差動放大電路
實驗目的
1、加深對差動放大電路工作原理及特點的理解,了解零點漂移產生的原因與抑制零漂的方式。
2、學習差動放大電路的測試方法。
實驗原理簡述
差動放大電路在直流放大中零點漂移很小,它常用作多級直流放大電路的前置級,用以放大微弱的直流信號或交流信號。
1、電路特點:
圖9-1差動放大電路
圖9-1為典型的差動放大電路。放大電路兩邊對稱,兩晶體管型號、特性一致,各對應電阻阻值相同,RE為公共的發射極電阻,Rp為調零電位器,因電路兩邊實際組成時不可能完全對稱,因此靜態時可能兩端直流電壓不為零,調RE可使放大電路在輸入為零時輸出電壓也為零。
2、電壓放大倍數:
對于差動放大電路來說,兩個輸入端輸入極性相反、幅值相同的輸入信號為差模信號,也就是要放大的有用的信號,同時輸入一對同極性、同幅值的輸入信號為共模信號,如零點漂移、工頻電源干擾就是這種信號。
1)對于差模信號,圖9-1的單管交流電路及其等效電路如圖9-2所示。
而極性相反的兩組電壓輸入到差動放大管兩側,令每側的放大倍數為A1,則:
即:這種兩管差動式放大電路和基本單管電路的放大倍數相同。對于單端輸出的放大倍數
將是單管交流放大電路的一半。
a 單管交流電路 b 單管等效電路
圖9-2差模輸入時差動放大電路工作狀態
2)對于共模信號,圖9-1的單管交流電路及其等效電路,如圖9-3
可見差動放大電路電壓放大倍數與對應的單管電路的電壓放大倍數相同,共模反饋電路RE僅對共模信號起負反饋作用(RE與AC成反比),對差模信號不產生影響(Ad與RE無關)。
實驗器材
1、雙路可調直流穩壓電源 (0-30V) 一臺
2、函數信號發生器 臺
3、交流毫伏表 一臺
4、萬用表 一只
5、直流信號源裝置 一個
6、實驗板 一塊
實驗內容
本實驗電路原理圖如圖9-4所示:
1、對照實驗電路原理圖,待檢查實驗板無誤后接上電源,調穩壓電源使UCC =12V,UEE= -9V。
2、測量靜態工作點:
將輸入端短路并接地,調節Rp使Uo=0V,分別測兩管對地電位記錄于表9-1中。
表 9-1
對地電位 |
UC1 |
UC2 |
UE1 |
UBE1 |
UE2 |
UBE2 |
UB1 (計算) |
UB2 (計算) |
備注 |
測量值 |
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UB=UE +UBE |
3、測量差模電路電壓放大倍數(做法要求見實驗數據表格)。
1)在輸入端分別加入直流差模信號Uid=±0.2V(由直流低電壓與電位器組成直流小信號電源),測量單端電壓Uod1、Uod2 及雙端輸出電壓Uod 。計算其電壓放大倍數Ad1、Ad2及Ad。
2)輸入低頻小信號電壓(正弦交流)Ui=0.3V,f=100Hz,分別測量單端及雙端輸出電壓。
4、測量共模電壓放大倍數
將輸入端短接為一端,與地之間加入+0.1V直流為共模信號Uic,測量單端輸出電壓Uoc1、Uoc2,及雙端共模電壓Uoc。
5、定性了解溫度變化引起的零漂現象:
首先調零,接線及方法同測量靜態工作點時調零相同,然后手持已加熱的電烙鐵置于兩管等距的空間同時加熱(時間不宜太長)觀察單端及雙端輸出電壓變化情況。
思考題
1、在調節電路平衡過程中,若把P點向T2側滑動時,兩管集電極電位如何變化?
2、圖9-1中RE的提高受什么限制?如何解決?畫出相應的電路圖。
3、Ad1與A1有什么區別?
作業
1、整理實驗數據并填入表格,計算有關量。
2、由電路估算靜態工作點及差模電壓放大倍數并與實測值相比較。
3、總結差動放大電路的特點。
注:Ad為雙端輸出電壓放大倍數;Ad1 、Ad2 為單端輸出電壓放大倍數。
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