实验五 差动放大电路实验
一(实验目的
(1) 了解差动放大电路的构成
(2) 了解差动放大电路的输入、输出特性
(3) 学会判断差动放大电路放大差模、抑制共模信号的能力
(4) 了解差放对任意输入模式的响应
二(原理说明
1.差动放大电路的概念
差动放大电路又叫差分电路,他不仅能有效的放大直流信号,而且能有效的减小由于电源波动和晶体管随温度变化多引起的零点漂移,因而获得广泛的应用。特别是大量的应用于集成运放电路,他常被用作多级放大器的前置级。本实验选用的差分放大电路是由两个单管电路构成的放大器。具体原理图如下所示:
图5.1恒流源差放(差模输入) 图5.2恒流源差放(共模输入)
当s IN1和s IN2所加信号为大小相等极性相反的输入信号(差模信号)时,就叫做差模输入;当s IN1和s IN2所加信号为大小相等极性相同的输入信号(共模信号)时,就叫做共模输入;当输入差模信号时,输入信号得到了放大;而且输出信号与输入信号同相;当输入信号是共模信号时,输出信号幅度很小。该电路具有放大差模、抑制共模信号的功能。
2.产生共模信号与差摸信号
一般信号源的输出有两路,一路为信号源的地,另一路为信号。为了产生两路大小相同方向相同的共模信号和大小相同方向相反的差模信号,需要做适当处理。本实验采用的电路如图5.3所示。该电路的左半部分为两个电压跟随电路,该电路的功能是将输入电路的一路信号变为两路大小相同方向相同的信号输出并提高其带负载能力。输入信号由信号输入端sIN输入,分别经过两个由算放大器组成的电压跟随电路后输出两路大小相同方向相同的共模信号,信号分别从sIG1和sIG2输出。图的右半部分为由运算放大器组成的比例放大电路,上侧的为正比例放大电路,下侧的为反比例放大电路。该电路的功能是将两路大小相同方向相同的共模信号转化为两路大小相同方向相反的差模信号并输出。如果将图中的sIG1与IN1连接,sIG2与IN2相连则会从sIG3和sIG4输出两路方向相反的信号并且可以通过调节电位器R9和R11来改变输出信号的幅值,使其成为大小相同且方向相同的差模信号
图5.3共模信号与差模信号生成电路
三(实验仪器
模拟电路实验箱、差分放大电路模块、函数信号发生器、双通道示波器、电子元器件小盒; 4实验内容及步骤
4.1实验内容
设计一个差动放大电路,要求该电路能够将差模信号放大并有效抑制输入电路的共模干扰信号,并在实验箱上搭接电路完成实验。
4.2实验步骤
4.2.1差模输入实验
(1)首先给差分放大模块接上电源(+VCC接刊2V,GND接GND ,~VcC接ˉ12V)。
(2)用函数信号发生器调制出频率为100Hz,电压为200mv的正弦波信号,并将信号从差分放大模块的INPuT测试点输入(信号正极接INPuT,负极接GND)。用示波器观察sIG1和sIo2测试点的输出信号,可以从示波器上观察到两路频率为100Hz,电压峰峰值为2oomv的正弦波信号(测量时:示波器1通道的正极接sIG1,负极接GND。示波器2通道的正极接sIG2,负极接GND。)。
(3)关闭实验箱电源开关,用D2连接线将sIG1测试孔与IN1测试孔相连,将sIG2测试孔与IN2测试孔相连。打开实验箱电源开关给差分放大模块供电。用示波器观察sIG3和sIG4测试点的输出信号,可以从示波器上观察到两路频率为100Hz,信号方向相反的正弦波信号(测量时:示波器1通道的正极接sIG3,负极接GND。示波器2通道的正极接sIG4,负极接GND。)。通过调节差分放大模块上的两个电位器使sIG3测试孔和sIG4测试 孔输出频率为100Hz,电压峰峰均为400mv且方向相反的差分信号。
(4)关闭实验箱电源开关,用D2连接线将sIG3测试孔与IN+测试孔相连,将sIG3测试孔与IN-测试孔相连,取一个1K电阻小盒作为差分放大电路的负载插接到差分放大模块的RHL1处。打开实验箱电源给差分放大模块供电,用示波器测量差分放大模块输出信号(我们使用示波器的1通道测量,示波器1通道的正极接TP3测试点,负极接TP4测试点。)。此时示波器会显示差分放大电路在输入差模信号时的输出信号。如果输出波形出现截止失真,则说明该差分放大电路的增益太大。这时只需要将函数信号发生器输出信号的电压峰峰 值调节到50mv即可在差分放大电路的输出端得到一个不失真的正弦波信号。、
4.2,2共模输入实验
(1)首先给差分放大模块接上电源(+VCC接+12V,GND接GND,ˉVCC接-12V)。
(2)用函数信号发生器调制出频率为100Hz,电压为100mv的正弦波信号,并将信号从差分放大模块的INPUT测试点输入(信号正极接INPUT,负极接GND)。用示波器观察sIG1和sIG2测试点的输出信号,可以从示波器上观察到两路频率为100Hz,电压峰峰值为均为100mv且信号方向相同的正弦波信号,此信号将作为 共模信号输入到差分放大电路的信号输入端(测量时:示波器1通道的正极接sIG1,负极接GND。示波器2通道的正极接sIG2,负极接GND。)。
(3)关闭实验箱电源开关,用D2连接线将sIG1测试孔与IN+测试孔连接,将sIG2测试孔与IN-测试孔连接。取一个1K电阻小盒并将电阻小盒插接到差分放大模块上的RIIL1位置作为差分放大电路的负载。打开实验箱电源给差分放大模块供电,用示波器测量差分放大模块输出信号(我们使用示波器的1通道测量,示波器1通道的正极接TP3测试点,负极接TP4测试点。)。这时我们用示波器检测不到输出信号,这说明差分放大电路能够有效地抑制共模信号。
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