差动放大器实验报告.docx
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差动放大器实验报告.docx
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差动放大器实验报告
物理与电子科学系实验报告
课程名称
EDA实验
班级
姓名
学号
实验日期
2011年5月
5号
实验学时
2
实验地点
物理系机房
任课教师
指导老师
实验课题
差动放大器
实验成绩
实验目的
熟悉差动放大器工作原理;
掌握用差动放大器基本测试方法;
实验原理
如图4-2-5所示,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。
调零电位器Rp用来调节T1、T2管的静态工作点,使得输入信号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,故可以有效地抑制零漂,稳定静态工作点。
实验设备及软件环境
个人电脑一台
Multisim10集成开发环境
一.实验内容
电路如图4-2-5所示。
分析电路各点的直流电压(着重分析Uo);
调节电位器Rp,分析Uc1和Uc2以及Uo,写出结论。
(注:
因为元件都是理想的标准参数,所以用Rp来讨论共模特性);
双端输入:
恢复Rp为50%,调出一电压为0。
1V的直流信号,“+”接Ui1,“-”接Ui2,再分析Uc1和Uc2及Uo,计算差模放大倍数(即单端输出和双端输出),记录数据并分析;
单端输入:
调出一电压为0.1V的直流信号,“+”接Ui1,“-”接地,再分析Uc1和Uc2及Uo,计算差模放大倍数;“+”接地,“-”接Ui1,再做一次;同样“+”接Ui2,“-”接地,再分析Uc1和Uc2及Uo,计算差模放大倍数;总结结论:
图4-2-5
5)调整电路4-2-5中Rp,人为打破电路的平衡(因为实际电路中很难做到平衡),将Ui1、Ui2两输入端连接,调出一电压为0.1V的直流信号,“+”接输入端“-”接地,讨论共模增益;
6)在第(5)步的基础上重复第(3)步,讨论并计算电路的共模抑制比;
7)在Ui1端加入幅度为0.05mV、频率为1KHz的交流信号,用示波器分别观察Uc1、Uc2、Uo的波形,写出结论。
二、实验步骤
按图4-2-5将电路图在Multisim设计好
1分析电路各点的直流电压(着重分析Uo),点菜单栏的“仿真”→“分析”→“直流工作点分析”出现如下结果:
Uo=V(6)-V(7)=11.58753-11.58753=0V
2.调节电位器Rp,用探针分析Uc1和Uc2以及Uo:
30%Rp时电压变化
50%Rp时电压变化
70%Rp时电压变化
结论:
电压Rp
30%Rp
50%Rp
70%Rp
Uc1(v)
11.7
11.6
11.3
Uc2(v)
11.3
11.6
11.7
U0(V)
0.3
0
-0.3
3.双端输入—单端输出、双端输出组态
在输入端Ui1,Ui2之间,分别加直流差模信号+0.1V,用直流电压表分别测量单端输出电压Uc1(T1集电极对地电压),Uc2(T2集电极对地电压)和双端输出电压U0(注意电压极性),填入表1中。
再在输入端Ui1,Ui2之间,加直流差模信号−0.1V,测Uc1,Uc2和U0,填入表1中。
电路在双(单)端输入—单端输出、双端输出时的Au1=(Uc1-Vc1)/Ui,Au2=(Uc2-Vc2)/Ui,Au=U0/Ui.(Vc1=,Vc2=)
输入差模信号
测量值
计算值
Uc1(v)
Uc2(V)
U0(V)
Au1
Au2
Au
+0.1V
11.585
11.589
-0.004
-0.04
-0.1V
11.589
11.585
0.004
-
-0.04
表1差动电路双端输入数据表
4.单端输入—单端输出、双端输出组态
用导线将Ui1端接地,在Ui2和地之间分别加直流差模信号±0.1V,分别测量单端输出电压Uc1,Uc2和双端输出电压U0,填入表4-1中
输入差模信号
测量值
计算值
Uc1(v)
Uc2(V)
U0(V)
Au1
Au2
Au
+0.1V
11.587
11.583
0.004
-0.0053
0.04
-0.1V
11.587
11.591
-0.004
0.0053
-
0.04
表4-1差动电路单端输入数据表1
再用导线将Ui2端接地,在Ui1和地之间分别加直流差模信号±0.1V,分别测量单端输出电压Uc1,Uc2和双端输出电压U0,填入表4-2中。
输入差模信号
测量值
计算值
Uc1(v)
Uc2(V)
U0(V)
Au1
Au2
Au
+0.1V
11.583
11.587
-0.004
-0.0053
-0.04
-0.1V
11.591
11.587
0.004
-
0.0053
-0.04
表4-2差动电路单端输入表2
结论:
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。
即不论接成简单差动放大电路或带有恒流源的差动放大电路,静态工作点IC相同时,它们的差模电压增益相同。
放大器在单端输入或双端输入时,它们的差模电压增益大小也相同。
5.调整电路4-2-5中Rp,将Ui1、Ui2两输入端连接,调出一电压为0.1V的直流信号,“+”接输入端“-”接地,分别测量单端输出电压Uc1,Uc2和双端输出电压U0,填入表5中,电路在双(单)端输入—单端输出、双端输出时的Au1=(Uc1-Vc1)/Ui,Au2=(Uc2-Vc2)/Ui,Au=U0/Ui.(Vc1=,Vc2=)
再将Ui1、Ui2两输入端连接,调出一电压为-0.1V的直流信号,“+”接输入端“-”接地,分别测量单端输出电压Uc1,Uc2和双端输出电压U0,填入表5中。
输入共模信号
测量值
计算值
Uc1(v)
Uc2(V)
U0(V)
Ac1
Ac2
Ac
+0.1V
11.584
11.584
0
0
-0.1V
11.591
11.591
0
-
-
0
表5差动电路共模输入—单端输出、双端输出数据表
有表可知,Ac=0共模电压增益为零,则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。
6.共模抑制比
Kcmr1=∣Au1/Ac1∣=∣Au1/∣→∞
Kcmr2=∣Au2/Ac2∣=∣Au2/∣→∞
Kcmr=∣Au/Ac∣=∣Au/0∣=∞
共模抑制比越大,说明电路性能越好,在该电路中参数理想对称,则Kcmr=∞
7.在Ui1端加入幅度为0.05mV、频率为1KHz的交流信号,用示波器分别观察Uc1、Uc2、Uo的波形,电路如图7:
图7
1)用示波器分别观察Uc1、Uc2的波形,如图7-1连接示波器,Uc1输出波形用红线表示,Uc2输出波形用蓝线表示:
图7-1
仿真-运行,通过调节得到两条直线:
2)测量Uo的波形,如图7-2连接示波器:
如图7-2
仿真-运行,通过调节可以得到如下波形:
结论:
如果电路的对称性很好,则UOC1≈UOC2≈0,示波器观测UOC1、UOC2时其波形近似于一条水平直线。
共模电压增益AUC≈0。
如果电路的对称性不是很好,UOC1、UOC2的波形可能为一对大小相等、极性相反的正弦波(其原因是由于电路的参数不完全对称所引起的)。
但其幅值很小,用交流毫伏表测量或将示波器的"VOLTS/DIV"置于较小档时才能观测到波形。
该电路对称性很好,则示波器观测UOC1、UOC2时其波形近似于一条水平直线。
实验总结
1.熟悉了Multisim中元器件的放置和手动、自动连线方法。
2.掌握了其中常用元器件值的设置方法。
3.基本熟悉差动放大器主要性能指标的测试方法。
4.熟悉了其中示波器,函数发生器万用表的性质和使用方法。
指导老师意见
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