差動放大電路實驗--模擬電路實驗箱

一、實驗目的
1、熟悉差動放大器工作原理。
2、掌握差動放大器的基本測試方法。
二、實驗原理
差分放大電路是采用兩個對稱的單管放大電路組成的，如圖7-1所示，它具有較大的抑制零點漂移的能力。當靜態時，由于電路對稱，兩管的集電流相等，管壓降也相等，所以總的輸出變化電壓。當有信號輸入時，因每個均壓電阻R相等，所以在兩個晶體管BG1和BG2的基極是加入兩個大小相等方向相反的差模信號電壓即：
放大器總輸出電壓的變化ΔV₀=ΔV₀₁-ΔV₀₂
因為

其中A_V1、A_V2為B_G1、B_G2組成單管放大器的放大倍數
所以
當電路完全對稱時，A_V1 = A_V2
則
即=
由此可見差分放大器的放大倍數與單管放大器相同。
實際上要求電路參數完全對稱是不可能的，實際中我們采用了圖7-1電路，圖中T₃的用來作恒流源，使其集電極電流I_C3基本上不隨V_CE3而變。其抑制零漂的作用原理，假設溫度升高，靜態電流I_C1、I_C2都增大。I_C3增大，引起R_C1上壓降增大，但是V_B3固定不變的，于是迫使V_BE3下降，隨著V_BE3下降，并抑制了I_C3的增大，因為，同樣，I_C1和I_C2也受到抑制，這就達到了抑制零漂的目的。
為了表征差分放大器對共模信號的抑制能力，引入共模抑制比CMRR，其定義為放大器對差模信號的放大倍數A_d與其模信號的放大倍數A_C之比值。

三、實驗儀器
1、雙蹤示波器                
2、數字萬用表
3、信號源                    
4、差分放大模塊
四、預習要求
1、計算圖7-1的靜態工作點(設r_bc=3K，β=100)及電壓放大倍數。
2、在圖7-1基礎上畫出單端輸入和共模輸入的電路。
五、實驗內容及步驟
實驗電路如圖7-1所示

圖7-1差動放大原理圖
1、測量靜態工作點。
(1)調零
將輸入端短路并接地，接通直流電源，調節電位器R_P1使雙端輸出電壓V₀=0。
(2)測量靜態工作點：測量V₁、V₂、V₃各極對地電壓填入表7-1中。
表7-1   

對地電壓	Vc1	Vb1	Ve1	Vc2	Vb2	Ve2	Vc3	Vb3	Ve3
測量值（V）

2、測量差模電壓放大倍數。
在輸入端加入直流電壓信號V_id = 士0.1V按表7-2要求測量并記錄，由測量數據算出單端和雙端輸出的電壓放大倍數。注意先調好DC信號的OUT1和OUT2，使其分別為+0.1V和-0.1V再接入V_i1和V_i2。
3、測量共模電壓放大倍數。
將輸入端b1、b2短接，接到信號源的輸入端，信號源另一端接地。DC信號分先后接OUTl和OUT2，分別測量并填入表7-2。由測量數據算出單端和雙端輸出的電壓放大倍數，進一步算出共模抑制比CMRR=。
表7-2

測量及計算值   輸入信號Vi

差模輸入

共模輸入

共模抑制比

測量值（V）

計算值（V）

測量值（V）

計算值（V）

計算值

VC1

VC2

VC

Ad1

Ad2

Ad

VC1

VC2

VC

AC1

AC2

AC

CMRR

+0.1V

-0.1V

4、在實驗板上組成單端輸入的差放電路進行下列實驗。
(1)在圖7-1中將b2接地，組成單端輸入差動放大器，從b1端輸入直流信號V_i=±0.Lv，測量單端及雙端輸出，填表7-3記錄電壓值。計算單端輸入時的單端及雙端輸出的電壓放大倍數。并與雙端輸入時的單端及雙端差模電壓放大倍數進行比較。
表7-3

測量及計算值 輸入信號	電壓值			放大倍數（AV）
	VC1	VC2	VO
直流+0.1V
直流-0.1V
正弦信號（50mV、1KHz）

(2) 從b1端加入正弦交流信號V_i=0.05V，f=1000Hz分別測量、記錄單端及雙端輸出電壓。填入表7-3計算單端及雙端的差模放大倍數。
(注意：輸入交流信號時，用示波器監視V_C1、V_C2波形，若有失真現象時，可減小輸入電壓值，使V_C1、V_C2都不失真為止)。
六、實驗報告
1、根據實測數據計算圖7-1電路的靜態工作點，與預習計算結果相比較。
2、整理實驗數據，計算各種接法的A_d，并與理論計算值相比較。
3、計算實驗步驟3中Ac和CMRR值。
4、總結差動電路的性能和特點。