差动放大器实验报告记录
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
R15kΩR25kΩR31kΩ
R41kΩR55kΩ2N55512N5551
20mVrms 1kHz 0°
VCC
12V
VEE -12V RL 5kΩ
差动放大电路的分析与综合（计算与设计）实验报告
1、实验时间
10月31日(周五)17:50-21:00
2、实验地点 实验楼902
3、实验目的
1. 熟悉差动放大器的工作原理(熟练掌握差动放大器的静态、动态分析方法)
2. 加深对差动放大器性能及特点的理解
3. 学习差动放大电路静态工作点的测量
4. 学习差动放大器主要性能指标的测试方法
5. 熟悉恒流源的恒流特性
6. 通过对典型差动放大器的分析，锻炼根据实际要求独立设计基本电路的能力
7. 练习使用电路仿真软件，辅助分析设计实际应用电路
8. 培养实际工作中分析问题、解决问题的能力
4、实验仪器
数字示波器、数字万用表、模拟实验板、三极管、电容电阻若干、连接线
5、电路原理
1. 基本差动放大器
图是差动放大器的基本结构。它由两个元件参数相同的基本共射放大电路组成。
部分模拟图如下
R15kΩR2
5kΩ
R31kΩR41kΩR55kΩ
2N55512N5551
20mVrms 1kHz 0°
VCC
12V
VEE
-12V U3DC 10MOhm 3.237V
+
-RL
5kΩ
U4DC 10MOhm 6.318V
+
-
1.直流分析数据
2.直流分析仿真数据
3.交流分析数据
4.交流分析仿真数据
2.4.2. 具有平衡电位器的差动放大器
分析内容 BQ I
CQ I
CQ U
CEQ U
空载 A m 100.43-? 1.13mA 6.4V 7.1V 双出 A m 100.43-? 1.13mA 6.4V 7.1V 单出
A m 100.43-?
1.13mA
3.2V
3.9V
分析内容 BQ I
CQ I
CQ U
CEQ U
空载 A m 109.83-? 1.12mA 6.4V 7.1V 双出 A m 109.83-? 1.12mA 6.4V 7.1V 单出
A m 100.93-?
1.10mA
3.2V
4.0V
分析内容 u A
i R
o R
CMR K 空载 -189 15k Ω 10k Ω ∞ 双出 -93.3 15k Ω 10k Ω ∞
单出
-46.7
15k Ω
5k Ω
184.2
分析内容 u A
i R
o R
CMR K 空载 -179.4 15k Ω 10k Ω ∞ 双出 -90.1 15k Ω 10k Ω ∞
单出
-45.5
15k Ω
5k Ω
189.4
图是差动放大器的结构。它由两个元件参数相近的基本共射放大电路组成。
1.直流分析数据
2.直流分析仿真数据
3.交流分析数据
4.交流分析仿真数据
2.4.
3. 具有恒流源的差动放大器
分析内容 BQ I
CQ I
CQ U
CEQ U
空载 A m 100.43-? 1.13mA 6.4V 7.1V 双出 A m 100.43-? 1.13mA 6.4V 7.1V 单出
A m 100.43-?
1.13mA
3.2V
3.9V
分析内容 BQ I
CQ I
CQ U
CEQ U
空载 A m 108.83-? 1.12mA 6.4V 7.1V 双出 A m 108.83-? 1.12mA 6.4V 7.1V 单出
A m 108.93-?
1.11mA
3.2V
4.0V
分析内容 u A
i R o R
CMR K
空载 -93 Ω1.30 10k 0 双出 -46.5 Ω1.30 10k 0 单出
-23.3
Ω1.30
5k
65.1
分析内容 u A
i R o R
CMR K
空载 -89.4 Ω1.30 10k 0 双出 -45.9 Ω1.30 10k 0 单出
-21.8
Ω1.30
5k
67.4
R15kΩ
R25kΩ
R3
1kΩ
R41kΩ
R5
5kΩ2N5551
2N555120mVrms 1kHz 0°
VCC
12V
VEE -12V
RL 5kΩR6100ΩKey=A 50%
图2-3是差动放大器的结构。它由两个元件参数相近的基本共射放大电路组成。
1.直流分析数据
2.直流分析仿真数据
3.交流分析数据
4.交流分析仿真数据
分析内容 BQ I
CQ I
CQ U
CEQ U
空载 A m 100.43-? 1.1mA 6.5V 7.2V 双出 A m 100.43-? 1.1mA 6.5V 7.2V 单出
A m 100.43-?
1.1mA
3.3V
4.0V
分析内容 BQ I
CQ I
CQ U
CEQ U
空载 A m 102.63-? 0.76mA 8.2V 8.9V 双出 A m 102.63-? 0.76mA 8.2V 8.9V 单出
A m 104.63-?
0.75mA
4.1V
4.8V
分析内容 u A
i R o R CMR K
空载 93 Ω1.30 Ωk 10 0 双出 46.7 Ω1.30 Ωk 10 0 单出
23.3
Ω1.30 Ωk 5
∞
分析内容 u A
i R o R
CMR K
空载 -89.4 Ω1.30 10k 0 双出 -45.9 Ω1.30 10k 0 单出
-21.8
Ω1.30
5k
∞
R15kΩ
R25kΩ
R3
1kΩ
R41kΩ
R7
5kΩ
R85kΩ
R95kΩ
2N5551
2N555120mVrms 1kHz 0°
VCC
12V
VEE
-12V
RL 5kΩR6100ΩKey=A 50%
2N5551
图3.1 差动放大器实验电路
当开关K 拨向右边时，构成具有恒流源的差动放大器。晶体管 T 3 与电阻3E R 共同组成镜象恒流源电路 , 为差动放大器提供恒定电流E I 。用晶体管恒流源代替发射极电阻E R ，可以进一步提高差动放大器抑制共模信号的能力。
1、差动电路的输入输出方式
根据输入信号和输出信号的不同方式可以有四种连接方式,即 :
(l) 双端输入 -双端输出，将差模信号加在1s V 、2s V 两端 , 输出取自1o V 、2o V 两端。 (2) 双端输入 -单端输出，将差模信号加在1s V 、2s V 两端 , 输出取自1o V 或2o V 到地。 (3) 单端输入一双端输出，将差模信号加在1s V 上,2s V 接地 ( 或1s V 接地而信号加在
2s V 上 ), 输出取自1o V 、2o V 两端。
(4) 单端输入 -单端输出 将差模信号加在1s V 上,2s V 接地 ( 或1s V 接地而信号加在
2s V 上 ), 输出取自1o V 或2o V 到地。
连接方式不同 , 电路的性能参数不同。差动放大器当输入差模信号时，差模电压放大倍数d A υ的大小与输出方式有关，而与输入方式无关。
2、静态分析（工作点的估算）
静态时差动放大器的输入端不加信号。 （A ）典型电路
EE BE
E E
V V I R -≈
（认为120s s V V ==）
121
2
C C E I I I ==
(B)恒流源电路
2
1
2
33
3
()CC EE BE
C E E R V V V R R I I R +-+≈≈ 11312
C C C I I I ==
计算结果 U CC =12V U EE =-12V
I BQ I CQ U CQ U CEQ 典型电路 恒流源偏置电路
3、动态分析（交流参数指标计算） (1) 差模电压放大倍数
当差动放大器的射极电阻E R 足够大，或采用恒流源电路时，差模电压放大倍数d A υ由输出端方式决定，而与输入方式无关。
双端输入一双端输出时: E R ＝∞，P R 在中心位置，差动放大器的差模电压增益为
1(1)2
o C
ud i
B be P
V R A V R r R ββ=
=-
+++ ])1([2P be B i R r R R β+++= C o R R 2=
双端输入-单端输出时，电压增益为
111
2
o ud ud i V A A V =
= 221
2
o ud ud i V A A V =
=- ])1([2P be B i R r R R β+++= C o R R =
(2) 共模电压放大倍数
对于共模信号，设差动放大器的两个输入端同时加上大小相等 , 极性相同的两个信号
即12ic i i V V V ==
单端输出时，共模电压增益
11212(1)(2)
2
oc C C uc uc ic E
B be P E V R R
A A V R R r R R ββ-==
=≈-++++
]22
1
)(1([2E P be B i R R r R R ++++=β
C o R R =
共模电压增益c A υ＜1,共模信号得到了抑制。
双端输出时，在电路完全对称的理想情况下，输出电压12oc oc V V =, 共模增益为
0oc
uc ic
V A V =
= 上式说明，双端输出时，差动电路对零点漂移，电源电压的波动等干扰信号有很强的抑制能力。实际上由于元件不可能完全对称，因此c A υ也不会绝对等于零。
(3) 共模抑制比CMRR
为了表征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 ud CMR uc A K A = 或 ()20ud CMR uc
A
K Log dB A = 6、实验步骤
特别注意：搭建和调整电路过程中不能带电作业 1. 检查实验仪器设备
2. 检测元器件和导线，排除具有接触不良和断路的导线。
3. 检查实验电路图
4. 搭建实验电路直流通路，测量静态工作点并记录调试过程。
5. 搭建完整实验电路，接入信号源，测量交流参数。
6. 按照对放大器性能指标的要求对电路元器件作相应的调整
7、实验内容
根据差动放大器的工作原理，合理选择元器件，用NPN 型三极管设计出以下几种指定的差动放大电路，以求满足相应的性能指标要求：
A. 具有发射极调零电阻的基本差动放大电路
输入信号：正弦波交流信号，有效值： 100mV ；频率：1kHz 。
?供电电压：+12V，-12V
?输出端带有10kΩ的负载
?单端输出差模增益：不小于30 ?单端输出共模增益：不大于1/2 ?输入与输出反相
?保证信号不失真放大。
实验结果
1.U CC =12V U EE =-12V R L =∞