差动放大电路实验--模拟电路实验箱

一、实验目的
1、熟悉差动放大器工作原理。
2、掌握差动放大器的基本测试方法。
二、实验原理
差分放大电路是采用两个对称的单管放大电路组成的，如图7-1所示，它具有较大的抑制零点漂移的能力。当静态时，由于电路对称，两管的集电流相等，管压降也相等，所以总的输出变化电压。当有信号输入时，因每个均压电阻R相等，所以在两个晶体管BG1和BG2的基极是加入两个大小相等方向相反的差模信号电压即：
放大器总输出电压的变化ΔV₀=ΔV₀₁-ΔV₀₂
因为

其中A_V1、A_V2为B_G1、B_G2组成单管放大器的放大倍数
所以
当电路完全对称时，A_V1 = A_V2
则
即=
由此可见差分放大器的放大倍数与单管放大器相同。
实际上要求电路参数完全对称是不可能的，实际中我们采用了图7-1电路，图中T₃的用来作恒流源，使其集电极电流I_C3基本上不随V_CE3而变。其抑制零漂的作用原理，假设温度升高，静态电流I_C1、I_C2都增大。I_C3增大，引起R_C1上压降增大，但是V_B3固定不变的，于是迫使V_BE3下降，随着V_BE3下降，并抑制了I_C3的增大，因为，同样，I_C1和I_C2也受到抑制，这就达到了抑制零漂的目的。
为了表征差分放大器对共模信号的抑制能力，引入共模抑制比CMRR，其定义为放大器对差模信号的放大倍数A_d与其模信号的放大倍数A_C之比值。

三、实验仪器
1、双踪示波器                
2、数字万用表
3、信号源                    
4、差分放大模块
四、预习要求
1、计算图7-1的静态工作点(设r_bc=3K，β=100)及电压放大倍数。
2、在图7-1基础上画出单端输入和共模输入的电路。
五、实验内容及步骤
实验电路如图7-1所示

图7-1差动放大原理图
1、测量静态工作点。
(1)调零
将输入端短路并接地，接通直流电源，调节电位器R_P1使双端输出电压V₀=0。
(2)测量静态工作点：测量V₁、V₂、V₃各极对地电压填入表7-1中。
表7-1   

对地电压	Vc1	Vb1	Ve1	Vc2	Vb2	Ve2	Vc3	Vb3	Ve3
测量值（V）

2、测量差模电压放大倍数。
在输入端加入直流电压信号V_id = 士0.1V按表7-2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。注意先调好DC信号的OUT1和OUT2，使其分别为+0.1V和-0.1V再接入V_i1和V_i2。
3、测量共模电压放大倍数。
将输入端b1、b2短接，接到信号源的输入端，信号源另一端接地。DC信号分先后接OUTl和OUT2，分别测量并填入表7-2。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CMRR=。
表7-2

测量及计算值   输入信号Vi

差模输入

共模输入

共模抑制比

测量值（V）

计算值（V）

测量值（V）

计算值（V）

计算值

VC1

VC2

VC

Ad1

Ad2

Ad

VC1

VC2

VC

AC1

AC2

AC

CMRR

+0.1V

-0.1V

4、在实验板上组成单端输入的差放电路进行下列实验。
(1)在图7-1中将b2接地，组成单端输入差动放大器，从b1端输入直流信号V_i=±0.Lv，测量单端及双端输出，填表7-3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电压放大倍数进行比较。
表7-3

测量及计算值 输入信号	电压值			放大倍数（AV）
	VC1	VC2	VO
直流+0.1V
直流-0.1V
正弦信号（50mV、1KHz）

(2) 从b1端加入正弦交流信号V_i=0.05V，f=1000Hz分别测量、记录单端及双端输出电压。填入表7-3计算单端及双端的差模放大倍数。
(注意：输入交流信号时，用示波器监视V_C1、V_C2波形，若有失真现象时，可减小输入电压值，使V_C1、V_C2都不失真为止)。
六、实验报告
1、根据实测数据计算图7-1电路的静态工作点，与预习计算结果相比较。
2、整理实验数据，计算各种接法的A_d，并与理论计算值相比较。
3、计算实验步骤3中Ac和CMRR值。
4、总结差动电路的性能和特点。