差動放大器。靜態工作點實驗步驟： 節放大器零點a) 信號源不接入；b) 輸入端A、B與地短接，接通±12V直流電源；c) 用直流電壓表測量輸出電壓UO；d) 調節調零電位器RP，使UO0。 量靜態工作點用直流電壓表測量T1、T2管各電極電位及射極電阻RE兩端電壓URE表1UC1(V)UB1(V)UE1(V)UC2(V)UB2(V)UE2(

14、V)仿真值6.359-0.026-0.6376.359-0.026-0.637測量值6.49-0.103-0.7706.49-0.115-0.786計算值IC(mA)IB(mA)UCE(V)0.556-0.00127.26Multisim仿真電路4.4.2 測量差模電壓放大倍數實驗步驟：斷開直流電源； 單端輸入方式：函數信號發生器的輸出端接A端，地端接B端； 調節輸入信號為頻率f1KHz的正弦信號，并使輸出旋鈕旋至零； 用示波器監視輸出端（集電極C1或C2與地之間）； 接通±12V直流電源； 逐漸增大輸入電壓Ui（約100mV），在輸出波形無失真的情況下，用交流毫伏表測 Ui，UC1

15、，UC2； 觀察ui，uC1，uC2之間的相位關系及URE隨Ui改變而變化的情況。(1) 測量共模電壓放大倍數實驗步驟： 共模輸入方式：放大器A、B短接，信號源接A端與地之間； 調節輸入信號f=1kHz，Ui=1V； 在輸出電壓無失真的情況下，測量UC1， UC2之值； 觀察ui，uC1，uC2之間的相位關系及URE隨Ui改變而變化的情況。(2) 具有恒流源的差動放大電路性能測試將圖1電路中開關 K 撥向右邊，構成具有恒流源的差動放大電路。重復內容（2)、（3)的要求。表2 典型差動放大電路具有恒流源差動放大電路單端輸入共模輸入單端輸入共模輸入Ui100mV1V100mV1VUC1(V)3.1

16、880.3623.4600.044UC2(V)3.1390.3743.4770026531.88/34.6/0.49/-0.17/0.362/0.0044/-0.012/0.00175CMRR =88.17863.64.5 差動放大器實驗注意事項1.使用信號發生器前應將“輸出細調或正弦幅度”調到最小，然后接通電源，進行預熱。以防使輸入信號過大，產生不良影響。 2.幾個儀器共同使用時，必需遵守“共地”連接的原則。3.嚴禁信號發生器、穩壓電源的輸出端短路，以防損壞儀器。4.實驗完畢按有關規定恢復儀器的面板開關旋鈕的位。4.6差動放大器實驗總結整理實驗數據，列表比較實驗結果和理論估算值，分析誤差原因。（1) 靜態工作點和差模電壓放大倍數。（2) 典型差動放大電路單端輸出時的CMRR實測值與理論值比較（3) 典型差動放大電路單端輸出時CMRR的實測值與具有恒流源的差動放大器CMRR實測值比較。結論為改善差動放大電路實驗效果,應采用不同電路及不同輸入信號進行測試。當用直流信號時,著重測試平衡輸出的共模抑制比;當用交流信號時,著重測試非平衡輸出的共模抑制比。利用示波器“Y1+Y2”顯示方式,配合極性開關,同時顯示雙端差模、共模輸出波形,以達到最