实验四：电子实做实验(差分放大器)

实验四阶放大器实验1.实验目的(1)熟悉差动放大器的工程估计，掌握差动放大器静态工作点的调整和测试方法。(2)加深对差动放大器性能特性的理解。(3)掌握差分放大器性能指数测试方法。实验设备和设备(1)双轨道示波器(2)双直流电源(3)函数信号发生器(4)数字多用表(5)双晶体管毫伏表实验电路图图1-1差分放大器图1-1，开关K2以“恒定电阻”连接时，实验电路是长尾差分放大器。开关K2被跳接到“恒定管”时，实验电路是具有恒流源的差动放大器。4.知识准备(1)复习微分放大器的理论知识。(2)基于理论知识，对实验电路的静态工作点、电压放大等性能指标进行工程估算。5.实验原理(1)基本原理差动放大器是有效抑制零漂移的特殊直接耦合放大器。其基本性能是放大差分模式信号，抑制共模信号。常用共模抑制比表征差动放大器的共模信号抑制能力；正常流动阻力的增加可以提高共模抑制比。但是，正常流阻不能太大，因此用恒流源替代正常流阻，进一步提高了共模抑制比。差动放大器得电路两侧组件完全对称。也就是说，两个管模型相同，特性相同，每个相应的电阻值相同。但实际上，组件总是不匹配，导致偏移漂移。为了消除偏移漂移，实验电路已经使用过零电路来调节电路的对称性；同时，在零位调节电路中引入了负反馈，使电路以牺牲增益扩大了线性范围。差动放大器有四种连接方式：双端输入、双端输入单端输出、单端输入单端输出、单端输入双端输出。实验电路使用单个纵断面输入单个纵断面输出连接。(2)调整静态工作点实验电路调整电位器Rp，使两个晶体管的集电极电压相等，从而调节电路的对称性，完成电路的零位调整。(3)测量静态工作点静态工作点通过测量晶体管每个电极对接地直流电压VBQ、VEQ和VCQ来计算VCEQ和VBEQ。直流电流通常通过间接测量来测量。也就是说，使用直流电压转换直流电流。这样可以防止电路发生变化，同时操作也很简单。(4)电压放大测量差动放大器有两种操作模式：差动模式和共模模式，所以电压倍率有两种：差模电压倍率和共模电压倍率。在差分模式操作模式下，如果差分模式输出端子Uod1是逆相输出端子，Uod2是同相输出端子，则差分模式电压倍率为：在共同模式操作模式下，如果共同模式输出端子uo1、Uoc2都是逆输出端子，则共同模式电压比例为：与KCMR相比，电路的共同模式抑制如下：或者(5)输入电阻测量差分放大器差分模式输入电阻Ri远远小于测量设备的内部电阻，因此测试使用图1-2所示的测试方法。通过在信号源和电路输入端之间连接电阻r，将小输入电流Ii转换为电压来测量。如果输出波形没有扭曲，并且通过输入信号Ui测量Us和Ui，则输入电阻为：图1-3输出电阻测量原理图图1-2输入电阻测量原理图只能证明测量误差最低。相同电阻r的准确度直接影响测量的准确度，电阻r不能太大。否则，很容易发生干涉。得到小的也不好。否则容易产生大的测量错误。因此，为了减少测量误差，电阻r必须与r、Ri和r-Ri一起选择精密的电阻。(6)输出电阻测量差分放大器差分模式单端输出的输出电阻Ro测量使用图1-3所示的测试方法。开关k打开时测量Uo，开关k关闭时测量uil，输出电阻为：只能证明测量误差最低。同时，电阻RL的准确度直接影响测量准确度，因此电阻RL必须选择精密电阻，RL和Ro必须选择一个级别，RL-Ro以减少测量误差。(7)差分模式传输特性测量差分模式传输特性是指差分放大器输入差分模式信号时，输出电流Ic根据输入电压Uid变化的规律。确定电路后，输出电流-Ic1(-Ic2)将改变为与Uc1(Uc2)相同的方式，并且测量电压比测量电流更方便，因此可以使用示波器测量差分模式传输特性曲线。差分放大器的差分模式单端输出特性曲线如图1-4所示，差分模式双端输出特性曲线如图1-5所示。图1-4微分模式单端输出传输特性曲线图1-5微分模式双端输出传输特性曲线实验内容和阶段(1)电路实验室图1-1按下环绕电路。注意晶体管针脚、电位器的正确连接。通电前检查是否有错误。(2)直流操作点调整将直流电源的所有输出调节到6V，以便正确访问实验电路(注意正负电源连接)。关闭K1使输入信号接地。在K2中，在固定电阻和固定管位置分别调整电位器Rp，以使晶体管VT1和VT2的收集器电压相同。晶体管VBQ、VEQ、VCQ测量；测量。将测试值记录在表1-1中，以计算相关数据。表1-1静态工作点测试测试条件电路类型管道编号测试数据计算数据VBQ(V)VCQ(V)VEQ(V)VBEQ(V)VCEQ(V)ICQ(mA)VCQ1=VCQ2抗逆VT1VT2肛管VT1VT2测试微分模式电压放大打开K1，使电路进入微分模式输入状态。输入正弦信号(f=1KHz，Ui=50mv)，在输出波形不失真的情况下，将K2放置在恒定电阻和恒定管两个位置时，测量输出电压Uod1的Uod2，并将测试值写入表1-2，以计算相关数据。观察并记录输入信号Ui和输出信号Uod1、Uod2之间的相位关系，以绘制相应的波形。共模电压放大试验关闭K1，使电路进入公用模式输入状态。输入正弦信号(f=1KHz，Ui=300mv)，然后测量输出电压Uoc1的Uoc2，以确保输出波形不失真，K2位于固定电阻和固定管两个位置值记录在表1-3中，以计算相关数据。观察并记录输入信号Ui和输出信号Uoc1、Uoc2的相位关系，以绘制相应的波形。表1-2测试差分模式电压放大测试条件电路类型测试数据计算数据F(KHz)Ui(mV)Uod1(mV)Uod2(mV)Aud1Aud2AudVCQ1=VCQ2抗逆肛管表1-3共同模式电压放大测试测试条件电路类型测试数据计算数据F(KHz)Ui(mV)Uoc1(mV)Uoc2(mV)Auc1Auc2AucKCMRVCQ1=VCQ2抗逆肛管测试微分模式输入电阻打开K1，将K2放置在固定的电阻位置。在信号源Us和输入Ui之间串接R=2K的电阻。输入正弦信号(f=1KHz，Ui=50mv)，在输出波形未失真的情况下测量信号源电压US，并将测试值写入表1-4以计算输入电阻ri；测试完成后，恢复回路。表1-4测试差分模式输入电阻测试条件电路类型测试数据计算数据R (k)F(KHz)Ui(mV)Us(mV)Ri (k)VCQ1=VCQ2抗逆微分模式单端输出电阻测试打开K1，将K2放置在固定的电阻位置。输入正弦信号(f=1KHz，Ui=50mv)的输出电压UoL，以测量空载(RL未以原始电路形式连接)的输出电压Uo和空载(RL=3K在VT1晶体管收集器和电路纸之间)，测试值在表1-5中输出电阻ro计算；测试完成后，恢复回路。表1-5测试差分模式单端输出电阻测试条件电路类型测试数据计算数据RLF(KHz)Ui(mV)Uo(mV)Ro (k)VCQ1=VCQ2抗逆微分模式传输特性测试打开K1，使电路进入微分模式输入状态。要使用示波器的X-Y操作模式观察输入信号和输出信号之间的相对关系(即传输特性曲线)，请输入正弦信号(f=1KHz)。逐渐增加输入信号，以便观察整个传输特性曲线。在曲线上测试静态工作点VCQ、线性范围、微分模式电压增益等性能指标，并与预测试数据进行比较。观察差动放大电路的线性工作区、非线性工作区和微分模式限制区。观察并记录微分模式传输特性曲线。实验报告要求(1)整理实验数据，填写相关表格；绘制相应的波形和微分模式传输特性曲线。(2)将测试数据与估算值进行比较，分析错误原因。3)把