武汉大学计算机学院教学实验报告
课题名称: 电工实验 专业:计算机科学与技术 20## 年 12 月 14 日
实验五 差动放大电路
(本实验数据与数据处理由果冻提供,仅供参考,请勿传阅.谢谢~)
一、实验目的
1、加深对差动放大器性能及特点的理解
2、学习差动放大器主要性能指标的测试方法
二、实验原理
RP用来调节T1、T2管的静态工作点, Vi=0时, VO=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,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,可以有效抑制零漂。
差分放大器实验电路图
三、实验设备与器件
1、±12V直流电源 2、函数信号发生器
3、双踪示波器 4、交流毫伏表
5、直流电压表
6、晶体三极管3DG6×3, T1、T2管特性参数一致,或9011×3,电阻器、电容器若干。
四、实验内容
1、 典型差动放大器性能测试
开关K拨向左边构成典型差动放大器。
1) 测量静态工作点
①调节放大器零点
信号源不接入。将放大器输入端A、B与地短接,接通±12V直流电源,用直流电压表测量输出电压VO,调节调零电位器RP,使VO=0。
②测量静态工作点
再记下下表。
2) 测量差模电压放大倍数(须调节直流电压源Ui1=0.1V ,Ui2=-0.1V)
3) 测量共模电压放大倍数
(理论上Uc1-Uc2=Uo双 ,由此可检验数据的准确性,但误差也是不可避免的)
理论计算:(r be=3K .=100. Rp=330Ω)
静态工作点:
=1.153mA
IcQ=Ic3/2=0.577mA, IbQ=Ic/=0.577/100=5.77uA
UCEQ=Vcc-IcRc+UBEQ=12-0.577*10+0.7=6.93V
双端输出:(注:一般放大倍数A的下标d表示差模,下标c表示共模,注意分辨)
=-33.71
Ac双 =0.
单端输出:
=-16.86, =16.86
(参考答案中的Re=10K ,而Re等效为恒流源电阻,理想状态下无穷大,因此上式结果应为0.读者自己改一下)
实测计算:(注:本实验相对误差不做数据处理要求,下面给出的仅供参考比对数据)
静态工作点:
Ic1Q=(Vcc-Uc1)/Rc1=(12-6.29)/10mA=0.571mA Ic2Q=0.569mA
Ib1Q= IcQ/=0.571/100mA=5.71uA Ib2Q=5.69uA
UC1E1Q=UC1-UE1=6.29-(-0.61)=6.90V UC2E2Q=6.92V
差模放大倍数:(Ui=Ui1-Ui2=+0.2V) (注:放大倍数在实测计算时,正负值因数据而异~!)
Ad1=(Uc1差模-Uc1)/(Ui-0)=(10.08-6.29)/(0.2-0)=18.95
Ad2=(Uc2差模-Uc2)/(Ui-0)=-18.80
Ad双=Uo双/Ui=7.46/0.2=37.3
相对误差计算 (||Ad理|-|Ad实||)/|Ad理|
rd1=|16.86-18.95|/16.86=12.4% rd2=|16.86-18.80|/16.86=10.9% rd双=10.6%
共模放大倍数:(Ui=+0.1V)
Ac1=(Uc1共模-Uc1)/Ui=(6.29-6.29)/0.1=0
Ac2=(Uc2共模-Uc2)/Ui=(6.31-6.31)/0.1=0
Ac双=Uc双/Ui=-0.02/0.1=-0.2 (Ui=-0.1V时同理)
共模抑制比:
CMRR=|Ad双/Ac双|=|37.3/(-0.2)|=186.5
4.单端输入(注:上面实验中差模与共模接法均为双端输入,详见最后分析)
(正弦信号的Uc1=Uc2)
Ui=+0.1V时
Ac1=(4.76-6.29)/0.1=-15.3
Ac2=(7.84-6.31)/0.1=15.3
Ao=(-3.70/0.1)=-37.0
Ui=-0.1时
Ac1=(8.13-6.29)/(-0.1)=-18.4
Ac2=(4.47-6.31)/(-0.1)=18.4
Ao=3.64/(-0.1)=-36.4
正弦信号时(注:部分同学的输入电压可能为500mV,处理时请注意)
Ac1=(0.32-6.29)/0.05=-119.4
Ac2=(0.32-6.31)/0.05=-119.8
分析部分:(注:只供理解,不做报告要求)
Vi、Vo、Vc1和Vc2的相位关系
其中Vi、Vc1同相,Vi、Vc2反相,Vc1、Vc2反相。
Re的作用:Re作为T1和T2管的共用发射极电阻,对差模信号并无负反馈,但对共模有较强负反馈,可以有效抑制共模信号,即可以有效抑制零漂,稳定工作点。
恒流源(书上P165-166有介绍):恒流源作为负载时交流电阻很大,所以当用恒流源代替Re时,可以使差模电压增益由输出端决定 ,而和输入端无关。从数据中可以看到,用恒流源作负载时,抑制共模信号的能力大大提高了。
输入差模信号时Ui1=+0.1V , Ui2=-0.1V 输入共模信号时Ui1=Ui2=+0.1V或-0.1V
因为Ui1与Ui2均有信号输入,所以差模信号与共模信号属于双端输入
(输出方式则如图所示,只测一端电压Uoi为单端输出,测两端电压Uo则为双端输出)
单端输入时(注:Ui2此时接地)
接直流电压源Ui1=+0.1V或-0.1V 而Ui2=0
接交流电压源Ui1=50mV或500mV 而Ui2=0
即Ui1与Ui2只有一端输入信号,因此称为单端输入
(如有错漏与不理解处,致电683983 ,以便修正)
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