差动放大电路实验

时间：2024-10-29 百科知识版权反馈

【摘要】：差动放大电路可看成由两个电路参数完全对称的单管放大电路组成。为使电路的工作性能更好，差动放大电路同样需要合适的静态工作点。图4.1.4为差动放大电路的原理图。差动放大电路输入和输出端联接方式可以不同，双端输入、输出和单端输入、输出的电路性能指标分析情况如表4.1.15所示。开关A、D向下扳，差放电路输入差模信号。

4.1.4　差动放大电路实验

1）实验目的

（1）加深理解差动放大电路的性能。

（2）学习分析差动放大电路性能的测量方法。

2）实验原理

差动放大电路可看成由两个电路参数完全对称的单管放大电路组成。它具有对差模信号起放大作用、对共模信号起抑制作用的功能。为使电路的工作性能更好，差动放大电路同样需要合适的静态工作点。

图4.1.4为差动放大电路的原理图。图中开关B扳向左边，构成长尾式差放电路；开关B扳向右边，构成恒流源差放，引入恒流源可进一步降低共模电压放大倍数，提高共模抑制比，加强了电路抑制零点漂移的能力。图中开关A、C向上扳、开关D向下扳差放电路输入大小相同、极性相同的共模信号u_ic＝u_i1＝u_i2；开关A、D向下扳，差放电路输入大小相同、极性相反的差模信号u_id＝u_i1＝－u_i2。

图4.1.4　差动放大电路原理图

（1）长尾式差放电路的静态工作点可由下面表达式估算:集电极电流:I_C≈I_E≈E/2R_e；基极电流:I_B＝I_C/β；集—射电压:U_CE≈V_CC＋U_BE－R_cI_C。

（2）动态分析:差模电压放大倍数:A_ud＝U_od/U_id；共模电压放大倍数:A_uc＝U_oC/Uci；共模抑制比:K_CMR＝A_ud/A_uc。

差动放大电路输入和输出端联接方式可以不同，双端输入、输出和单端输入、输出的电路性能指标分析情况如表4.1.15所示。

表4.1.15　数据记录表15

3）实验器材

（1）三极管:2N2221A3个；

（2）电阻:8个；

（3）可调电阻:10kΩ1个；

（4）开关:5个；

（5）直流电压源1台；

（6）测试仪器仪表:信号发生器、示波器各1台，电压表5只，电流表2只。

4）实验内容及步骤

（1）创建如图4.1.4所示的电路，电路中表A₁、A₂、V₁、V₂用于测量静态工作点，将各表属性中的Value/Mode设置为DC；表V₅、V₃、V₄用于测量电路的交流输入、输出信号，将各表属性中的Value/Mode设置为AC，然后将电路图命名、存盘。

（2）测量各级的静态工作点

电路参数如图4.1.4所示，开关A、D向上扳，开关C向下扳，使U_i2＝U_i1＝0；开关B向左边扳，构成长尾式差放电路静态工作状态。用表A₁、A₂、V₁测量VT₁管的静态工作点，并将测量值填入表4.1.16中。

表4.1.16　数据记录表16

（3）测量双端输入双端输出的差模和共模电压放大倍数

开关B向左边扳，构成长尾式差放电路。开关A、D向下扳，差放电路输入差模信号。输入的正弦交流电信号为U_s＝10mV、频率f＝1kHz、初相位0。在打开和闭合开关S的情况下，分别用示波器观察输出波形，用表V₅测量输入信号U_i1，用表V₄、V₃测量两端输出电压U_o1和U_o2，并将测量值和计算值一并填入表4.1.17。

表4.1.17　数据记录表17

将开关S闭合，开关A、C向上扳，开关D向下扳，差放电路输入共模信号，将输入信号调整为U_s＝1V、频率f＝1kHz的正弦交流电信号，用表V₅测量输入信号U_ic＝｜U_i1｜＝｜U_i2｜＝___________V。再用表V₄、V₃分别测量两端输出电压U_o1＝________________V，U_o2＝______________

V，则双端输出电压为U_o＝｜U_o1｜－｜U_o2｜＝________V，放大电路的共模电压放大倍数A_uc=___________，共模抑制比K_CMR＝____________。

（4）单端输入单端输出的差放电路的测量

开关A向上扳，开关C向下扳，使U_i2＝0；开关D向下扳，U_i1＝U_id并接入U_s＝10mV、频率1kHz的输入信号，构成单端输入差放电路，用示波器观察输出波形，用表V₅、V₄测量输入、输出端电压。开关A、C向上扳，开关D向下扳，差放电路输入共模信号，调整输入信号的幅值为1V，用示波器观察输出波形，再用表V₅、V₄测量输入、输出电压。将测量值和计算值填入表4.1.18中。

表4.1.18　数据记录表18