紫金学院差分放大电路实验报告.docx
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紫金学院差分放大电路实验报告
EDA
（一）模拟部分
电子线路仿真实验报告
实验名称：
差分放大电路
姓名：
学号：
120403116
班级：
时间：
2014.4.23
南京理工大学紫金学院电光系
一．实验目的
1．熟悉差分放大电路的结构。
2.了解差分放大电路抑制零点漂移的原理。
3.掌握差分放大电路静态工作点的估算方法及仿真分析方法。
4.掌握差分放大电路的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的估算方法及仿真分析方法。
5.了解差分放大电路的大信号特性。
6.理解差分放大电路提高共模抑制比的方法。
二、实验原理
1.单端输出差模电压放大倍数可正可负，当信号从3端口输出时，1端口称为同相输入端，2端口称为反相输入端；当信号从4端口输出时，1端口称为同相输入端，2端口称为反相输入端。
2.单端输出差模电压放大倍数与双端输出差模放大倍数的比值与负载大小有关系，当RL=RC时比值为4：
3，当负载为空载时比值为2:
1。
3.共模电压放大倍数为负值。
4.恒流源差分放大电路抑制共模信号的能力远大于长尾差分放大电路。
5.对于长尾差分放大电路而言，增大RE的值能提高抑制共模信号的能力，但是RE过大，一方面不利于电路集成，另一方面增大RE的同时要增加电源电压才能保证电路的静态工作点保持不变，因此为了提高共模信号抑制能力不能单纯增大RE值，而因该采用恒流源差分放大电路。
三．实验内容
包括搭建的电路图，必要的文字说明，对结果的分析等。
1）按要求连接电路
长尾差分放大电路：
恒流源差分放大电路：
即将上图中的J1拨到右边。
2）仿真分析长尾差分放大电路的静态工作点，计算三极管的β
长尾差放：
恒流源差放：
表1
UCE1/V
UCE2/V
IB1/μA
IB2/μA
IC1/mA
IC2/mA
IC3/mA
β1
β2
长尾差放
6.902
6.902
13.166
13.166
0.561
0.561
42.6
42.6
恒流源差放
7.093
7.093
12.723
12.732
0.541
0.541
1.109
42.6
42.6
（3）差放单端输出、双端输出，估算电路的电压放大倍数。
估算过程：
差模信号输入时，长尾电阻或恒流源动态电阻上流过的交流电流为0，故长尾电阻在差模信号输入时不起作用。
差分放大电路的电压放大倍数只与输出方式有关。
差放电路单端输出时，差模电压放大倍数为Ad单=-（βRc//RL）/2（RB1+rbe）
LcQ=（12-0.7）/2*10k=0.565mA
Rbe=50+42.6*（26/0.565）=2.029k
Ad单=-42.34
双端输出时，差模电压放大倍数为Ad双=-（βRc//（RL/2）/（RB1+rbe）
Ad双=-56.45
表2
长尾差放Aud
恒流源差放Aud
估算值
单端输出
-42.34
-42.34
双端输出
-56.45
-56.45
测量值
单端输出
-25.9
-25.2
双端输出
-38.5
-38.5
当电路的输入信号峰值10mv,频率1khz,此时示波器波形如图所示：
（其中红线表示1端口，黄线表示3端口，绿线表示4端口。
）
（4）差放单端输入，单端输出时，令信号由1端口输入，输入信号峰值为10mv，频率为1khz
1）:
如图为长尾差放（J1开关拨到右边即为恒流源差放）当信号由3端口输出时，估算电路的电压放大倍数示波器观察到的1、3端口波形如图。
仿真分析差模放大倍数：
长尾差放的输出电压和输入电压：
恒流源差放的输出电压和输入电压：
2）:
如图为长尾差放（J1开关拨到右边即为恒流源差放），当信号由4端口输出时，估算电路的电压放大倍数示波器观察到的1、3端口波形如图。
仿真分析差模放大倍数：
长尾差放的输出电压和输入电压：
恒流源差放的输出电压和输入电压：
差放电路单端输出时，差模电压放大倍数为Ad单=-（βRc//RL）/2（RB1+rbe）
LcQ=（12-0.7）/2*10k=0.565mA
Rbe=50+42.6*（26/0.565）=2.029k
Ad单=-42.34
表3
长尾差放Aud
恒流源差放Aud
输入、输出信号波形双
3端口输出
估算值
-42.34
-42.34
测量值
-25.9
-25.2
4端口输出
估算值
42.34
42.34
测量值
25.6
25.2
5）Aud双/Aud单=1.48
与输出是否为空载有关。
表4
uom/V
输出信号波形
估算值
表5
单端输入双端输出
单端输入单端输出
长尾差放
Auc＝
Auc＝
恒流源差放
Auc＝
Auc＝
四．思考题
最少回答4个思考题
1.为什么差分放大电路可以抑制共模信号？
共模信号是无用信号差模信号可以抑制零点漂移因为差分放大器中两管相同，因此静态工作点的零漂相同相当于两输入端加上共模信号，共模信号ib在Re上压降=2*ib*（1+β）*Re,若设ib>0，共模信号Icm在Re上压降Vre=2*ib*Re反馈到输入端Vb=Vbe+Vre，（Vb=常数）使Vbe减小,因此使iB减小；对差模信号相当输入端1加上ib另一端2加上-i在Re上压降Vre=Re*（1+β）*ib+Re*（1+β）*（-ib）=0,Vb=Vbe+Vre=Vbe+0=Vbe即没有使Vbe减小，（Vb=常数）
5．共模电压放大倍数总是负值吗？
为什么？
不是。
所谓的共模信号是指两个差动放大管ＶＴ１和VT2的基极接入幅度相同、极性相同的信号。
共模电压放大倍数就是接入的信号是电压信号的放大倍数。
共模信号对两个管子的作用是同相的，若两个电压信号均为正，将引起两个管子电流同量增加，而两个管子集电极电压将同量减少，故从两个管子集电极输出的共模电压为零。
所以，共模电压放大倍数为零。
当差动放大电路对称时，对共模信号无放大作用，即完全抑制了共模信号。
6为什么要用恒流源代替长尾电阻RE?
对于长尾差分放大电路而言，增大RE的值能提高抑制共模信号的能力，但是RE过大，一方面不利于电路集成，另一方面增大RE的同时要增加电源电压才能澳证电路的静态工作点保持不变，因此为了提高共模抑能力不能单纯增大RE的值，而应该采用恒流源差分放大电路。
7.差分放大电路中，单端输出差模电压放大倍数与双端输出差模电压放大倍数有什么关系？
单端输出差模电压放大倍数与双端输出差模电压放大倍数的比值与负载大小有关系，当RL=RC时，比值为4:
3，当负载为空载是比值为2:
1.
10．如何增加差模输入电压的线性动态范围？
抑制零点漂移
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