实验4差动放大器
模电实验(附答案)
实验一 晶体管共射极单管放大器一、实验目的1．学会放大器静态工作点的调式方法和测量方法。
2．掌握放大器电压放大倍数的测试方法及放大器参数对放大倍数的影响。
3．熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。
二、实验原理图2—1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。
偏置电阻R B1、R B2组成分压电路，并在发射极中接有电阻R E ，以稳定放大器的静态工作点。
当在放大器的输入端加入输入信号后，在放大器的输出端便可得到一个与输入信号相位相反、幅值被放大了的输出信号，从而实现了电压放大。
三、实验设备1、 信号发生器2、 双踪示波器3、 交流毫伏表4、 模拟电路实验箱5、 万用表四、实验内容1．测量静态工作点实验电路如图1所示，它的静态工作点估算方法为：U B ≈211B B CCB R R U R +⨯图1 共射极单管放大器实验电路图I E ＝EBEB R U U -≈Ic U CE = U CC －I C （R C ＋R E ）实验中测量放大器的静态工作点，应在输入信号为零的情况下进行。
1）没通电前，将放大器输入端与地端短接，接好电源线（注意12V 电源位置）。
2）检查接线无误后，接通电源。
3）用万用表的直流10V 挡测量U E = 2V 左右，如果偏差太大可调节静态工作点（电位器RP ）。
然后测量U B 、U C ，记入表1中。
表1测 量 值计 算 值U B （V ） U E （V ） U C （V ） R B2（K Ω） U BE （V ） U CE （V ） I C （mA ） 2.627.2600.65.22B2所有测量结果记入表2—1中。
5）根据实验结果可用：I C ≈I E ＝EER U 或I C ＝C C CC R U U -U BE ＝U B －U EU CE ＝U C －U E计算出放大器的静态工作点。
2．测量电压放大倍数各仪器与放大器之间的连接图关掉电源，各电子仪器可按上图连接，为防止干扰，各仪器的公共端必须连在一起后接在公共接地端上。
差动放大电路原理及应用
差动放大电路原理及应用差动放大电路是一种电子电路，其基本原理是利用两个输入之间的电压差来放大信号。
它由一个差分放大器和一个输出级组成，常用于放大微弱信号。
下面将详细介绍差动放大电路的工作原理及应用。
差动放大器采用了差动放大方式，即两个输入信号相互作用，电压差通过放大后得到放大输出信号。
差分放大器由两个晶体管组成，一个是NPN型，一个是PNP 型。
在工作过程中，两个输入信号通过耦合电容C1和C2加在晶体管基极上，导通两个晶体管，使得两个晶体管工作在放大状态。
输出信号通过输出电容C3耦合到负载电阻上，最后形成放大的输出信号。
差动放大电路的主要优点是具有高增益、低失真和良好的共模抑制比。
其增益由输入电阻、反馈电阻和负载电阻决定。
利用差动放大电路，可以实现对微弱信号的放大，提高信号的强度，同时还能减小噪声干扰，提高信号的质量。
差动放大电路在实际应用中有着广泛的应用。
其中最常见的应用是在音频放大器中。
差分放大器能够将音频信号放大到合适的水平，驱动扬声器，使得声音更加清晰、响亮。
此外，在通信系统中，差动放大电路也被广泛使用。
它可以放大发送方的信号，并通过差分放大来抑制噪声干扰，保证接收方得到清晰的信号。
另外，差动放大电路还被应用于测量系统中。
例如，在温度测量中，可以使用差动放大器将微弱的温度信号放大到适合测量的范围。
差动放大器还经常被用作传感器信号的接收电路，能够提高信号的精确度和稳定性。
此外，差动放大器还具有良好的共模抑制比，可以抑制输入信号和共模信号之间的干扰。
因此，差动放大器也被广泛应用于抑制环境噪声的电路中。
例如，在汽车音响系统中，差分放大器可以有效地抑制来自发动机的噪声，使得音乐更加清晰。
总之，差动放大电路是一种广泛应用的电子电路，其原理是通过放大两个输入信号之间的电压差来实现信号放大。
它具有高增益、低失真和良好的共模抑制比等优点，被广泛应用于音频放大器、通信系统、测量系统以及噪声抑制等领域。
通过差动放大电路的应用，可以提高信号的强度和质量，使得各种电子设备的性能得到提升。
差动放大器的输入输出方式
//
RL rbe
+ ui1
－
Rc
+
Rb T1 RL
uo1 －
Rc T2 Rb
iRe
_ReV
EE
Rid 2 Rb rbe
注意放大倍数的正负号：
Ro Rc
设从T1的基极输入信号，如果从 uo1 输出为负号；从uo2 输出为正号。
差动放大器的输入输出方式
差动放大器共有四种输入输出方式:
1. 双端输入、双端输出（双入双出） 2. 双端输入、单端输出（双入单出） 3. 单端输入、双端输出（单入双出） 4. 单端输入、单端输出（单入单出）
主要讨论的问题有：
差模电压放大倍数、共模电压放大倍数 差模输入电阻 输出电阻
1.双端输入双端输出
(1)差模电压放大倍数
Aud
Rc 2Rb
//
RL rbe
+VCC
Rc
Rc
+
这种方式适用 于将差分信号转换
Rb T1 RL
uo1 －
T2 Rb
为单端输出的信号。
+
+
（2）差模输入电阻
u i1 －
Rid 2Rb rbe
ui2
_ReV
－
EE
（3）输出电阻
Ro Rc
（4）共模电压放大倍数
ui1=ui2 =uic，
求共模电压放大倍数：
Rc
Rc
+
Rb
T1
RL
uo1 －
T2 Rb
+
+
u i1 －
u ic
ie1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2 Re 2Re
第4章 差动放大器 (2)
2β (
漏极电流和Gm随输入电压变化曲线
二
• 基本差动对
差分对的小信号特性(1)
RD1＝RD2=RD gm1＝gm2=gm
利用叠加定理, 先考虑Vin1的 作用,先求VX
1 1 RS = = g m2 g m
gmRD gmRD AVX = =1+gmRS 2
这是带负反馈电 阻RS的CS放大器
gmRD VX = AVXVin1 = Vin1 2
二
• 基本差动对
ΔID 2ISS -βΔVin Gm = = ΔVin 4ISS 2 -ΔVin β V01 - V02 ISS AV = = βISS R D = 2β( )R D Vin1 - Vin2 2
2
差分放大器的增益
同单级CS放大器的增益
I SS ) 2
G m = β I SS =
三
• 共模响应
基本差动对电阻失配对共模响应的影响
ΔVX gm RD ΔVin,CM 1 2g m R SS ΔVY gm (R D ΔR D ) ΔVin,CM 1 2g m R SS
因电阻失配，共模电压的变 化在输出端产生了一个差动 成分，我们说电路表现出共 模到差模的变换。此时若输 入既有差模信号又有共模噪 声，则输入共模的变化就会 损害放大的差模信号。
二
• 基本差动对 “虚地”的应用－差分对的半边电路
显然, VX=-gmRDVin1, VY=-gmRD (-Vin1 )= gmRD1Vin1
VX - VY -2g m R D Vin1 g m R D = Vin1 - Vin2 Vin1 -(-Vin1 )
二
• 基本差动对 任意输入信号的差分对
在左图的电阻负载基本差动对中, 记: △Vin=Vin1-Vin2, 且1= 2= =μnCOX(W/L) ,假定M1和M2均工作在饱 和区,ISS为理想恒流源,则由平方律关系 有:
模拟电子技术实验报告
一、实验目的1. 熟悉模拟电子技术实验的基本操作流程；2. 掌握模拟电子技术实验的基本测量方法；3. 理解模拟电子电路的基本原理，提高电路分析能力；4. 培养实验操作技能，提高动手实践能力。
二、实验内容1. 常用电子仪器的使用：示波器、万用表、信号发生器等；2. 晶体管共射极单管放大器实验；3. 射极跟随器实验；4. 差动放大器实验。
三、实验原理1. 常用电子仪器使用：示波器、万用表、信号发生器等是模拟电子技术实验中常用的测量工具，掌握这些仪器的使用方法对于进行实验至关重要。
2. 晶体管共射极单管放大器：晶体管共射极单管放大器是一种基本的模拟放大电路，其原理是利用晶体管的电流放大作用，将输入信号放大。
3. 射极跟随器：射极跟随器是一种具有高输入阻抗、低输出阻抗、电压放大倍数接近1的放大电路，常用于信号传输和阻抗匹配。
4. 差动放大器：差动放大器是一种能有效地抑制共模干扰的放大电路，广泛应用于测量、通信等领域。
四、实验步骤1. 常用电子仪器使用：熟悉示波器、万用表、信号发生器的操作方法，并进行基本测量。
2. 晶体管共射极单管放大器实验：（1）搭建实验电路，包括晶体管、电阻、电容等元件；（2）调整电路参数，使晶体管工作在放大区；（3）使用示波器观察输入信号和输出信号，分析电路放大效果。
3. 射极跟随器实验：（1）搭建实验电路，包括晶体管、电阻、电容等元件；（2）调整电路参数，使晶体管工作在放大区；（3）使用示波器观察输入信号和输出信号，分析电路放大效果。
4. 差动放大器实验：（1）搭建实验电路，包括晶体管、电阻、电容等元件；（2）调整电路参数，使晶体管工作在放大区；（3）使用示波器观察输入信号和输出信号，分析电路放大效果。
五、实验数据及分析1. 常用电子仪器使用：根据实验要求，使用示波器、万用表、信号发生器等仪器进行测量，并记录数据。
2. 晶体管共射极单管放大器实验：（1）输入信号频率为1kHz，幅值为1V；（2）输出信号频率为1kHz，幅值为5V；（3）放大倍数为5。
一文解析差动放大器电路原理
一文解析差动放大器电路原理运算放大器广泛应用于各类型电子产品上面，用来对模拟量信号进行放大或衰减，使信号幅值达到一个合理的区间，供其它电路进行比较或采样。
差动放大器具有一个普通放大器不具备的优点：可对一个或多个不共地的信号进行检测，各个被测信号或放大器皆不受非等电位带来的影响，使各个被信号与放大器之间继续保持着“隔离”特性。
但这个这么好的优点却没有被仪器厂家重视。
目前绝大多数的示波器都无法对两个以上不共地信号进行同时检测，甚至只使用单通道时也无法直接测量非隔离的信号，例如220V市电，或220V整流后的电压，因为探头的地跟交流电地线是通的，一测就是短路。
假如前级采样采用差动放大器电路形式，此问题迎刃而解了。
不过福禄克的示波表倒是支持测量不共地信号，但它是不是用的差动放大电路，我就没去研究过了。
下图是整流器电压的采样电路，根据科技先躯们的经验，当两输入电阻相等，两反馈电阻也相等时（姑且把同相端电阻也称为反馈电阻），电路的放大比例为RF/RI，下图为10/1000，即0.01倍，衰减型电路。
教科书上的公式推导过程我看来看去硬是看不明白，数学没学好是我的硬伤，但我相信公式是正确的，因为我用我自己的理解方式计算过，也实验过，放大比例确实是RF/RI，下面我就分享一下我的推导方法，也是各电压点的计算方法，但是要注意的是，这个计算方法是针对被测信号与放大器不共地的时候用的，在共地的时候计算法又不同，后面我会讲到。
图中，受测电压为540VDC，上正下负。
我们知道，运放工作在放大区时，正反输入端电压是相等的（理想状态下完全一致，实际有少许偏差，偏差值由运放品质决定），即虚短，那受测信号的负载电流可以等效于右图，我们由此计算出受测信号回路电流，540V/2000K=0.27MA，红色箭头为电流方向，OK。
我们还知道，运放还有虚断特性，即正反输入端的电流几乎为0，可以忽略不计，那我们就可以断定，流经两输入电阻的电流与流经两反馈电阻的电流是一样的，即4个电阻的电流都为0.27MA。
差动放大器调幅电路
第一章、差动放大器调幅电路的设计理论1.1、差分对放大器调幅原理电路单端输出的差分对放大器调幅原理图如下根据差分对放大器的电流方程，有：31(1)22c c c T i u i th U =+其中，Ut 为热电压。
对电流源进行分析可得到：()33EE BE on c E EU U u i i R Ω≈=-+代入上式得：()()11(1)(1)(1)222222EE BE on c EE BE on c c c E T E T E TU U u u U U u u i th th th u R U R U R U ΩΩ-+-=+=+++0()()I t g t u Ω=+1.2、差分对放大器及基本参数取Ucm=0.1V ，载波频率为5MHZ ，调制信号振幅为2V ，频率为100KHZ ，择由012f LCπ=可以选择L=1.3uH ，C=800pF ，令Re=2K Ω，构建差分对放大器电路图如下由波形可知放大器增益A=0.972/0.1=9.72，差模输入电阻R=0.1*10^6/(1.41*74.23)=955.4Ω第二章、差分对放大器调幅电路具体设计2.1、实现无失真线性时变电路调幅电路图如下：图中L1=1.3uH，C1=800pF，Re=2KΩ，载波频率为5MHZ，调制信号频率为100KHZ。
调节载波振幅为0.1V，调制信号振幅为2V，得到基本无失真调幅波形：输出已调波的频谱：2.2、不同工作状态下电路的分析（1）当Ucm<Ut 时，差动放大器工作在线性区，双曲正切函数近似为其自变量：22c cT T u uthU U取Ucm=20mV，此时输出已调波电压波形图为：频谱为：由上图可以发现，已调波的频谱在5MHZ 处为载频信号，5.1MHZ 和4.9MHZ 处为调制信号。
（2）当Ucm>4Ut 时，差动放大器工作在开关状态，双曲正切函数的取值为1或–1，即1214()(1)cos(21)2(21)n c c c n T u th k w t n w t U n π∞-=≈=---∑取Ucm=0.2V,此时的输出已调波波形图为：频谱图为：由上图可见，已调波中包含频率为5MHZ、5.1MHZ、4.9MHZ、(2n-1)*5MHZ、(2n-1)*5±0.1MHZ(n=1,2,3....)等的载频分量和上下变频分量。
补充：差动放大器的分析
I C1
_V
Re
EE
UCE1 = UCE2 VCC IC RC (0.7) IC UO = UC1 UC2 0 I B1 I B1
第3章
信号产生与变换电路的分析与制作
21学时
2、抑制零漂的原理:
+VCC
当ui1 = ui2 = 0 时，
UC1 = UC2
Rb + u i1 －
ui1 +
RL uo1
2
-+
第3章
信号产生与变换电路的分析与制作
21学时
②差模输入电阻
Rid 2Rb rbe
③输出电阻
+ u i1 － u id
2
Rc
+
+ uo uo1 E
+
Rc
Rb T 1
uo2 T2 Rb -
Ro 2Rc
u id
2
+ ui2 －
第3章
信号产生与变换电路的分析与制作 +12V RC10 k
12V
= (12 – 0.6) / 2 20 = 0.285 (mA)
第3章
信号产生与变换电路的分析与制作
+VCC
21学时
4. 共模输入与共模抑制比
uoc uC1 uC2
REE RC RC
共模输入
ui1 = ui2
大小相同 极性相同
ui1 V 1
IEQ1 + ie1
RC
VEE
IEQ2 + ie2
21学时
（3）镜像和微电流源
+VCC R
V1
IREF
V2
差动放大器工作原理
差动放大器工作原理
差动放大器是一种电子放大器，其工作原理基于对输入信号进行差分放大。
差动放大器通常由两个晶体管组成，一个被称为"P"，另一个被称为"N"。
当有信号输入到差动放大器的"P"晶体管的基极时，该晶体管会放大信号并输出到一个加载电阻上。
当信号输入到差动放大器的"N"晶体管的基极时，该晶体管也会放大信号并输出到相同的加载电阻上。
差动放大器的输出信号是两个晶体管的输出信号之间的差值，称为差分电压。
这个差分电压是信号输入和两个晶体管之间的共模信号的差异，即输入信号与两个晶体管输出信号的平均值之间的差异。
由于差动放大器通过差分放大的方式工作，它可以抑制输入信号中的共模噪声。
共模噪声是同时出现在两个信号引脚上的噪声，如果它们都被放大并输出，会对系统的性能造成影响。
通过差模信号在两个晶体管之间的差异，差动放大器可以有效地抑制共模噪声，并提高信号的纯度和质量。
此外，差动放大器还可以通过匹配输出电阻和输出缓冲阶段来提高放大器的功率和驱动能力。
综上所述，差动放大器通过差分放大的方式工作，可以抑制共模噪声，提高信号质量和性能。
它在许多应用领域，如音频放大器、仪器放大器和通信系统中得到广泛应用。
差动放大器原理
差动放大器原理差动放大器原理是电路设计中非常重要的一部分，它有广泛应用于许多领域，包括通信、自动控制、音频放大器等。
差动放大器是一种具有两个输入端口和一个输出端口的放大器，它可以将两个不同电压的信号进行放大，同时去除它们的共模信号，从而得到一个纯净的差分信号。
在差动放大器中，信号输入到两个输入端口，其中一个端口是正极性的，另一个是负极性的，这两个输入信号之间的差异就是差分信号。
差分信号经过放大器的放大后，输出到输出端口。
差动放大器可以放大差分信号，并抑制共模信号，这使得差动放大器成为一种高度抗干扰的电路设计。
差动放大器的抗干扰能力非常强，这是因为它可以消除两个输入信号的共模信号。
共模信号是指两个输入信号中的相同部分，例如，当两个信号都受到相同的干扰时，它们就会产生共模信号。
如果共模信号不被抑制，它会被放大器误认为是差分信号，从而引入噪声和干扰。
在差动放大器中，放大器输入端的阻抗是非常高的，这使得它能够接受来自不同信号源的信号，并将它们放大到相同的电平。
此外，差动放大器还具有非常高的增益，这使得它可以放大非常小的差分信号，从而提高系统的灵敏度。
当我们需要设计一个差动放大器时，需要考虑许多因素。
首先，我们需要选择适当的放大器类型，例如，我们可以选择普通的晶体管差动放大器或者是运算放大器差动放大器。
其次，我们需要选择适当的电阻和电容数值，以及正确的电源电压和放大器增益。
最后，我们需要考虑差动放大器的抗干扰能力和信号完整性。
差动放大器是电路设计中非常重要的一部分，它可以抑制共模信号，提高系统的灵敏度和抗干扰能力，从而使电路更加稳定和可靠。
在实践中，我们需要注意差动放大器的设计和调试，以确保它能够满足系统的要求。