实验四 差分放大器.ppt

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1、差分放大器差分放大器 长春理工大学长春理工大学电工电子实验教学中心电工电子实验教学中心低频电子线路实验室低频电子线路实验室低频电子线路实验室低频电子线路实验室2012201220122012年年年年10101010月月月月10101010日日日日CUSTCUSTCUSTCUST2023/1/222目目 录录实验目的实验目的实验仪器实验仪器实验原理实验原理实验内容实验内容思考题思考题实验报告要求实验报告要求CUSTCUSTCUSTCUST2023/1/223一、实验目的一、实验目的 1.1.熟悉差动放大电路工作原理熟悉差动放大电路工作原理熟悉差动放大电路工作原理熟悉差动放大电路工作原理;2.2.

2、掌握差动放大电路各指标的基本测试方法掌握差动放大电路各指标的基本测试方法掌握差动放大电路各指标的基本测试方法掌握差动放大电路各指标的基本测试方法 。CUSTCUSTCUSTCUST2023/1/224二、实验仪器二、实验仪器数字万用表数字万用表 示波器示波器 函数信号发生器函数信号发生器 交流毫伏表交流毫伏表TPE-ADIITPE-ADII电子技术学习机电子技术学习机 CUSTCUSTCUSTCUST2023/1/225三、实验原理三、实验原理 差分放大电路是构成多级直接耦合放大电路的基本单元电路，由典型的工作差分放大电路是构成多级直接耦合放大电路的基本单元电路，由典型的工作差分放大电路是构成

3、多级直接耦合放大电路的基本单元电路，由典型的工作差分放大电路是构成多级直接耦合放大电路的基本单元电路，由典型的工作点稳定电路演变而来。为进一步减小零点漂移问题而使用了对称晶体管电路，点稳定电路演变而来。为进一步减小零点漂移问题而使用了对称晶体管电路，点稳定电路演变而来。为进一步减小零点漂移问题而使用了对称晶体管电路，点稳定电路演变而来。为进一步减小零点漂移问题而使用了对称晶体管电路，以牺牲一个晶体管放大倍数为代价获取了低温飘的效果。它还具有良好的低以牺牲一个晶体管放大倍数为代价获取了低温飘的效果。它还具有良好的低以牺牲一个晶体管放大倍数为代价获取了低温飘的效果。它还具有良好的低以牺牲一个晶体管

4、放大倍数为代价获取了低温飘的效果。它还具有良好的低频特性，可以放大变化缓慢的信号，由于不存在电容，可以不失真的放大各频特性，可以放大变化缓慢的信号，由于不存在电容，可以不失真的放大各频特性，可以放大变化缓慢的信号，由于不存在电容，可以不失真的放大各频特性，可以放大变化缓慢的信号，由于不存在电容，可以不失真的放大各类非正弦信号如方波、三角波等等。差分放大电路有四种接法：双端输入单类非正弦信号如方波、三角波等等。差分放大电路有四种接法：双端输入单类非正弦信号如方波、三角波等等。差分放大电路有四种接法：双端输入单类非正弦信号如方波、三角波等等。差分放大电路有四种接法：双端输入单端输出、双端输入双端输

5、出、单端输入双端输出、单端输入单端输出。凡双端输出、双端输入双端输出、单端输入双端输出、单端输入单端输出。凡双端输出、双端输入双端输出、单端输入双端输出、单端输入单端输出。凡双端输出、双端输入双端输出、单端输入双端输出、单端输入单端输出。凡双端输出，差模电压放大倍数与单管放大倍数一样，而单端输出时，差模电压端输出，差模电压放大倍数与单管放大倍数一样，而单端输出时，差模电压端输出，差模电压放大倍数与单管放大倍数一样，而单端输出时，差模电压端输出，差模电压放大倍数与单管放大倍数一样，而单端输出时，差模电压放大倍数为双端输出的一半，另外，若电路参数完全对称，则双端输出时的放大倍数为双端输出的一半，另

6、外，若电路参数完全对称，则双端输出时的放大倍数为双端输出的一半，另外，若电路参数完全对称，则双端输出时的放大倍数为双端输出的一半，另外，若电路参数完全对称，则双端输出时的共模放大倍数共模放大倍数共模放大倍数共模放大倍数Ac=0Ac=0，其实测的共模抑制比，其实测的共模抑制比，其实测的共模抑制比，其实测的共模抑制比KCMRKCMR将是一个较大的数值，将是一个较大的数值，将是一个较大的数值，将是一个较大的数值，KCMRKCMR愈大，说明电路抑制共模信号的能力愈强。愈大，说明电路抑制共模信号的能力愈强。愈大，说明电路抑制共模信号的能力愈强。愈大，说明电路抑制共模信号的能力愈强。CUSTCUSTCUS

7、TCUST2023/1/226三、实验原理三、实验原理 由于差分电路分析一般基于理想化（不考虑元件参数不对称），因而很难作由于差分电路分析一般基于理想化（不考虑元件参数不对称），因而很难作由于差分电路分析一般基于理想化（不考虑元件参数不对称），因而很难作由于差分电路分析一般基于理想化（不考虑元件参数不对称），因而很难作出完全分析。为了进一步抑制温飘，提高共模抑制比，实验所用电路使用出完全分析。为了进一步抑制温飘，提高共模抑制比，实验所用电路使用出完全分析。为了进一步抑制温飘，提高共模抑制比，实验所用电路使用出完全分析。为了进一步抑制温飘，提高共模抑制比，实验所用电路使用V3V3V3V3组成的恒

8、流源电路来代替一般电路中的组成的恒流源电路来代替一般电路中的组成的恒流源电路来代替一般电路中的组成的恒流源电路来代替一般电路中的Re,Re,Re,Re,它的等效电阻极大，从而在低电它的等效电阻极大，从而在低电它的等效电阻极大，从而在低电它的等效电阻极大，从而在低电压下实现了很高的温漂抑制和共模抑制比。为了达到参数对称，因而提供了压下实现了很高的温漂抑制和共模抑制比。为了达到参数对称，因而提供了压下实现了很高的温漂抑制和共模抑制比。为了达到参数对称，因而提供了压下实现了很高的温漂抑制和共模抑制比。为了达到参数对称，因而提供了RP1RP1RP1RP1来进行调节，称之为调零电位器。实际分析时，如认为

9、恒流源内阻无穷来进行调节，称之为调零电位器。实际分析时，如认为恒流源内阻无穷来进行调节，称之为调零电位器。实际分析时，如认为恒流源内阻无穷来进行调节，称之为调零电位器。实际分析时，如认为恒流源内阻无穷大，那么共模放大倍数大，那么共模放大倍数大，那么共模放大倍数大，那么共模放大倍数AC=0AC=0AC=0AC=0。分析其双端输入双端输出差模交流等效电路，。分析其双端输入双端输出差模交流等效电路，。分析其双端输入双端输出差模交流等效电路，。分析其双端输入双端输出差模交流等效电路，分析时认为参数完全对称，电路图如分析时认为参数完全对称，电路图如分析时认为参数完全对称，电路图如分析时认为参数完全对称，

10、电路图如5 5 5 51 1 1 1，设设设设 则：差模放大倍数则：差模放大倍数则：差模放大倍数则：差模放大倍数 同理分析双端输入单端输出有：同理分析双端输入单端输出有：同理分析双端输入单端输出有：同理分析双端输入单端输出有：，CUSTCUSTCUSTCUST2023/1/227三、实验原理三、实验原理 图图图图5 5 5 51 1 1 1 差动放大电路图差动放大电路图差动放大电路图差动放大电路图CUSTCUSTCUSTCUST2023/1/228四、实验内容四、实验内容（1）将输入端短路并接地，接通直流电源，调节电位器）将输入端短路并接地，接通直流电源，调节电位器RPl使双端输出电压使双端输

11、出电压V0=0。(2)测量静态工作点测量静态工作点 测量测量V1、V2、V3各极对地电压填入表各极对地电压填入表51中中。1.1.调零，测量静态工作点调零，测量静态工作点调零，测量静态工作点调零，测量静态工作点 表表表表5 5 5 51 1 1 1 静态工作点测量静态工作点测量静态工作点测量静态工作点测量对地电压UE1UE2UE3UB1UB2UB3UC1UC2UC3测量值（V）CUSTCUSTCUSTCUST2023/1/229四、实验内容四、实验内容 将信号源接一个变压器得出两个大小相等、方向相反的差模信号将信号源接一个变压器得出两个大小相等、方向相反的差模信号VidVid=土土10mV10

12、mV，分别接到，分别接到Vi1Vi1和和Vi2Vi2端，按表端，按表5 52 2要求测量并记录，由测量数据算出要求测量并记录，由测量数据算出单端和双端输出的电压放大倍数单端和双端输出的电压放大倍数,并计算共模抑制比并计算共模抑制比KCMRKCMR。2.2.测量差模电压放大倍数测量差模电压放大倍数测量差模电压放大倍数测量差模电压放大倍数表表表表5 5 5 52 2 2 2 电压放大倍数测量电压放大倍数测量电压放大倍数测量电压放大倍数测量 测量及 计算值 输入 信号Vi差模输入测量值(V)Uod1Uod2U0dAd1Ad2Ad双10mV-10mVCUSTCUSTCUSTCUST2023/1/221

13、0四、实验内容四、实验内容 在图在图5 51 1中将中将b2b2接地，组成单端输入差动放大器，从接地，组成单端输入差动放大器，从b1b1端输入交流信端输入交流信号号Vi=20mVVi=20mV，测量单端及双端输出，填表，测量单端及双端输出，填表5 53 3记录电压值。计算单端输入记录电压值。计算单端输入时的单端及双端输出的电压放大倍数。并与双端输入时的单端及双端差模时的单端及双端输出的电压放大倍数。并与双端输入时的单端及双端差模电压放大倍数进行比较。电压放大倍数进行比较。3.3.3.3.单端输入的差放电路单端输入的差放电路单端输入的差放电路单端输入的差放电路 表表表表5 5 5 53 3 3

14、3 单端输入电压放大倍数测量单端输入电压放大倍数测量单端输入电压放大倍数测量单端输入电压放大倍数测量 测量及计算值输入信号电压值双端输出放大倍数AU单端输出放大倍数Uod1Uod2UoAU1AU2正弦信号(20mV、1KHz)CUSTCUSTCUSTCUST2023/1/2211四、实验内容四、实验内容 将输入端将输入端b1、b2短接，在接点处与地之间施加短接，在接点处与地之间施加f=1KHz，约等于，约等于0.5V的正弦信号。在输出不失真的情况下，分别测出共模输出电压、，的正弦信号。在输出不失真的情况下，分别测出共模输出电压、，填填 入表入表54由测量数据算出单端和双端输出的电压放大倍数。进

15、一步算由测量数据算出单端和双端输出的电压放大倍数。进一步算出共模抑制比出共模抑制比CMRR=。4.4.4.4.测量共模电压放大倍数量测量共模电压放大倍数量测量共模电压放大倍数量测量共模电压放大倍数量表表表表5 5 5 54 4 4 4 单端输入电压放大倍数测量单端输入电压放大倍数测量单端输入电压放大倍数测量单端输入电压放大倍数测量测量及 计算值输入 信号Vi共模输入测量值(V)Uc1Uc2VAC双0.5VCUSTCUSTCUSTCUST2023/1/22121.1.1.1.调零时，应该用万用表还是毫伏表来测量差分放大器调零时，应该用万用表还是毫伏表来测量差分放大器调零时，应该用万用表还是毫伏表

16、来测量差分放大器调零时，应该用万用表还是毫伏表来测量差分放大器的输出电压。的输出电压。的输出电压。的输出电压。2.2.2.2.为什么不能用毫伏表直接测量差分放大器的双端输出为什么不能用毫伏表直接测量差分放大器的双端输出为什么不能用毫伏表直接测量差分放大器的双端输出为什么不能用毫伏表直接测量差分放大器的双端输出电压电压电压电压V0dV0dV0dV0d，而必须由测量，而必须由测量，而必须由测量，而必须由测量Vod1Vod1Vod1Vod1和和和和Vod2Vod2Vod2Vod2，再经计算得到？，再经计算得到？，再经计算得到？，再经计算得到？五、思考题五、思考题 CUSTCUSTCUSTCUST20

17、23/1/22131.1.1.1.根据实测数据计算图根据实测数据计算图根据实测数据计算图根据实测数据计算图5-15-15-15-1电路的静态工作点，与预习计算电路的静态工作点，与预习计算电路的静态工作点，与预习计算电路的静态工作点，与预习计算结果相比较。结果相比较。结果相比较。结果相比较。2.2.2.2.整理实验数据，计算各种接法的整理实验数据，计算各种接法的整理实验数据，计算各种接法的整理实验数据，计算各种接法的AdAdAdAd，并与理论计算值相比，并与理论计算值相比，并与理论计算值相比，并与理论计算值相比较。较。较。较。3.3.3.3.完成各表格中的数据处理。完成各表格中的数据处理。完成各表格中的数据处理。完成各表格中的数据处理。4.4.4.4.总结差放电路的性能和特点。总结差放电路的性能和特点。总结差放电路的性能和特点。总结差放电路的性能和特点。六、实验报告要求六、实验报告要求