对数规律来选取(维持输出波形不失真)。 表2.6.2
测量条f(Hz) 件 开环 Vo(V) A(ω)/AV Uof(V) 闭环 Af(ω)/Auf (4)测量输入电阻 同前。
(5)测量输出电阻(半电压法)
图2.6.5 输出电阻测量
测量输出电阻既可采用实验2.4的方法也可采用半电压测量法。如图2.6.5所示,所谓放大器的输出电阻,是指从放大器输出端2、2′向左看进去的等效电阻,测量时,可以把放大器输出端等效成一个理想电压源与输出电阻Ro相串联。 ① 使负载开路,即拆去图2.6.1中的CL和 ,由低频信号发生器输出一个适当电压的中频信号作为放大器的输入信号,用毫伏表测量这时放大器的输出电压Vo(开路电压)。
② 在2、2′之间并上一只可变电阻器(Rp)作为负载RL,调节Rp使放大器的输出电压下降为Vo/2,即VL= Vo/2。根据全电路欧姆定律可知,此时的可变电阻阻值就是放大器的输出电阻Ro。 3.闭环测试
将图2.6.1电路中的S拨到2,测量负反馈时的放大倍数、放大倍数稳定度、幅频特性曲线、输入、输出电阻等,其测量方法和开环放大器类同。
五、研究与思考
1.观察负反馈对改善非线形失真的作用; 2.验证负反馈对放大器通频带的展宽;
3.观察信号在流动过程中极性的变化,进一步体会负反馈的级性判别法。
六、实验设备及器件
1.万用表 1块 2.直流稳压电源
1台 3.示波器 1台
4.低频信号发生器 1台 5.毫伏表 7. 原器件及工具
五、实验参考电路
1台 6.通用实验面包板 1块
参考电路(1)
参考电路(2)
实验五 差动放大器研究与测试
一、实验目的
1.掌握静态工作点的测试及具有恒流源的差分放大器电路的调试方法。 2.掌握差模放大倍数的测试。 3.掌握共模抑制比CMRR的测试。
二、预习要求
1.根据实验电路核算静态工作点和差模放大倍数,设晶体管β为80,hie=1.2 kΩ。 2.复习差动放大器工作原理。
3.绘制实验数据记录表格,并要求将理论计算值填入表内。 4.回答如下思考题:
(1)单端输入的差动放大器的差模放大倍数与双端输入有何不同? (2)能用晶体管毫伏表或示波器直接去测差动放大器双端输出的电压吗?
(3)为什么单端输入的差动放大器另一输入端还要接一个与信号源内阻一样大小数值的电阻?
三、实验原理分析 1.差动放大器
差动放大器是解决直流放大器零点漂移最常用的一种方法。图Ⅱ-7-1是典型的差动放大电路。
图5-1 典型差动放大电路
电路各元件力求对称,但实际上总有差别,图中RW就是用来补偿差别的,一经补偿后,就成为零信号输入,零输出。RW的接入具有负反馈作用,使放大倍数下降,所以不宜过大。
RE是公共射极电阻,对它差模信号可视为短路,而对共模信号则具有深负反馈作用。 一个理想的差动放大器,只放大差模信号(即放“差”)而不放大共模信号,即共模放
大倍数为零,实际由于电路总有点不对称,共模放大倍数并不为零,但越小越好。
衡量一个差动放大器的质量,一般采用共模抵制比CMRR。
CMRR?其值越大,说明其抗干扰能力强。
K差 K共实际的电路经常以恒流源电路代替图Ⅱ-7-1中的RE,这样既可以得到一个动态的大电阻而又无须提供很高电源电压。
2.具有恒流源的差分放大器
具有恒流源的差分放大器,应用十分广泛。特别是在模拟集成电路中,常作为输入级或中间放大级。电路如下图所示。其中VT1、VT2称为差分对管,常采用双三极管如5G921或BG319等,它与电阻RB1、RB2、RC1、RC2及电位器RP共同组成差分放大器的基本电路。VT3、VT4与电阻RE3、RE4、R共同组成恒流源电路为差分对管的射极提供恒定电流Io。均电电阻R1、R2给差分放大器提供对称差模输入信号。晶体管VT1与VT2、VT3与VT4的特性应相同。电路参数完全对称,改变RP可调整电路的对称性。由于电路的这种对称性结构特点,无论是温度变化,还是电源的波动(称之为共模信号),对两管的影响都是一样的,因此,差分放大器能有效地抵制零漂移。
图5-2具有恒流源的差分放大器 1.输入输出信号的连接方式
图5-2所示,差分放大器的输入信号Vid与输出信号Vod可以有4种不同的连接方式: (1)双端输入——双端输出
连接方式:①—A—A,②B—B,③——C,④—D (2)双端输入——单端输出
连接方式:①—A—A,②—B—B,③、④分别接一电阻RL到地。
(3)单端输入——双端输出
连接方式:①—A,②—B—地,③—C,④—D (4)单端输入——单端输出
连接方式:①—A,②—B—地,③、④分别接一电阻RL到地 连接方式不同,电路的特性参数有所不同。 2.静态工作点的计算
静态时,差分放大器的输入端不加信号Vid,见图3.4.1,对于恒流源电路:
IR?2IB4?IC4?2IC4??IC4?IC4?Io (3-4-1)
故Io为IR的镜像电流,其表达式为:
Io?IR??VEE?0.7 (3-4-2)
R?RE4上式表明,恒定电流Io主要由电源电压—VEE及电阻R1、RE4决定,与晶体管的特性参数无关。
对于差分对管VT1、VT2组成的对称电路,则有: IC1=IC2=Io/2 (3-4-3)
VC1?VC2?VCC?IC1RC1?VCC?IORC1 (3-4-4) 2可见,差分放大器的静态工作点主要由恒流源电流去确定。
表3.4.1差动放大器四种接法的差模特性 差模特性 连接方式 差模电压增益 Avd 差模输入电阻 Rid Rbd≈2(RB1+rbe) (忽略RP的影响) Rod=2RC 差模输出电阻 Rod Avd?双端输入—双端输出 ??Ri RB1?rbeRL 2(忽略RP的影响) RL?RC//单端输入—双端输出 双端输入—单端输出 单端输入—单端输出 26mV rbe?300??(1??)(IC1)mA?mA同 上 同 上 同 上 Avd???RL 2(RB1?rbe)同 上 RO=RC RL=RC//RL 同 上 同 上 同 上