实验5差动放大电路

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电子技术实验,差动放大电路,1,抑制温度漂移的方法：,在电路中引入直流负反馈；,采用温度补偿的方法；,采用特性相同的三极管，使它们的温漂互相抵消，构成“差动放大电路”。差动放大电路是模拟集成运算放大器输入级所采用的电路形式。,实验原理,差动放大电路的主要技术指标,:,差模电压增益,Aud,共模电压增益,Auc,共模抑制比,K,CMRR,典型差动放大电路,:,2,差动放大器由两个元件参数相同的基本共射放大电路组成。,当两个输入端施加大小相等极性相同（共模）的信号时，由于电路的对称性T1、T2所产生的电流变化相等，,I,B1,=,I,B2,、,I,C1,=,I,C2,；因此集电极上的点位的变化也相等，即,V,C1,=,V,C2,。这说明差动电路对共模信号有抑制作用。,当两个输入端施加大小相等极性相反（差模）的信号时，,V,i1,= -,V,i2,，又由于参数对称，T,1,、T,2,管所产生的电流变化大小相等变化方向相反，,I,B1,=,I,B2,、,I,C1,=,I,C2,；因此集电极上的电位的变化也是大小相等变化方向相反，即,V,C1,=-,V,C2,，这样得到的输出电压,Vo,=2,V,C1,。,实验原理,3,差模信号,Vid,：,是指在两个输入端加幅度相等，极性相反的信号，即两个输入信号之差；,共模信号,Vic,：,是指在两个输入端加幅度相等，极性相同的信号，即两个输入信号的算术平均值。例如温漂信号就属共模信号，它对差分放大电路中两个输入端的的影响相同。,实验原理,如果输入信号极性相同，幅度也相同，则是纯共模信号。如果极性相同，但幅度不等，则可以认为既包含共模信号，又包含差模信号，应分开加以计算。,4,差模电压增益,Aud,：,指差动放大电路,对差模输入信号的放大倍数。,差,模电压增益越大，放大电路的性能越好。,实验原理,共模电压增益,Auc,：,指差动放大电路共模输入信号的放大倍数。,共模电压增益越小，放大电路的性能越好。,共模抑制比,K,CMR,：,指差模电压放大倍数与共模放大倍数之比，它表明差动放大电路对共模信号的抑制能力。,或：,5,改进型的差动电路：恒流源差动放大电路,实验原理,为了提高共模抑制比应加大,R,e,。但,R,e,加大后，为保证工作点不变，必须提高负电源，这是不经济的。可用恒流源,T,3,来代替,R,e,。恒流源动态电阻大，可提高共模抑制比。同时恒流源的管压降只有几伏，可不必提高负电源之值。我们的实验电路就是这样的电路。,晶体管工作在放大区时，集电极电流几乎仅取决于基极电流而与管压降无关，当基极电流是一个不变的直流电流时，集电极电流就是一个恒定电流。,6,在差分放大电路的实际应用中，根据所放大信号的不同，常采用以下四种连接:,双端输入、双端输出（双,双）：,双端输入、单端输出（双,单）：,单端输入、双端输出（单,双）：,单端输入、单端输出（单,单）：,实验原理,7,实验电路,8,静态分析,当输入信号为零时：,由于I,B3, I,B3,和 I,B3,：,V,B3,=(R2/（R1+R2)*(12-(-12)-12=,7.84V；,而硅三极管的V,BE,0.7，则：,V,E3,=,7.84,0.7=-8.54V；,I,C3,I,E3,=V,E3,/R,E3,=(-8.54+12)/3K=1.15mA;,由此可以看出：因为V,B3,的电压相对不变，,理论计算,9/21/2024,9,静态分析,当输入信号为零时：,由于没有输入信号，所以：,V,B1,=V,B2,=0V;,V,E1,=V,E2,=0-0.7=-0.7V;,V,C3,=V,E1,-0.5*I,C3,*0.5R,P,=-0.7-0.5*1.15*0.5*330=-0.79V,由于I,C3, I,E3,， I,E1,I,E2,0.5 I,E3,，所以,：,I,E1,=I,E2,=0.5I,E3,=0.577,mA;,V,C1,=V,C2,=V,CC,-I,E1,*R,C,=12-0.577*10*1000=6.23V,理论计算,9/21/2024,10,动态分析,1.,双端输入、双端输出,:,有两个输出端,-,集电极,C1,和集电极,C2,。,差模电压增益,共模电压增益,共模抑制比：,输入阻抗：,输出阻抗：,理论计算,11,动态分析,2.,双端输入、单端输出：信号仅从集电极,C1,或,C2,对地输出。,差模电压增益：,共模电压增益：,共模抑制比：,输入阻抗：,输出阻抗：,理论计算,12,动态分析,3.,单端输入、双端输出,差模电压增益：,共模电压增益：,共模抑制比：,输入阻抗,输出阻抗：,理论计算,13,动态分析,4.,单端输入、单端输出,差模电压增益：,共模电压增益：,共模抑制比：,输入阻抗：,输出阻抗：,理论计算,14,1.,测量静态工作点：,连接电路：将输入端短路接地，接通直流电源；连接图,(,见下页,),；,调节电位器使双端输出电压为,0V,，也就是使,V,C1,=V,C2,；,测量静态工作点；,实验操作,15,连接电路,16,2.,测量差模放大倍数：,在一个输入端接入,0.1V,电压信号，在另一输入端接入,-0.1V,电压信号；连接图,(,见下页,),；,用万用表测量输出端电压：,实验操作,注：,A,VD1,=,（,VO1-VO1Q,）,/,（,Vi1-Vi2,）；,VO1Q,为,V1,集电极静态电压；,A,VD2,=,（,VO2-VO2Q,）,/,（,Vi1-Vi2,）；,VO2Q,为,V2,集电极静态电压；,17,注意：,由于,2R1,、,2R4,比较小，因此输入电压只要在界限后重新测量。,连接电路,18,3.,测量共模放大倍数：,将两输入端短路接到直流信号源；连接图,(,见下页,),；,用万用表测量输出端电压：,实验操作,注：,A,VC1,=,（,VO1-VO1Q,）,/Vi1,；,VO1Q,为,V1,集电极静态电压；,A,VC2,=,（,VO2-VO2Q,）,/Vi2,；,VO2Q,为,V2,集电极静态电压；,K,CMR,= A,VD,双,/A,VC,双,，,A,VD,双,为差模放大倍数，用以上测量数据。,19,注意：,由于,2R1,，比较小，因此输入电压只要在接线后重新测量。,连接电路,20,4.,单端输入电路的测量：,在一个输入端接入,0.1V,电压信号，另一端接地；用万用表测量测量输出电压；,在一个输入端接入,-0.1V,电压信号，另一端接地；用万用表测量输出端电压：,在一个输入端接入峰峰值为,50,毫伏，频率为,1KHZ,的正弦波交流信号，另一端接地；用示波器测量输出端电压波形。,实验操作,注：,A,VD1,=,（,VO1-VO1Q,）,/Vi1,；,VO1Q,为,V1,集电极静态电压；,A,VD2,=,（,VO2-VO2Q,）,/Vi1,；,VO2Q,为,V2,集电极静态电压；,在输入交流信号时，测量,VC1,和,VC2,之间电压应用示波器的,CH1-CH2,；,21,注意：由于,2R1,、,2R4,比较小，因此输入电压要在接线后重新测量、调整。,连接电路,单端输入直流信号,22,连接电路,信号发生器,单端输入交流信号,23,为使两个管工作在对称的状态，应调节,R,P,使,V,C1,和,V,C2,之间的电压为,0V,；为尽量满足这个要求，应用万用表的直流,200mV,档测量，使这个电压在十几毫伏以内，而不应用较大的量程测量。,由于实验箱上操作的空间较小，完成上述操作后应尽量避免触碰,R,P,，以免影响测量数据的准确性效果；,在接入直流信号时，应先粗调直流信号源，使其输出为所需要的数值，接到电路后应进行细调，也就是说保证输入到放大电路的输入信号是我们所需要的数值。,在进行电压增益计算时，切记输出电压为的当前测量值减去静态值才是由输入引起的变化。也就是,AVD1=(V,O1,-V,O1Q,)/V,Id,注意事项,24,什么是温度漂移？什么是零点漂移？引起它的主要原因有那些因素？其中最根本的是什么？抑制零点漂移的方法有哪些？,什么是差模信号？什么是共模信号？,什么是差模增益？什么是共模增益？什么是共模抑制比？,差动放大电路结构有什么特点？简述差动放大电路的功能；,差动放大电路的四种接法是什么？分析四种接法的差动放大电路中，输入电阻、输出电阻、差模放大倍数的变化；,调节差动放大器平衡状态时，使,Uo1,Uo2,应该用什么表测量？怎样测量才准确？,输入为交流信号时，如何测量双端输出,Uo,？,思考题,25,