1、 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation實驗四實驗四 差動放大器差動放大器 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation1加深對差動放大器性能及特點的理解。加深對差動放大器性能及特點的理解。2學習差動放大器主要性能指標的測試方法。學習差動放大器主要性能指標的測試方法。實驗目的實驗目的 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation1直流穩壓電源直流穩壓電源 2直流信號源直流信號

2、源 3萬用表萬用表 4差動放大器模塊差動放大器模塊實驗設備與器件實驗設備與器件 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation1實驗電路實驗電路圖圖1-6-1 差動放大器實驗電路差動放大器實驗電路實驗原理實驗原理 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation當開關當開關K撥向位置撥向位置“1”時，構成典型的差動放大器。時，構成典型的差動放大器。調零電位器調零電位器RW用來調節用來調節T1、T2管的靜態工作點，使得管的靜態工作點，使得當輸入信號當輸入信號V

3、s0時，雙端輸出電壓時，雙端輸出電壓Vo0。Re為兩為兩管共用的發射極電阻，它對差模信號無負反饋作用，管共用的發射極電阻，它對差模信號無負反饋作用，因而不影響差模電壓放大倍數，但對共模信號有較強因而不影響差模電壓放大倍數，但對共模信號有較強的負的負反饋作用，故可以有效地抑制零點漂移，穩反饋作用，故可以有效地抑制零點漂移，穩定靜態工作點。定靜態工作點。當開關當開關K撥向位置撥向位置“2”時，構成具有恒流源的差動時，構成具有恒流源的差動放大器，它用晶體管恒流源代替發射極電阻，可以進放大器，它用晶體管恒流源代替發射極電阻，可以進一步提高差動放大器抑制共模信號的能力。一步提高差動放大器抑制共模信號的能

4、力。 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation2靜態工作點的估算靜態工作點的估算 K撥向位置撥向位置“1”構成典型差動放大電路時：構成典型差動放大電路時： )221)(1 (1121ewsBEEEBBRRRVVII1121)1 (BCCIIIsBBEcCCCCECERIVRIVVV111121 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and AutomationK撥向位置撥向位置“2”構成恒流源差動放大電路時：構成恒流源差動放大電路時：3321233)(eBEEECCEC

5、RVVVRRRII32121CCCIII11211CBBIIIsBBEcCCCCECERIVRIVVV111121 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation111EBBEVVV222EBBEVVV實驗中，可在靜態（輸入信號端實驗中，可在靜態（輸入信號端A、B短接）時測得短接）時測得T1、T2的各極電位，然后由下列公式計算出靜態工作的各極電位，然后由下列公式計算出靜態工作點的各個參數：點的各個參數：K撥向位置撥向位置“1”構成典型差動放大電路時：構成典型差動放大電路時：K撥向位置撥向位置“2”構成恒流源差動放大電路時：構

6、成恒流源差動放大電路時：111ECCEVVV222ECCEVVV111CCCCCRVVI222CCCCCRVVIeRRRVIee3333eRECRVIIe 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation3.動態性能指標動態性能指標（1）差模電壓放大倍數和共模電壓放大倍數差模電壓放大倍數和共模電壓放大倍數 當輸入差模信號時，若差動放大器的射極電阻當輸入差模信號時，若差動放大器的射極電阻Re 足夠足夠大，或采用恒流源電路時，差模電壓放大倍數大，或采用恒流源電路時，差模電壓放大倍數AVD 由由輸出端方式決定，與輸入方式無關。輸出端

7、方式決定，與輸入方式無關。考慮考慮 Re = ，RW在中心位置時在中心位置時雙端輸出：雙端輸出：單端輸出：單端輸出：besCwbesCsDoDvDrRRRrRRVVA111)1 (21vDsDovDAVVA2111vDsDovDAVVA2122 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation 實驗中，差動放大器的輸入信號可采用直流信號也實驗中，差動放大器的輸入信號可采用直流信號也可用交流信號。可用交流信號。當采用直流信號當采用直流信號VSD 作為輸入信號時，差動放大器的作為輸入信號時，差動放大器的差模電壓放大倍數可以由差模電

8、壓放大倍數可以由 VSD 作用下的輸出電壓作用下的輸出電壓 VO1 (T1集電極對地電壓集電極對地電壓)、 VO2(T2集電極對地電壓集電極對地電壓)和雙和雙端輸出電壓端輸出電壓 VOD 計算求出：計算求出：式中式中，VC1、VC2 為為T1、T2管集電極的靜態電位值。管集電極的靜態電位值。SDCOVDVVVA111SDCOVDVVVA222SDODVDVVA 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation 當輸入共模信號時當輸入共模信號時 若為雙端輸出，在理想情況下有若為雙端輸出，在理想情況下有 實際上由于元件不可能完全對

9、稱，因此實際上由于元件不可能完全對稱，因此 Avc 也不會絕也不會絕對等于零。對等于零。 若為單端輸出，則有若為單端輸出，則有0sCoCvCVVAeCewbesCsCoCvCvCRRRRrRRVVAA2)221)(1 (121 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation 實驗中，當采用直流共模信號實驗中，當采用直流共模信號VSC 作為差動電路的輸作為差動電路的輸入信號時，差動放大器的共模電壓放大倍數可以由入信號時，差動放大器的共模電壓放大倍數可以由 VSC 作用下的輸出電壓作用下的輸出電壓VOC1(T1集電極對地電壓集電

10、極對地電壓)、 VOC2 (T2集電極對地電壓集電極對地電壓)和雙端輸出電壓和雙端輸出電壓VOC計算計算 求出：求出： 式中式中，VC1、VC2 為為T1、T2管集電極的靜態電位值。管集電極的靜態電位值。SCCOCVCVVVA111SCCOCVCVVVA222SCOCVCVVA 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation、(2)共模抑制比共模抑制比vCvDCMRAAKvCvDCMRAAKlog20 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation1復習教

11、材中有關差動放大器的相關內容，復習教材中有關差動放大器的相關內容，理解如圖理解如圖1-6-1所示差動放大器的工作原理。所示差動放大器的工作原理。2根據實驗電路參數，估算典型差動放大器根據實驗電路參數，估算典型差動放大器和具有恒流源的差動放大器的靜態工作點及各項和具有恒流源的差動放大器的靜態工作點及各項動態性能指標。（取動態性能指標。（取 ） 5021預習要求預習要求 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation1測量典型差動放大器測量典型差動放大器連接實驗電路如圖連接實驗電路如圖1-6-1所示，開關所示，開關K撥向位置撥向

12、位置“1”，構成典型差動放大器。構成典型差動放大器。(1) 靜態工作點的調節和測量靜態工作點的調節和測量oV實驗內容實驗內容 差動放大器調零差動放大器調零接通接通12V直流電源，信號源直流電源，信號源不接入，即將放大器輸入端不接入，即將放大器輸入端A和和B短接，用直流電壓表測量短接，用直流電壓表測量輸出電壓輸出電壓VO，調節調零電位，調節調零電位器器RW，使，使 VO 0( 以下保持以下保持RW不變不變)。 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and AutomationoV 測量靜態工作點測量靜態工作點用直流電壓表測量用直流電壓表測量T1和

13、和T2管各電極的電位及射極電阻管各電極的電位及射極電阻 Re 兩端兩端的電壓的電壓VRe，計算相應靜態工作點，填入表，計算相應靜態工作點，填入表1-6-1中。中。 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation(2) 測量差模電壓放大倍數測量差模電壓放大倍數雙端輸入雙端輸入單端輸出、雙端輸出組態單端輸出、雙端輸出組態在輸入端在輸入端A、B之間，分別加直流差模信號之間，分別加直流差模信號VS1=50mV和和 VS2=-50mV(VSD=VS1- VS2=+0.1V )，用直流電壓表分別測量單端輸出，用直流電壓表分別測量單端輸出

14、電壓電壓VO1、 VO2 和雙端輸出電壓和雙端輸出電壓 VOD (注意電壓極性注意電壓極性)，填入表，填入表1-6-2中。中。再再在輸入端在輸入端A、B之間，分別加直流差模信號之間，分別加直流差模信號VS1=-50mV和和 VS2=50mV(VSD=VS1- VS2=-0.1V )，用直流電壓表分別測量單端，用直流電壓表分別測量單端輸出電壓輸出電壓VO1、 VO2 和雙端輸出電壓和雙端輸出電壓 VOD ，并計算這兩種輸入并計算這兩種輸入情況下的情況下的 AVD1、 AVD2和和AVD，填入表，填入表1-6-2中。中。 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engine

15、ering and Automation 單端輸入單端輸入單端輸出、雙端輸出組態單端輸出、雙端輸出組態用導線將用導線將B端接地端接地(VS2 =0)，在，在A和地之間分別加和地之間分別加直流差模信號直流差模信號VSD=VS1= 0.1V ，分別測量單端輸出電，分別測量單端輸出電壓壓 VO1、 VO2 和雙端輸出電壓和雙端輸出電壓 VOD ，并計算，并計算 AVD1、 AVD2和和AVD ，填入表，填入表1-6-3中。中。 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation(3) 測量共模電壓放大倍數測量共模電壓放大倍數將將A、B

16、端相連，在端相連，在A和地之間分別加直流共模信號和地之間分別加直流共模信號 VS1=VS1=VSC= 0.1V ，用直流電壓表分別測量單端輸，用直流電壓表分別測量單端輸出電壓出電壓 VOC1、 VOC2 和雙端輸出電壓和雙端輸出電壓 VOC ，并計算共模放，并計算共模放大倍數大倍數 AVC1、 AVC2和和AVC ，填入表，填入表1-6-4中。中。 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation(4) 計算單端和雙端輸入時的共模抑制比計算單端和雙端輸入時的共模抑制比CMRK111VCVDCMRAAK222VCVDCMRAAK

17、VCVDCMRAAK 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation2測量具有恒流源的差動放大器測量具有恒流源的差動放大器將圖將圖1-6-1所示電路中的開關所示電路中的開關K撥向位置撥向位置“2”，構成，構成具有恒流源的差動放大電路。重復實驗內容具有恒流源的差動放大電路。重復實驗內容1的要的要求，將數據分別記入表求，將數據分別記入表1-6-5、表、表1-6-6、表、表1-6-7和和表表1-6-8中。中。 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation 電氣

18、工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation111VCVDCMRAAK222VCVDCMRAAK最后，計算單端和雙端輸入時的共模抑制比：最后，計算單端和雙端輸入時的共模抑制比：VCVDCMRAAK 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation1簡述如圖簡述如圖1-6-1所示實驗電路的工作原理。所示實驗電路的工作原理。2列表整理實驗數據，比較實驗結果和理論估算列表整理實驗數據，比較實驗結果和理論估算值，分析誤差原因。值，分析誤差原因。 3 根據實驗結果，總結電阻根據實驗結果，總結電阻Re和恒流源的作用。和恒流源的作用。實驗報告要求實驗報告要求 電氣工程與自動化學院College of Electrical Engineering and Automation1. 為什么要對差動放大器進行調零？調零時能否為什么要對差動放大器進行調零？調零時能否用晶體管毫伏表來測量的值用晶體管毫伏表來測量的