差分放大器

实验原理

　　如图1所示的差分放大电路为例，说明其工作原理及其主要性能指标。其中V1，v2组成了差分放大器，它由两个元件参数相同的基本共射放大电路组成。当11接12时，构成典型的差分式放大器。调零电位器RP用来调节V1，v2管的静态工作点，使得输入信号Ui＝0时，双端输出电压UO＝OO。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，故可以有效地抑制零漂，稳定静态工作点。当11接13时，构成具有恒流源的差分式放大器，用晶体管恒流源代替发射极电阻Re，可以进—步提高差分式放大器抑制共模信号的能力。

　　1．静态工作点的估算

　　2．差模电压放大倍数和共模电压放大倍数

　　当差分式放大器的射极电阻Re足够大，或采用恒流源电路时，差模电压放大倍数AUD由输出方式决定，而与输入方式无关。

　　双端输出：Re＝∞，RP在中心位置

　　实际上，由于元件不可能完全对称，因此AUC也不等于零。

　　3．共模抑制比KCMRP

　　为了表征差分式放大器对有用信号（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

　　差分式放大器的输入信号可采用直流信号，也可采用交流信号。频率f＝1kHz的正弦信号作为输入信号。

　　图1    差分放大器实验电路图

实验内容

　　把如图1示的实验电路板插在模拟电路实验箱上。

　　（1）测量静态工作点

　　调节放大器零点：

　　信号源不接入。将放大器输入端1,5与地短接，接通电源，用万用表测量输出电压呒，调节调零电位器RP，使UO＝0。调节要仔细，力求准确。

　　测量静态工作点：

　　零点调好以后，用万用表测量V1，V2管各电极电位及射极电阻Re．两端电压URe，记入表一中。

　　（2）测量差模电压放大倍数

　　将信号源的输出端接放大器输入1端，地端接放大器输入5端，构成双端差模输入方式（注意，此时信号源浮地），给放大器输入1kHz，100mV的交流正弦信号，用示波器监视输出端（单端输出UC1或UC2），在输出波形无失真的情况下，用交流数字毫伏表测UC1，UC2，记入表二中。

　　图1    差分放大器实验电路图

　　表二 静态工作点的测量

　　（3）测量共模电压放大倍数

　　将放大器1，5短接，信号发生器接1端与放大器的地之间，构成共模输入方式，调节输入信号为f＝1kHz，Ui＝1V，在单端输出电压波形无失真的情况下，测量UC1，UC2之值，并记入表二中。

　　2．具有恒流源的差分式放大电路性能测试

　　构成具有恒流源的差分式放大电路。重复内容1的要求，把结果记入表二中。

　　表三 差分放大器放大倍数的测量

测量高电压

　　图1示出了测量大信号的两种方法。种方法包括一个双电阻分压器和一个输出缓冲；第二种方法包括一个具有很大衰减的反相器。这两种方法都会引起测量误差，因为只有一只电阻器消耗功率而发热。这种电阻的自热和相关的变化会导致很大的线性误差。这些方法的另一个问题与放大器有关。放大器和电阻器的失调电流、失调电压、共模抑制比（CMRR）、增益误差和漂移可能会显着降低总体系统性能。