【模电实验】【验证性实验——基本差动放大电路实验】

实验4-1 验证性实验——基本差动放大电路实验

1. 静态工作点的测试

按照下图连接电路,检查无误后将A, B两端短接,接通电源12 V, 分别测量三极管各极对地的电压值,推算静态电流,记入下表,并与仿真结果,估算结果进行比较,得出结论
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U C 1 / V U_{C1}/V UC1/V U C 2 / V U_{C2}/V UC2/V U E / V U_{E}/V UE/V U B 1 / V U_{B1}/V UB1/V U B 2 / V U_{B2}/V UB2/V I C / m A I_{C}/mA IC/mA I B / μ A I_{B}/\mu A IB/μA I E E / m A I_{EE}/mA IEE/mA
仿真值 6.41 6.41 -0.723 -0.048 -0.048 0.559 -4.8 1.13
估算值 6.46 6.46 -0.8 -0.1 -0.1 0.554 5.54 1.12
测量值 6.4151 6.4232 -0.6241 -0.2177 -0.0216 0.03615 -0.13 0.0723

估算值均以 β = 100 , r b b ′ = 300 , U B E ( o n ) = 0.7 \beta = 100, r_{bb'} = 300, U_{BE(on)} = 0.7 β=100rbb=300,UBE(on)=0.7计算

仿真如下**(仿真可以保证两个三极管的 β \beta β值相等为278,所以没有使用调零电阻 R p R_p Rp)**:

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实际测量如下:

调节滑动变阻器使得两个三极管的集电极电压大致相等

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测量发射极电位:

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测量基极电位:

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2. 差模放大倍数的分析

关闭电源,将放大器B端接地,在A端加入 U i m = 50 m V , f = 1 k H z U_{im} = 50mV, f = 1 kHz Uim=50mV,f=1kHz的正弦输入信号,检查无误后接通电源,测量此时的 U A = U i 1 U_A = U_{i1} UA=Ui1 U B = U i 2 U_B = U_{i2} UB=Ui2

用示波器和毫伏表测量输出端的不失真输出电压幅值

注意输入,输出信号间的相位关系,将结果记入下表,计算电路双端输出和单端输出情况下的差模放大倍数,并与估算结果,仿真结果进行比较

U i 1 / V U_{i1}/V Ui1/V U i 2 / V U_{i2}/V Ui2/V U i d / V U_{id}/V Uid/V U o 1 / V U_{o1}/V Uo1/V U o 2 / V U_{o2}/V Uo2/V U o d / V U_{od}/V Uod/V A u d 1 A_{ud1} Aud1 A u d 2 A_{ud2} Aud2 A u d A_{ud} Aud 波形
估算值 0.05 0 0.05 1.69 1.69 3.38 -33.8 33.8 -67.6 正弦
仿真值 0.05 0 0.05 1.89 1.87 3.76 -37.8 37.8 75.6 正弦
实测值 0.016 0 0.016 0.94 0.93 0.87 58.75 58.75 117.5 正弦

仿真结果如下:

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**输出电压的有效值 **(由于示波器无法正常显示幅值,所以只能使用台式万用表测有效值计算幅值)如下:

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示波器大致波形如下:

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3. 共模特性的分析

关闭电源,断开接地的B端, 将A, B两端短接口直接接入 U i m = 50 m V , f = 1 k H z U_{im} = 50mV, f = 1kHz Uim=50mV,f=1kHz 的正弦输入信号,检查无误后接通电源, 用示波器和毫伏表测量输出端的不失真输出电压的幅值

计算电路双端输出和单端输出情况下的共模放大倍数共模抑制比,与估算,仿真结果进行比较

U i c / V U_{ic}/V Uic/V U o 1 / V U_{o1}/V Uo1/V U o 2 / V U_{o2}/V Uo2/V U o c / V U_{oc}/V Uoc/V A u c 1 A_{uc1} Auc1 A u c 2 A_{uc2} Auc2 A u c A_{uc} Auc K C M R 单 K_{CMR单} KCMR K C M R 双 K_CMR双 KCMR
估算值 0.05 0.0245 0.0245 0 -0.49 -0.49 0 69 ∞ \infty
仿真值 0.05 0.0240 0.0240 0 -0.48 -0.48 0 34.8 ∞ \infty
实测值 0.023 0.044 0.040 0.004 -1.91 -1.74 -0.174 13.8 300

共模特性分析波形如下:

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4. 输出电阻的测量

  1. 双端输出情况下输出电阻的测量

关闭直流电源和信号源,在两个三极管的集电极间接入20kΩ的负载电阻,保持差模信号不变,测量两个集电极对地的电压,记入表中

将负载电阻断开,再次测量两个集电极对地的电压,计入表中

U o 1 / V U_{o1}/V Uo1/V U o 2 / V U_{o2}/V Uo2/V U o 1 L / V U_{o1L}/V Uo1L/V U o 2 L / V U_{o2L}/V Uo2L/V U o d / V U_{od}/V Uod/V U o d L / V U_{odL}/V UodL/V R o 单 R_{o单} Ro R o 双 R_{o双} Ro
估算值 \ \ \ \ \ \ 10k 20k
实测值(单端输出) 0.83 \ 0.55 \ \ \ 10.2k \
实测值(双端输出) 0.83 0.81 0.44 0.40 0.84 1.64 \ 19k
  1. 单端输出情况下输出电阻的测量

关闭直流电源和信号源,在三极管T1的集电极对地接入20kΩ的负载电阻,保持差模信号不变,测量该集电极对地(负载两端)的电压,记入上表

5. 放大器输入电阻的测量

在A,B端分别串入与估算输入电阻值在同一数量级的电阻,分别测量A,B两点之间的电压和串联电阻右方的输入电压,将结果记入下表,计算输入电阻

U s / m V U_s/mV Us/mV U i / m V U_i/mV Ui/mV R s / k Ω R_s/k \Omega Rs/kΩ R i / k Ω R_i/k \Omega Ri/kΩ
估算值 \ \ \ 0.1
实测值 0.035 0.026 0.025 0.15

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