还剩2页未读,继续阅读
文本内容:
差动放大电路试验报告严宇杰141242069匡亚明学院.试验目的1进一步熟识差动放大器的工作原理;2把握测量差动放大器的方法.试验仪器双踪示波器、信号发生器、数字多用表、沟通毫伏表.预习内容1差动放大器的工作原理性能2依据图
3.1画出单端输入、双端输出的差动放大器电路图.试验内容试验电路如图
3.1它是具有恒流源的差动放大电路在输入端,幅值大小相等,相位相反的信号称为差模信号;幅值大小相等,相位相同的干扰称为共模干扰差动放大器由两个对称的基本共射放大电路组成,放射极负载是一晶体管恒流源若电路完全对称,对于差模信号,若Q1的集电极电流增加,则Q2的集电极电流肯定削减,增加与削减之和为零,Q3和Re3等效于短路,Q1Q2的放射极等效于无负载,差模信号被放大对于共模信号,若Q1的集电极电流增加,则Q2的集电极电流肯定增加,两者增加的量相等,QI、Q2的放射极等效于分别接了两倍的恒流源等效电阻,强放射极负反馈使共射放大器对共模干扰起强衰减作用,共模信号被衰减从而使差动放大器有较强的抑制共模干扰的力量调零电位器Rp用来调整T1T2管的静态工作点,盼望输入信号Vi=0时使双端输出电压Vo=
0.差动放大器常被用作前置放大器前置放大器的信号源往往是高内阻电压源,这就要求前置放大器有高输入电阻,这样才能接受到信号有的共模干扰也是高内阻电压源,例如在使用50Hz工频电源的地方,50Hz工频干扰源就是高内阻电压源若放大器的输入电阻很高放大器在接受信号的同时,也收到了共模干扰于是人们盼望只放大差模信号,不放大共模信号的放大器,这就是差动放大器运算放大器的输入级大都为差动放大器,输入电阻都很大,例如LF353的输入电阻约为IO%量级,0P07的输入电阻约为IO,量级本试验电路在两个输入端分别接了510电阻,使差动放大器的输入电阻下降至略小于这一数值,这是很小的输入电阻其缘由是,本试验电路用分列元件组成,电路中对称元件的数值并不是完全相等;其集电极为电阻负载,而不是恒流源负载;其放射极为恒流源负载而不是镜像电流源负载,所以本试验电路的共模抑制比并不高若本试验电路在输入端不接510Q电阻,其输入电阻将较大,而共模抑制比不够高,试验环境中存在的高内阻共模干扰将进入输入端那么输出端的共模干扰将较大,以致使验证差动放大器特性的试验难以进行由于试验中所用信号源都为低输出电阻信号源,所以输入端接上510电阻后几乎不影响试验电炉接受来自信号源的信号,而高内阻共模干扰因试验电路输入电阻大大下降而基本上被拒之输入端外,从而使得输出端的共模干扰很小,试验得以顺当进行输入端接510电阻并不转变差动放大器的共模抑制比由此可见,在可以降低差动放大器输入电阻时,降低差动放大器输入电阻,可提高差动放大器的抗高内阻共模干扰的力量试验这弱的到老师的同意,可去掉试验电炉中的两个510欧电阻,再做试验就会发觉,试验电路输出端的共模干扰明显增加1静态工作点的调整与测量将两个输入端V」、Vi2接地,调整电位器Rp使V0=Vc2测量并填写下表由于元件参数的离散,有的试验电路可能只能调到大致相等静态调整的越对称,该差动放大器的共模抑制比就越高测量中应留意两点,一是全部的电压值都是对“地”测量值二是应使测量的值有三位以上的有效数字静态工作点调整由以上数据可得沟通放大倍数p为:2测量双端输入差模电压放大倍数在试验箱上调整DC信号源,使得OUT1大约为
0.1VOUT2大约为-
0.1V然后分别接至VhVi2再调整,使得OUT1为
0.1VOUT2为-
0.1V测量,计算并填写下表双端输入差模电压放大倍数这样做的缘由是,试验电路的输入端对地有510欧的电阻,试验箱上的可变直流电压源是用1k的可变电阻对5V、
0.5V直流电压分压实现的,即直流电压信号源内阻于试验电路输入电阻大小可比直流电压信号源接负载使得电压将明显小于未接负载时的电压,所以必需将直流电压信号源于试验电炉连接后,再把输入电压调到所需要的电压值这里,双端输入差模电压单端输出的差模放大倍数应用下式计算4031-33差模放大倍数试验值与仿真值误差为E=上——xlOO%=22%33差模放大倍数的理论值可由以下公式计算为二2二々=—你g=一
52.7・・.4=-
105.42%++噜乙其中rhe]=200+1+£26加4/IE=
4.788履13测量双端输入共模抑制比CMRR将两个输入端接在一起,然后依次与OUT
1、OUT2相连,记共模输入为Vic测量、计算并填写下表若电路完全对称,则Vc「Vc2=V0二0试验电路一般并不完全对称,若测量值有四位有效数字,则V不应等于
0.这里双端输入共模电压单端输出的共模放大倍数应用下式计算建议CMRR用dB表示测量双端输入共模抑制比CMRR由于抱负状态下二『02正如仿真所得,所以共模放大倍数A理论值为,因此共模抑制比CMRR理论值为无穷事实上,电路不行能完全对称,因此,共模输入时放大器的可不等于0因而AC也不等0只不过共模放大倍数很小而己共模输入时,两管电流同时增大或减小,Re3上的电压降也随之增大或减小,Re3起着负反馈作用由此可见,Re3对共模信号起抑制作用;Re3越大,抑制作用越强晶体管因温度、电源电压等变化所引起的工作点变化,在差动放大器中相当于共模信号,因此,差动放大器大大抑制了温度、电源电压等变化对工作点的影响4测量单端输入差模电压放大倍数将Vi2接地,Vh分别于OUT
1、OUT2相连,然后再接入f=lKHz有效值为50mV的正弦信号,测量计算并填写下表若输入正弦信号,在输出端V、VC2的相位相反,所以双端输出V的模是它们两个模的和,而不是差单端输入差模电压放大倍数仿真如下:4209-3306+
0.1:石=~x100%=
27.3%
33.06八1l
42.12—
34.101八八八/cc-n/-O.l:E=x100%=
23.5%
34.10424-3084zhengxianE=—-x100%=
37.5%
30.84单端输入的差模放大倍数理论上应当与双端输入的相近,因此其理论值也是-
105.
45.思索题
(1)试验箱上的双端输入差动放大器的共模抑制比不算高,若要进一步提高共模抑制比,可实行哪些方法?1)提高差动放大器的输入阻抗或提高闭环增益2)可以用一个晶体管恒流源取代Re3由于工作于线形放大区的晶体管的Ic基本上不随Vee变化(恒流特性),所以沟通电阻△Vce/^Ic很大,大大提高了共模抑制比
(2)图
3.1中的电阻Rbi、Rb2在电路中起到什么作用,若去除上述两个电阻,按试验
(3)步骤和方法再测CMRR两次测量的结果是否会有较大差别?为什么?在两个输入端分别接了510电阻,使差动放大器的输入电阻下降至略小于510,这是很小的输入电阻其缘由是,本试验电路用分列元件组成,电路中对称元件的数值并不完全相等;其集电极为电阻负载,而不是恒流源负载;其放射极为恒流源负载,而不是镜像电流源负载,所以本试验电路的共模抑制比并不高若本试验电路在输入端不接510电阻,其输入电阻将较大而共模抑制比不够高,试验环境中存在的高内阻共模干扰将进入输入端那么输出端的共模干扰将较大,以致使验证差动放大器特性的试验难以进行由于试验中所用信号源都为低输出电阻信号源,所以输入端接上510Q电阻后几乎不影响试验电路接收来自信号源的信号,而高内阻共模干扰因试验电路输入电阻大大下降而基本上被拒之输入端外,从而使得输出端的共模干扰很小,试验得以顺当进行输入端接510电阻并不该变差动放大器的共模抑制比去掉试验电路中的两个510Q电阻,再做试验就会发觉,试验电路输出端的共模干扰明显增加
(3)归纳差动放大器的特点与性能,并于共射放大器比较电路对称抑制零点漂移;对差模信号有放大作用;对共模信号有抑制作用;输入阻抗较高;共模抑制比高;一般用来放大微小信号对地电压VbiVb2Vb3VoVc2Vc3VeiVe2Ve3测量值V00-
7.
90126.
47116.4501-
0.7817-
0.63985-
0.64013-
8.5650测量值V计算值VciVc2VoAdiAd2Ad
3.
15559.7610-
6.6055-
16.58-
16.55-
33.0仿真测量值V仿真计算值
2.
30410.367-
8.063-
20.84-
19.58-
40.31输入V测量值V计算值VciVc2VoAciAc2AcCMRR+
0.
10016.
47436.
44690.
02470.032-
0.
0320.
24742.52输入+
0.1仿真
6.
3276.
32700.02-
0.020无穷-
0.
10036.
49176.
43280.
05890.206-
0.
3830.
58934.96输入一
0.1仿真
6.
3296.
32900.04-
0.040无穷输入测量值V单端输入放大倍数AdVciVc2Vo直流+
0.1V
4.
80688.1128-
3.306-
33.06直流-
0.1V
8.
16834.
75843.4099-
34.10正弦信号
0.
7680.
7741.
54230.84输入测量值V单端输入放大倍数AdVciVc2Vo直流+
0.1V
4.
2258.434-
4.209-
42.09直流-
0.1V
8.
4364.
2244.212-
42.12正弦信号
1.
061.
062.
1242.4。