實驗五差動放大電路實驗一．實驗目的(1)了解差動放大電路的構成(2)了解差動放大電路的輸入、輸出特性(3)學會判斷差動放大電路放大差模、抑制共模信號的能力(4)了解差放對任意輸入模式的響應二．原理說明1.差動放大電路的概念差動放大電路又叫差分電路,他不僅能有效的放大直流信號,而且能有效的減小由于電源波動和晶體管隨溫度變化多引起的零點漂移,因而獲得廣泛的應用。特別是大量的應用于集成運放電路,他常被用作多級放大器的前置級。本實驗選用的差分放大電路是由兩個單管電路構成的放大器。具體原理圖如下所示:圖5.1恒流源差放(差模輸入)圖5.2恒流源差放(共模輸入)當sIN1和sIN2所加信號為大小相等極性相反的輸入信號(差模信號)時,就叫做差模輸入;當sIN1和sIN2所加信號為大小相等極性相同的輸入信號(共模信號)時,就叫做共模輸入;當輸入差模信號時,輸入信號得到了放大;而且輸出信號與輸入信號同相;當輸入信號是共模信號時,輸出信號幅度很小。該電路具有放大差模、抑制共模信號的功能。2.產生共模信號與差摸信號一般信號源的輸出有兩路,一路為信號源的地,另一路為信號。為了產生兩路大小相同方向相同的共模信號和大小相同方向相反的差模信號,需要做適當處理。本實驗采用的電路如圖5.3所示。該電路的左半部分為兩個電壓跟隨電路,該電路的功能是將輸入電路的一路信號變為兩路大小相同方向相同的信號輸出并提高其帶負載能力。輸入信號由信號輸入端sIN輸入,分別經過兩個由算放大器組成的電壓跟隨電路后輸出兩路大小相同方向相同的共模信號,信號分別從sIG1和sIG2輸出。圖的右半部分為由運算放大器組成的比例放大電路,上側的為正比例放大電路,下側的為反比例放大電路。該電路的功能是將兩路大小相同方向相同的共模信號轉化為兩路大小相同方向相反的差模信號并輸出。如果將圖中的sIG1與IN1連接,sIG2與IN2相連則會從sIG3和sIG4輸出兩路方向相反的信號并且可以通過調節電位器R9和R11來改變輸出信號的幅值,使其成為大小相同且方向相同的差模信號圖5.3共模信號與差模信號生成電路三．實驗儀器模擬電路實驗箱、差分放大電路模塊、函數信號發生器、雙通道示波器、電子元器件小盒;4實驗內容及步驟4.1實驗內容設計一個差動放大電路,要求該電路能夠將差模信號放大并有效抑制輸入電路的共模干擾信號,并在實驗箱上搭接電路完成實驗。4.2實驗步驟4.2.1差模輸入實驗(1)首先給差分放大模塊接上電源(+VCC接刊2V,GND接GND,~VcC接ˉ12V)。(2)用函數信號發生器調制出頻率為100Hz,電壓為200mv的正弦波信號,并將信號從差分放大模塊的INPuT測試點輸入(信號正極接INPuT,負極接GND)。用示波器觀察sIG1和sIo2測試點的輸出信號,可以從示波器上觀察到兩路頻率為100Hz,電壓峰峰值為2oomv的正弦波信號(測量時:示波器1通道的正極接sIG1,負極接GND。示波器2通道的正極接sIG2,負極接GND。)。(3)關閉實驗箱電源開關,用D2連接線將sIG1測試孔與IN1測試孔相連,將sIG2測試孔與IN2測試孔相連。打開實驗箱電源開關給差分放大模塊供電。用示波器觀察sIG3和sIG4測試點的輸出信號,可以從示波器上觀察到兩路頻率為100Hz,信號方向相反的正弦波信號(測量時:示波器1通道的正極接sIG3,負極接GND。示波器2通道的正極接sIG4,負極接GND。)。通過調節差分放大模塊上的兩個電位器使sIG3測試孔和sIG4測試孔輸出頻率為100Hz,電壓峰峰均為400mv且方向相反的差分信號。(4)關閉實驗箱電源開關,用D2連接線將sIG3測試孔與IN+測試孔相連,將sIG3測試孔與IN-測試孔相連,取一個1K電阻小盒作為差分放大電路的負載插接到差分放大模塊的RHL1處。打開實驗箱電源給差分放大模塊供電,用示波器測量差分放大模塊輸出信號(我們使用示波器的1通道測量,示波器1通道的正極接TP3測試點,負極接TP4測試點。)。此時示波器會顯示差分放大電路在輸入差模信號時的輸出信號。如果輸出波形出現截止失真,則說明該差分放大電路的增益太大。這時只需要將函數信號發生器輸出信號的電壓峰峰值調節到50mv即可在差分放大電路的輸出端得到一個不失真的正弦波信號。、4.2,2共模輸入實驗(1)首先給差分放大模塊接上電源(+VCC接+12V,GND接GND,ˉVCC接-12V)。(2)用函數信號發生器調制出頻率為100Hz,電壓為100mv的正弦波信號,并將信號從差分放大模塊的INPUT測試點輸入(信號正極接INPUT,負極接GND)。用示波器觀察sIG1和sIG2測試點的輸出信號,可以從示波器上觀察到兩路頻率為100Hz,電壓峰峰值為均為100mv且信號方向相同的正弦波信號,此信號將作為共模信號輸入到差分放大電路的信號輸入端(測量時:示波器1通道的正極接sIG1,負極接GND。示波器2通道的正極接sIG2,負極接GND。)。(3)關閉實驗箱電源開關,用D2連接線將sIG1測試孔與IN+測試孔連接,將sIG2測試孔與IN-測試孔連接。取一個1K電阻小盒并將電阻小盒插接到差分放大模塊上的RIIL1位置作為差分放大電路的負載。