实验二 直流差动放大电路
一、实验目的
l.熟悉差动放大电路工作原理。
2.掌握差动放大电路的基本测试方法。
二、实验仪器
1.双踪示波器
2.数字万用表
3.信号源
三、预习要求
1.计算图2.1的静态工作点(设rbc=3K,β=100,实际值通过实测可得)及电压放大倍数。
2.在图2.1基础上画出单端输入和共模输入的电路。
差分放大电路是构成多级直接耦合放大电路的基本单元电路,由典型的工作点稳定电路演变而来。为进一步减小零点漂移问题而使用了对称晶体管电路,以牺牲一个晶体管放大倍数为代价获取了低温飘的效果。它还具有良好的低频特性,可以放大变化缓慢的信号,由于不存在电容,可以不失真的放大各类非正弦信号如方波、三角波等等。差分放大电路有四种接法:双端输入单端输出、双端输入双端输出、单端输入双端输出、单端输入单端输出。
由于差分电路分析一般基于理想化(不考虑元件参数不对称),因而很难作出完全分析。为了进一步抑制温飘,提高共模抑制比,实验所用电路使用V3组成的恒流源电路来代替一般电路中的Re,它的等效电阻极大,从而在低电压下实现了很高的温漂抑制和共模抑制比。为了达到参数对称,因而提供了RP1来进行调节,称之为调零电位器。实际分析时,如认为恒流源内阻无穷大,那么共模放大倍数AC=0。分析其双端输入双端输出差模交流等效电路,分析时认为参数完全对称:
设,因此有公式如下:
差模放大倍数
同理分析双端输入单端输出有:
单端输入时:其、由输出端是单端或是双端决定,与输入端无关。其输出必须考虑共模放大倍数:
无论何种输入输出方式,输入电阻不变:
四、实验内容及步骤
实验电路如图2.1所示
图2.1 差动放大原理图
图2.1有错误,两个510欧的电阻R对实验没有意义,应去掉。
1.测量静态工作点,
(1)调零
将输入端短路并接地,接通直流电源,调节电位器RPl使双端输出电压V0=0。 (2)测量静态工作点
测量V1、V2、V3各极对地电压填入表2.1中
表2.1
2.测量差模电压放大倍数。
在输入端加入直流电压信号Vid=土0.1V按表2.2要求测量并记录,由测量数据算出单端和双端输出的电压放大倍数。注意:先将DC信号源OUTl和OUT2分别接入Vi1,和Vi2端,然后调节DC信号源,使其输出为+0.1V和-0.1V。
3.测量共模电压放大倍数。
将输入端b1、b2短接,接到信号源的输入端,信号源另一端接地。DC信号分先后接OUTl和OUT2,分别测量并填入表2.2。由测量数据算出单端和双端输出的电压放大倍数。进一步算出共模抑制比KCMR=。
表2.2
4.在实验板上组成单端输入的差放电路进行下列实验。
(1)在图1中将b2接地,组成单端输入差动放大器,从b1端输入直流信号V=±0.1V,测量单端及双端输出,填表2.3记录电压值。计算单端输入时的单端及双端输出的电压放大倍数。并与双端输入时的单端及双端差模电压放大倍数进行比较。
表2.3
(2)从b1端加入正弦交流信号Vi=0.05V,f=1000Hz分别测量、记录单端及双端输出电压,填入表2.3计算单端及双端的差模放大倍数。
(注意:输入交流信号时,用示波器监视υC1、υC2波形,若有失真现象时,可减小输入电压值,使υC1、υC2都不失真为止)
五、实验报告
1.根据实测数据计算图2.1电路的静态工作点,与预习计算结果相比较。
2.整理实验数据,计算各种接法的Ad,并与理论计算值相比较。
3.计算实验步骤3中AC和KCMR值。
4.总结差放电路的性能和特点。
实验电路所用三极管不确定,根据具体实验箱来调整,放大倍数β一般在100-300之间,所以基极电流很小,对电路影响可忽略不计。设β=150,由此估算静态工作点和放大倍数:
,
,,
理论计算结果与实际比较基本相符
预习报告
专业 年级 姓名 学号
日期 起始时间 结束时间
指导教师签名
实验三 直流差动放大电路
一、Multisim仿真测试结果
1、直流工作点测量
2、动态特性测试
1)差模电压放大倍数
2)共模电压放大倍数
3)单端输入、单端及双端输出差模电压放大倍数
二、电路测试
1、直流工作点测量
测试方法步骤:测试的参数,使用的仪器,电路的测试点,测试方法(并或串联)
测试结果:参考实验指导书,自拟供实际测量结果记录用的表格。
2、动态特性测试
1)差模电压放大倍数
测试方法步骤:测试的参数,使用的仪器,电路的测试点,测试方法(并或串联)
测试结果:参考实验指导书,自拟供实际测量结果记录用的表格。
2)共模电压放大倍数
测试方法步骤:测试的参数,使用的仪器,电路的测试点,测试方法(并或串联)
测试结果:参考实验指导书,自拟供实际测量结果记录用的表格。
3)单端输入、单端及双端输出差模电压放大倍数
测试方法步骤:测试的参数,使用的仪器,电路的测试点,测试方法(并或串联)
测试结果:参考实验指导书,自拟供实际测量结果记录用的表格。
注意:请一定要另页画好测试表格,实验测试的结果一律记录在预习报告的测试表格上,否则无效!
预习报告可用这个模版,也可用我上次发到群共享里的那个模版
实验报告
专业及年级 姓名 学号 同组人员
日期 实验地点 指导教师
(宋体、4号字)
实验三 直流差动放大电路
(黑体、3号字、居中)
一、实验目的(宋体、4号字)
1、… (宋体、5号字)
2、…
二、实验仪器(宋体、4号字)
1、… (宋体、5号字)
2、…
三、实验电路原理
画出实验电路,分析电路的工作原理(电路的功能、电路中各个元器件的作用),计算分析电路的技术指标。(宋体、5号字)
四、实验内容及结果分析(宋体、4号字)
1、… (宋体、小4号字)
1)… 实验电路、实验结果(图、表)、结果分析(宋体、5号字)
2)…
…
2、… (宋体、小4号字)
1)… 实验电路、实验结果(图、表)、结果分析(宋体、5号字)
2)…
…
五、小结(宋体、4号字)
围绕本次实验目的,总结实验中的问题、实验的结果与理论分析结果比较、实验任务完成情况。回答思考题提出的问题(宋体、小4号字)。
实验三 直流差动放大电路
一、实验目的
l.熟悉差动放大电路工作原理。
2.掌握差动放大电路的基本测试方法。
二、实验仪器
1.双踪示波器
2.信号发生器
3.数字万用表
三、实验原理
差分放大电路是构成多级直接耦合放大电路的基本单元电路,由典型的工作点稳定电路演变而来。为进一步减小零点漂移问题而使用了对称晶体管电路,以牺牲一个晶体管放大倍数为代价获取了低温飘的效果。它还具有良好的低频特性,可以放大变化缓慢的信号,由于不存在电容,可以不失真的放大各类非正弦信号如方波、三角波等等。差分放大电路有四种接法:双端输入单端输出、双端输入双端输出、单端输入双端输出、单端输入单端输出。 由于差分电路分析一般基于理想化(不考虑元件参数不对称),因而很难作出完全分析。为了进一步抑制温飘,提高共模抑制比,实验所用电路使用V3组成的恒流源电路来代替一般电路中的Re,它的等效电阻极大,从而在低电压下实现了很高的温漂抑制和共模抑制比。为了达到参数对称,因而提供了RP1来进行调节,称之为调零电位器。实际分析时,如认为恒流源内阻无穷大,那么共模放大倍数AC=0。分析其双端输入双端输出差模交流等效电路,分析时认为参数完全对称: 设
,因此有如下公式:
,差模放大倍数
,同理分析双端输入单端输出有单端输入时:其由输出端是单端或是双端决定,与输入端无关,其输出必须考
虑共模放大倍数无论何种输入输出方式输入电阻不变:。
四、实验内容及步骤
实验电路如图所示 +12V
图1.1差动放大原理图
1.测量静态工作点,
(1)调零
将输入端b1、b2短接到地,接通电压,调节电位器Rpi,使双端输出电压V0双=Vc1-Vc2=0
(2)测量静态工作点
测量V1、V2、V3各极对地电压填入表1中
表1
2.测量差模电压放大倍数。
用实验箱上的直流电压源,在输入端加入直流电压信号Vid=土0.1V按表2要求测量并记录,由测量数据算出单端和双端输出的电压放大倍数。
注意:先将DC信号源OUTl和OUT2分别接入Vi1,和Vi2端,然后调节DC信号源,使其输出为+0.1V和-0.1V。
3.测量共模电压放大倍数。
先将输入端b1、b2短接,然后再接到信号源的输出端。先后接OUTl和OUT2,分别测量并填入表2。由测量数据算出单端和双端输出的电压放大倍数。进一步算出共模抑制比。
表2:差模、共模电压放大倍数和共模抑制比
共模输入
4.在实验板上组成单端输入的差放电路进行下列实验。 (1)在图1中将b2接地,组成单端输入差动放大器,从b1端输入直流信号V=±0.1V,测量单端及双端输出,填表2.3记录电压值。计算单端输入时的单端及双端输出的电压放大倍数。并与双端输入时的单端及双端差模电压放大倍数进行比较。
表3:单端输入差动放大电路输出
(2)从b1端加入正弦交流信号Vi=0.05V,f=1000Hz分别测量、记录单端及双端输出电压,填入表2.3计算单端及双端的差模放大倍数。
注意:输入交流信号时,用示波器监视υC1、υC2波形,若有失真现象时,可减小输入电压值,使υC1、υC2都不失真为止
五、实验小结及感想
1.根据实测数据计算图2.1电路的静态工作点,与预习计算结果相比较。
2.整理实验数据,计算各种接法的Ad,并与理论计算值相比较。
3.计算实验步骤3中AC和KCMR值。
4.总结差动放电路的性能和特点。
实验电路所用三极管不确定,根据具体实验箱来调整,放大倍数β一般在100-300之间,所以基极电流很小,对电路影响可忽略不计。设β=150,由此估算静态工作点和放大倍数:
理论计算结果与实际比较基本相符。
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