1、差動放大電路實驗報告嚴宇杰9/匡業明學院1. 實驗目的(1) 進一步熟悉差動放大器的工作原理；、掌握測量差動放大器的方法。/實驗儀器雙蹤示波器、信號發生器、數字多用表、交流毫伏表。2. 預習內容(1) 差動放大器的工作原理性能。3. 根據圖畫出單端輸入、雙端輸出的差動放大器電路圖。實驗內容實驗電路如圖。它是具有恒流源的差動放大電路。在輸入端，幅值大小相等，相位相反的信號稱為差模信號；幅值大小相等，相位相同的干擾稱為共模干擾。差動放大器由兩個對稱的基本共射放大電路組成，發射極負載是一晶體管恒流源。若電路完全對稱，對于差模信號，若Q1的集電極電流增加，貝UQ2的集電極電流一定減少，增加與減少之和為

2、零，Q3和Re3等效于短路，Q1,Q2的發射極等效于無負載，差模信號被放大。對于共模信號，若Q1的集電極電流增加，則Q2的集電極電流一定增加，兩者增加的量相等，Q1、Q2的發射極等效于分別接了兩倍的恒流源等效電阻，強發射極負反饋使共射放大器對共模干擾起強衰減作用，共模信號被衰減。從而使差動放大器有較強的抑制共模干擾的能力。調零電位器Rp用來調節T1,T2管的靜態工作點，希望輸入信號Vi=0時使雙端輸出電壓Vo=0.1-3-1差動敏大電站差動放大器常被用作前置放大器。前置放大器的信號源往往是高內阻電壓源，這就要求前置放大器有高輸入電阻，這樣才能接受到信號。/有的共模干擾也是高內阻電壓源，例如在使

3、用50Hz工頻電源的地方，50Hz工頻干擾源就是高內阻電壓源。若放大器的輸入電阻很高，放大器在接受信號的同時，也收到了共模干擾。于是人們希望只放大差模信號，不放大共模信號的放大器，這就是差動放大器。運算放大器的輸入級大都為差動放大器，輸入電阻都很大，例如LF353的輸入電阻約為1012Q量級，0P07的輸入電阻約為107Q量級。本實驗電路在兩個輸入端分別接了510Q電阻，使差動放大器的輸入電阻下降至略小于這一數值，這是很小的輸入電阻。其原因是，本實驗電路用分列元件組成，電路中對稱元件的數值并不是完全相等；其集電極為電阻負載，而不是恒流源負載；其發射極為恒流源負載，而不是鏡像電流源負載，所以本實

4、驗電路的共模抑制比并不高。若本實驗電路在輸入端不接510Q電阻，其輸入電阻將較大，而共模抑制比不夠高，實驗環境中存在的高內阻共模干擾將進入輸入端，那么輸出端的共模干擾將較大，以致使驗證差動放大器特性的實驗難以進行。由于實驗中所用信號源都為低輸出電阻信號源，所以輸入端接上、510電阻后幾乎不影響實驗電爐接受來自信號源的信號，而高內阻共模干擾因實驗電路輸入電阻大大下降而基本上被拒之輸入端外，從而使得輸出端的共模干擾很小，實驗得以順利進行。輸入端接510Q電阻并不改變差動放大器的共模抑制比。由此可見，在可以降低差動放大器輸入電阻時，降低差動放大器輸入電阻，、可提高差動放大器的抗高內阻共模干擾的能力。

5、'實驗這弱的到教師的同意，可去掉實驗電爐中的兩個510歐電阻，再做實驗就會發現，實驗電路輸出端的共模干擾明顯增加。(1)靜態工作點的調整與測量將兩個輸入端Vi1、Vi2接地，調整電位器Rp使Vc1=Vc2,測量并填寫下表。由于元件參數的離散，有的實驗電路可能只能調到大致相等。靜態調整的越對稱，該差動放大器的共模抑制比就越局。測量中應注意兩點，一是所有的電壓值都是對"地"測量值。二是應使測量的值有三位以上的有效數字。靜態工作點調整對地電壓VB1VB2VB3VC1VC2VC3VE1VE2VE3測量值(V)00由以上數據可得交流放大倍數為:Ib(12VB3)/62(VB3

6、12)/135.694103mAICIe(Vb312)/31.145mAI.二201.051B3/(2)測量雙端輸入差模電壓放大倍數/在實驗箱上調整DC信號源，使得OUT1大約為，OUT2大約為，然后分別接至Vi1、Vi2,再調整，使得OUT1為，OUT2為，測量，計算并填寫下表。雙端輸入差模電壓放大倍數測量值(V)計算值Vc1VC2VoAD1AD2Ad仿真測量值(V)仿真計算值這樣做的原因是，實驗電路的輸入端對地有510歐的電阻，實驗箱上的可變直流電壓源是用1kQ的可變電阻對5V、直流電壓分壓實現的，即直流電壓信號源內阻于實驗電路輸入電阻大小可比。直流電壓信號源接負載使得電壓將明顯小于未接負

7、載時的電壓，所以必須將直流電壓信號源于實驗電爐連接后，再把輸入電壓調到所需要的電壓值。AD1VC1VC2Vxd這里，雙端輸入差模電壓單端輸出的差模放大倍數應用下式計算：403133差模放大倍數實驗值與仿真值誤差為：E100%22%33差模放大倍數的理論值可由以下公式計算：Ad1Ad2冬-52.7,Ad105.421PPIbe1I2其中rbe1200(1)26mA/IE4.788k(2) 測量雙端輸入共模抑制比CMRR將兩個輸入端接在一起，然后依次與OUT1、OUT2相連，記共模輸入為ViC。測量、計算并填寫下表。若電路完全對稱，則VC1-VC2=Vo=0,實驗電路一般并不完全對稱，若測量值有四

8、位有效數字，則V。不應等于0.這里雙端輸入共模電壓單端輸出的共模放大倍數應用下式計算：AC1VC1VC2ViC建議CMRR用dB表示CMRR20lg氣測量雙端輸入共模抑制比CMRR輸入(V)測量值(V)計算值VC1VC2VoAc1AC2AcCMRR+輸入+仿真00無窮輸入一仿真00無窮由于理想狀態下C1C2(正如仿真所得)，所以共模放大倍數Ac理論值為0,因此共模抑制比CMRR理論值為無窮。事實上，電路不可能完全對稱，因此，共模輸入時放大器的？V不等于0,因而AC也不等0,只不過共模放大倍數很小而已。共模輸入時，兩管電流同時增大或減小，Re3上的電壓降也隨之增大或減小，Re3起著負反饋作用。由

9、此可見，Re3對共模信號起抑制作用；Re3越大，抑制作用越強。晶體管因溫度、電源電壓等變化所引起的工作點變化，在差動放大器中相當于共模信號，因此，差動放大器大大抑制了溫度、電源電壓等變化對工作點的影響。(3) 測量單端輸入差模電壓放大倍數將Vi2接地,M分別于OUT1、OUT2相連，然后再接入f=1KHz，有效值為50mV的正弦信號，測量計算并填寫下表。若輸入正弦信號，在輸出端Vci、VC2的相位相反，所以雙端輸出zVo的模是它們兩個模的和，而不是差。單端輸入差模電壓放大倍數輸入測量值(V)單端輸入放大倍數AdVciVC2Vo直流+直流正弦信號仿真如下:輸入測量值(V)單端輸入放大倍數AdVc

10、iVC2Vo直流+直流正弦信號42.0933.06,0.1:E100%27.3%33.06實驗值與仿真值的誤差為：0.1:E42.1234.10100%23.5%34.1042.430.84,zhengxianE100%37.5%30.844. 單端輸入的差模放大倍數理論上應該與雙端輸入的相近，因此其理論值也是思考題(1)實驗箱上的雙端輸入差動放大器的共模抑制比不算高，若要進一步提高共模抑制比,可采取哪些辦法？1)提高差動放大器的輸入阻抗或提高閉環增益。2)可以用一個晶體管恒流源取代Re3。因為工作于線形放大區的晶體管的Ic基本上不隨Vce變化(恒流特性)，所以交流電阻=Vce/Ic很大，大大

11、提高了共模抑制比。(2)圖中的電阻Rb1、Rb2在電路中起到什么作用，若去除上述兩個電阻，按實驗(3)步驟和方法再測CMRR,兩次測量的結果是否會有較大差別？為什么？在兩個輸入端分別接了510Q電阻，使差動放大器的輸入電阻下降至略小于510Q,這是很小的輸入電阻。其原因是，本實驗電路用分列元件組成，電路中對稱元件的數值并不完全相等；其集電極為電阻負載，而不是恒流源負載；其發射極為恒流源負載，而不是鏡像電流源負載，所以本實驗電路的共模抑制比并不高。若本實驗電路在輸入端不接510Q電阻，其輸入電阻將較大，而共模抑制比不夠高，實驗環境中存在的高內阻共模干擾將進入輸入端，那么輸出端的共模干擾將較大，以致使驗證差動放大器特性的實驗難以進行。由于實驗中所用信號源都為低輸出電阻信號源，所以輸入端接上510Q電阻后幾乎不影響實驗電路接收來自信號源的信號，而高內阻共模干擾因實驗電路輸入電阻大大下降而基本上被拒之