差动放大器的特性与应用

一、实验目的

① 掌握差动式放大器零点的调整方法和工作点的测试方法。

② 掌握差动式放大器的差模放大倍数和共模抑制比的测量方法。

③ 了解差动式放大器的差模信号传输特性。

④ 观察和了解差动式放大器对零点漂移的抑制能力。

二、实验原理

从图1.8.1可知差动式放大器的电路结构和电路参数是对称的。在电路中T1，T2采用差分对管，因此静态时，两管电流Ic1=Ic2，则Uo=0。实际上电路参数不完全对称，存在一定的差异，所以Uo不为零，必须通过调节RP使两管静态电路相等，达到Uo=0。

在图1.8.1中，当开关S拨向左边时，构成典型的差动放大器。调零电位器RP用来调节T1，T2管的静态工作点，使得ui=0时，双端输出电压Uo=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，因而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，故可有效地抑制零漂、稳定静态工作点。

当开关S拨向右边时，构成具有恒流源的差动放大器。它用晶体管恒流源代替发射极电阻Re，可以进一步提高差动放大器抑制共模信号的能力。

图1.8.1 差动式放大器实验电路

1. 静态工作点的估算

典型电路：

恒流源电路：

2. 差模电压放大倍数和共模电压放大倍数

当差动放大器的射极电阻Re足够大，或采用恒流电源电路时，差模电压放大倍数Aud由输出端方式决定，而与输入方式无关。

双端输出时， eR=∞，RP在中心位，则有

单端输出时，有

当输入共模信号时，若为单端输出，则有

若为双端输出，在理想情况下，有

实际上由于元件参数不可能完全对称，因此Auc也不会绝对等于零。

3. 共模抑制比KCMR

差动放大器对有用信号（差模信号）的放大作用和对共模信号的抑制能力，通常用一个综合指标来衡量，即共模抑制比。

差动放大器的输入信号可采用直流信号也可用交流信号。本实验由函数信号发生器提供频率f=1 kHz的正弦信号作为输入信号。

三、实验设备与器件

±12 V直流电源；函数信号发生器；双踪示波器；交流毫伏表；直流电压表；晶体三极管3DG6×3（或9011×3），要求T1，T2管特性参数一致，电阻、电容若干。

四、实验内容

1. 典型差动放大器性能测试

按图1.8.1连接实验电路，开关S拨向左边，构成典型差动放大器。(www.xing528.com)

（1）测量静态工作点

① 调节放大器零点。

不接入信号源，将放大器输入端A，B与地短接，接通±12 V直流电源，用直流电压表测量输出电压Uo，调节调零电位器RP，使Uo=0。调节要仔细，力求准确。

② 测量静态工作点。

零点调好以后，用直流电压表测量T1，T2管各极电位及射极电阻Re两端电压，记录于表1.8.1中。

表1.8.1 静悉工作点测试值

（2）测量差模电压放大倍数

断开直流电源，将信号发生器的输出正端接在放大器的输入A端，信号发生器的输出负端接放大器的输入B端，构成单端输入方式。调节输入正弦信号频率f=1 kHz，输出旋钮旋至零，用示波器监视输出端（集电极C1或C2与地之间）。

接通±12 V直流电源，逐渐增大输入电压ui（约100 mV），在输出波形无失真的情况下，用交流毫伏表测ui，uc1，uc2，记录于表1.8.2中，并观察ui，uc1，uc2之间的相位关系及及随ui改变而变化的情况。

表1.8.2 差模、共模放大倍数测试值

续表1.8.2

（3）测量共模电压放大倍数

将放大器A，B短接，信号源接A端与地之间，构成共模输入方式，调节输入信号f=1 kHz， ui=1 V，在输出电压无失真的情况下，测量Uc1，Uc2的值，记入表1.8.2中，并观察Ui，Uc1， Uc2之间的相位关系及URe随Ui变化而改变的情况。

2. 具有恒流的差动放大电路性能测试

将S拨向右边，构成具有恒流源的差动放大电路。重复上文步骤（1）、（2）、（3），并将测试数据记入表1.8.2中。

五、预习要求

① 复习差动放大器的工作原理及特点。

② 根据电路参数估算静态工作点、双端输出差模放大倍数、单端输出共模放大倍数及共模抑制比。

六、思考题

① 从传输特性分析，线性区的范围受哪些参数的影响？为什么？

② 如何来提高差模电压放大倍数？

③ 哪种差动放大电路的共模抑制比较高？为什么？各种电路有哪些优缺点？对电路的各方面的性能指标有何影响？结合理论探讨。

七、实验报告要求

① 整理实验数据，列表比较实验结果和理论估算值，分析误差原因。

② 画出传输特性曲线，并讨论。

③ 回答思考题。