差分放大器

第5章 - 离散半导体电路

PDF版本

零件和材料

  • 两个6伏电池
  • 两个NPN晶体管 - 模型2n2222或2n3403推荐(无线电小屋目录#276-1617是一套十五个NPN晶体管的封装,适用于此和其他实验)
  • 两个10 kΩ电位器,单匝,线性锥度(Radio Shack catalog # 271-1715)
  • 两个22 kΩ电阻
  • 两个10kΩ电阻
  • 1个100 kΩ电阻
  • 一个1.5kΩ电阻

在这个实验中,电阻值并不是特别重要,但是被选择来为“类似比较器”的差分放大器行为提供高电压增益。

交叉参考

电路课程,第3卷,第4章:“双极结晶体管电路课程,第3卷,第8章:“运算放大器

学习目标

原理图,示意图

插图

指令

该电路形成大多数运算放大器电路的心脏:差两。在这里所示的形式中,它是一种相当粗略的差分放大器,非常非线性和关于输出电压与输入电压的不对称。

然而,通过大收集器/发射极电阻比(100kΩ/1.5kΩ)产生的高电压增益,它主要用作比较器:输出电压随着两个输入电压信号接近平等而快速变化。测量输出电压(Q集电极的电压2相对地),因为输入电压是变化的。

注意两个电位器对输出电压有不同的影响:一个输入趋向于驱动输出电压在相同的方向(非反相),而另一个趋向于驱动输出电压在相反的方向(反相)。这是a的本质差分放大器:两个互补的输入,对输出信号的影响相反。

理想情况下,这样一个放大器的输出电压严格是一个函数区别两个输入信号之间。即使是粗略的测试也会发现,这个电路远远达不到理想的水平。

理想的差分放大器忽略所有共模电压,即两个输入共用的电压水平。例如,如果反相输入为3伏,非反相输入为2.5伏,则差分电压将为0.5伏(3 - 2.5),但共模电压将为2.5伏,因为这是最低的输入信号电平。

理想情况下,这种情况应产生相同的输出信号电压,好像输入分别设置为3.5和3伏,0.5伏差分,带有3伏共模电压)。但是,这个电路确实如此对两种不同的输入信号情况给出相同的结果。换句话说,它的输出电压取决于两个差分电压共模电压。

尽管这个差分放大器不完美,它的行为可能更糟。请注意,输入信号电位器被22个kΩ电阻限制在大约0到4伏的可调范围内,给定电源电压为12伏。

如果你想看看这个电路的行为没有任何输入信号限制,只是旁路22 kΩ电阻跳线,允许从每个电位器全0到12伏的调整范围。不要担心建立过多的热,而调整电位器在这个电路!

与电流反射电路不同,该电路由发射极电阻(1.5 kΩ)保护热失控,它不允许足够的晶体管电流造成任何问题。

相关工作表: