《模拟电子技术实验》教学课件 差分放大器实验 主讲教师：凌涛 基础实验教学中心.

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1 《模拟电子技术实验》教学课件 差分放大器实验 主讲教师：凌涛 基础实验教学中心

2 一、实验目的 二、实验原理 三、实验内容 四、报告要求

3 一、实验目的 1. 加深对差动放大器性能及特点的理解。 2
一、实验目的 1.加深对差动放大器性能及特点的理解。 2.学习差动放大器静态工作点、差模电压放大倍数、共模电压放大倍数等主要性能指标的测试方法。

4 二、实验原理 差分：主要对两个输入信号的电压差值进行放大。 理想情况下，差分的输出完全独立与单个输入信号电平，且只与这两个信号差有关。 当两个输入一起同向改变时，就是“共模”。 差分变化称为正常模式。 较好的差分应具有很高的共模抑制比（CMRR） CMRR指对于正常信号的响应与对应相同幅度共模信号的响应之比。 CMRR通常用分贝表示 共模输入范围指在这个范围之内输入可以变化的电压。

5 二、实验原理 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。当开关K拨向左边时，构成典型的差动放大器。

6 二、实验原理 1、实验电路 ①直接耦合 ②用以放大极微小的直流信号或缓慢变化的交流信号
③ 用恒流源代替RE，可进一步提高放大器抑制共模信号的能力。 ④可有效抑制零点漂移 1、实验电路 当直流放大电路输入端不加信号时，由于温度、电源电压的变化或其他干扰而引起的各级工作点电位的缓慢变化，都会经过各级放大使末级输出电压偏离零值而上下摆动，这种现象称为零点漂移 图1 差分放大器实验电路 6

7 实验电路连接图 Rp

8 二、实验原理 2、差模特性 差模信号输入Uid ：两管输入端所加信号大小相等、极性相反。 差模电压增益Aud的测量： 输入差模信号为Uid，设差分放大器为单端输入-双端输出接法。用双踪示波器分别观察两输出端的信号，它们应是一对大小相等、极性相反的不失真正弦波。用毫伏表测量Uod1、Uod2的值，则差模电压增益为： 如果是单端输出，则 如果Uod1、Uod2不相等，说明放大器的参数不完全对称。若Uo1、Uo2相差较大，应重新调整静态工作点，使电路尽可能对称。

9 二、实验原理 3、共模特性 共模信号输入△Vic ：两管输入端所加信号大小相等、极性相同（如漂移电压、电源波动产生的干扰等）。
双端输出时，由于同时从两管的集电极输出，如果电路完全对称，则输出电压上△ Uc1≈ △ Uc2 ，共模电压增益为 Auc=0，说明差分放大器双端输出时，对零点漂移等共模干扰信号有很强的抑制能力。

10 二、实验原理 4、共模抑制比KCMR 反映差分放大器对共模信号的抑制能力。 定义为放大器差模信号电压增益Aud和共模信号电压增益Auc之比的绝对值，即： KCMR越大，说明差分放大器对共模信号的抑制力愈强，放大器的性能愈好。

11 调零电位器RP用来调节T1、T2管的静态工作点，使得输入信号Ui＝0时，双端输出电压UO＝0。RE为两管共用的发射极电阻， 它对差模信号无负反馈作用，因而不影响差模电压放大倍数，但对共模信号有较强的负反馈作用，故可以有效地抑制零漂，稳定静态工作点。 当开关K拨向右边时，构成具有恒流源的差动放大器。它用晶体管恒流源代替发射极电阻RE，可以进一步提高差动放大器抑制共模信号的能力。 差动放大器主要性能分析请参考教材。

12 三、实验内容 1.差动放大器静态工作点测试(直流参数） Ui=0，UB1=UB2=0,UE=-0.6V。
按图连接电路,开关K拨向左边,构成典型差动放大器。 静态工作点的估算 β= (3DG6典型值) Ui=0，UB1=UB2=0,UE=-0.6V。

13 (2) 测量静态工作点。零点调好以后，用直流电压表分别测量T1、T2管各极电位及射极电阻RE两端电压URE ，填入表中,并计算静态工作点值。
(1)调节放大器零点。信号源不接入,输入端A、B与地短接。接通±12V直流电源。直流电压表测量双端输出Uo=U01-U02=0，若不平衡，调节调零电位器Rp。 (2) 测量静态工作点。零点调好以后，用直流电压表分别测量T1、T2管各极电位及射极电阻RE两端电压URE ，填入表中,并计算静态工作点值。 表 静态工作点实验数据 测量值 UC1(V) UB1(V) UE1(V) UC2(V) UB2(V) UE2(V) URE(V) 间接 IC1(mA) IC2(mA) IB1(mA) IB2(mA) IE(mA)

14 Rp

15 2.测量差模电压放大倍数Ad 本实验只测量单端输入、单端输出方式的差模电压增益Ad1,再计算出双端输出的差模电压增益Ad。
(1) 断开直流电源±12V，将函数信号发生器的输出端接放大器输入A端(确认A端与地断开)，地线接放大器输入B端，这时电路构成单端输入方式。 (2) 信号源电压旋钮旋至零，调节输入信号频率f=1KHz正弦信号，将示波器接入差放输出端（集电极C1或C2与地之间）。

16 交流参数测试方法 B点接实验箱的地

17 (3) 接通±12V直流电源，逐步增大输入电压Ui(约100mV)，在输出波形不失真情况下，用示波器观察Ui、UC1、UC2之间的相位关系,同时用交流毫伏表测Ui、UC1、UC2、Uo，并计算差模电压放大倍数,将测量数据记入表3.2中。 双端输出：RP在中心位置时 单端输出：

18 Ui 100mV 1V UC1 UC2 Ad1= UC1/ Ui / Ad= UO/ Ui AC1= UC1/ Ui AC= UO/ Ui
表 典型差动放大电路 恒流源差动放大电路（选做) 单端输入 共模输入 Ui 100mV 1V UC1 UC2 Ad1= UC1/ Ui / Ad= UO/ Ui AC1= UC1/ Ui AC= UO/ Ui CMRR

19 3.测量共模电压放大倍数Ac 单端输出，则有：
(1) 将放大器输入端A、B(确认B不接地)短接，将函数信号发生器的输出端接A端与地之间，这时电路构成共模输入方式。 (2) 调节输入正弦信号f=1KHz、Ui=1V，在输出波形不失真的情况下，观察Ui、UC1、UC2之间的相位关系,用交流毫伏表测Ui、UC1、UC2、Uo(间接获得或直接测量？)，计算共模电压放大倍数,将数据记入表6-2中. 双端输出，在理想情况下： 单端输出，则有：

20 Ui 100mV 1V UC1 UC2 Ad1= UC1/ Ui / Ad= UO/ Ui AC1= UC1/ Ui AC= UO/ Ui
表 典型差动放大电路 恒流源差动放大电路（选做) 单端输入 共模输入 Ui 100mV 1V UC1 UC2 Ad1= UC1/ Ui / Ad= UO/ Ui AC1= UC1/ Ui AC= UO/ Ui CMRR

21 (3)共模抑制比计算 共模抑制比CMRR表征差动放大电路放大差模信号和抑制共模信号的能力。其定义为放大电路对差模信号的放大倍数Ad和对共模信号放大倍数Ac之比即:
或用对数形式表示: 4.具有恒流源的差动放大电路性能测试 将电路中开关K拨向右边，构成具有恒流源的差动放大器。重复上述内容要求，将测量数据填入表中。

22 Ui 100mV 1V UC1 UC2 Ad1= UC1/ Ui / Ad= UO/ Ui AC1= UC1/ Ui AC= UO/ Ui
表 典型差动放大电路 恒流源差动放大电路（选做) 单端输入 共模输入 Ui 100mV 1V UC1 UC2 Ad1= UC1/ Ui / Ad= UO/ Ui AC1= UC1/ Ui AC= UO/ Ui CMRR

23 实验中的要求及注意事项 1.测输出电压UO时，可用交流毫伏表测对地电压UC1、UC2 间接获得，也可直接测量(交流毫伏表一定要浮地)输出两端电压。 2.静态测量时，地线要接在模拟箱直流稳压电源地的端子上。 3.正确使用交流毫伏表、信号源、示波器，并能正确读数。示波器置于 “CHOP”，以便同时观察两路信号波形。

24 四、实验报告要求 1.整理实验数据，完成实验报告。 2.比较Ui、UC1、UC2之间的相位关系。 3.根据实验结果，总结电阻RE和恒流源的作用。 4.交流输入时，为什么不能用毫伏表直接测量双端输出的Uo值，而必须先测量UC1和UC2 ，再经计算得到Uo ？