●    兩個(gè)100 Ω電阻

●    兩個(gè)1 kΩ電阻

●    兩個(gè)0.1 μF電容（標(biāo)記為104）

 

圖1.11:1衰減器和濾波器 

 

本次實(shí)驗(yàn)的所有部分都會(huì)使用該衰減器和濾波器。

 

帶尾電阻的差分對(duì)

 

材料

 

●    ADALM2000主動(dòng)學(xué)習(xí)模塊

●    無(wú)焊面包板

●    跳線(xiàn)

●    兩個(gè)10 kΩ電阻

●    一個(gè)15 kΩ電阻（將10 kΩ電阻和4.7 kΩ電阻串聯(lián)）

●    兩個(gè)小信號(hào)NPN晶體管（2N3904或SSM2212 NPN匹配對(duì)）

 

說(shuō)明

 

面包板連接如圖3所示。Q1和Q2應(yīng)從您可用的且VBE匹配最佳的晶體管中選擇。Q1和Q2的發(fā)射極與R3的一端共享一個(gè)連接。R3的另一端連接到Vn (-5V)，提供尾電流。Q1的基極連接到第一個(gè)任意波形發(fā)生器的輸出，Q2的基極連接到第二個(gè)任意波形發(fā)生器的輸出。兩個(gè)集電極負(fù)載電阻R1和R2分別連接在Q1和Q2的集電極與正電源Vp (5V)之間。差分示波器輸入（2+和2-）用于測(cè)量?jī)蓚€(gè)10 kΩ負(fù)載電阻上的差分輸出。

 

圖2.帶尾電阻的差分對(duì) 

 

硬件設(shè)置

 

第一個(gè)波形發(fā)生器配置為200 Hz三角波，峰峰值幅度為4 V，偏移為0。第二個(gè)波形發(fā)生器配置為200 Hz三角波，峰峰值幅度為4 V，偏移為0 V，但相位為180°。電阻分壓器將Q1和Q2的基極處的信號(hào)幅度降低到略小于200 mV。示波器的通道1應(yīng)與1+連接到第一個(gè)波形發(fā)生器W1的輸出，與1-連接到W2的輸出。通道2應(yīng)連接到顯示2+和2-，并設(shè)置為每格1 V。

 

圖3.帶尾電阻的差分對(duì)面包板電路 

 

程序步驟

 

應(yīng)獲取如下數(shù)據(jù)：x軸是任意波形發(fā)生器的輸出，y軸是使用2+和2-輸入的示波器通道2。通過(guò)改變R3的值，探索尾電流電平對(duì)電路增益的影響（觀察通過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)的斜率）和對(duì)線(xiàn)性輸入范圍的影響，以及當(dāng)電路飽和時(shí)，觀察增益非線(xiàn)性下降的形狀。然后在基本電路上增加點(diǎn)小元件，例如發(fā)射極退化電阻，探索擴(kuò)展和線(xiàn)性化輸入擺幅范圍的技術(shù)及其對(duì)電路增益的影響。

 

配置示波器以捕獲所測(cè)量的兩個(gè)信號(hào)的多個(gè)周期。xy圖示例如圖4所示。

 

圖4.帶尾電阻的差分對(duì)xy圖 

 

電流源用作尾電流

 

使用簡(jiǎn)單電阻作為尾電流具有局限性。應(yīng)探索構(gòu)建電流源來(lái)偏置差分對(duì)的方法。這可以由幾個(gè)額外的晶體管和電阻構(gòu)成，如之前的ADALM2000實(shí)驗(yàn) "穩(wěn)定電流源"所示。

 

附加材料

 

●    兩個(gè)小信號(hào)NPN晶體管（Q3、Q4 = 2N3904或SSM2212）

 

說(shuō)明

 

面包板連接如圖6所示。

 

圖5.帶尾電流源的差分對(duì) 

 

硬件設(shè)置

 

第一個(gè)波形發(fā)生器配置為200 Hz三角波，峰峰值幅度為4 V，偏移為0。第二個(gè)波形發(fā)生器也應(yīng)配置為200 Hz三角波，峰峰值幅度為4 V，偏移為0 V，但相位為180°。電阻分壓器將Q1和Q2的基極處的信號(hào)幅度降低到略小于200 mV。示波器的通道1應(yīng)與1+連接到第一個(gè)波形發(fā)生器W1的輸出，與1-連接到W2的輸出。通道2應(yīng)連接到顯示2+和2-，并設(shè)置為每格1 V。

 

圖6.帶尾電流源的差分對(duì)面包板電路 

 

程序步驟

 

配置示波器以捕獲所測(cè)量的兩個(gè)信號(hào)的多個(gè)周期。xy圖示例如圖7所示。

 

圖7.帶尾電流源的差分對(duì)xy圖 

 

測(cè)量共模增益

 

圖8.共模增益配置 

 

共模抑制是差分放大器的一個(gè)關(guān)鍵方面。CMR可以通過(guò)將兩個(gè)晶體管Q1和Q2的基極連接到同一輸入源來(lái)測(cè)量。圖10中的曲線(xiàn)顯示了當(dāng)W1的共模電壓從+2.9 V掃描至-4.5 V時(shí)，電阻偏置差分對(duì)和電流源偏置差分對(duì)的差分輸出。輸入上的最大正擺幅以晶體管的基極電壓超過(guò)集電極電壓和晶體管飽和電壓的點(diǎn)為限。這可以通過(guò)觀察晶體管的集電極電壓相對(duì)于地為單端（即將2-示波器輸入接地）來(lái)檢查。

 

硬件設(shè)置

 

波形發(fā)生器配置為100 Hz正弦波，峰峰值幅度為8 V，偏移為0。示波器的通道1應(yīng)與1+連接到第一個(gè)波形發(fā)生器W1的輸出，與1-連接到地。通道2應(yīng)連接到顯示2+和2-，并設(shè)置為每格1 V。

 

圖9.共模增益面包板電路 

 

程序步驟

 

配置示波器以捕獲所測(cè)量的兩個(gè)信號(hào)的多個(gè)周期。產(chǎn)生的波形如圖10所示。

 

圖10.共模增益波形

 

問(wèn)題：

 

對(duì)于圖8中的電路，如果將晶體管Q1的基極視為輸入，該晶體管放大器對(duì)于輸出2+和2-而言是反相還是同相？

 

對(duì)于同一電路，說(shuō)明當(dāng)輸入電壓(W1)增加時(shí)，每個(gè)輸出電壓（2+和2-）會(huì)發(fā)生什么。另外請(qǐng)說(shuō)明，當(dāng)輸入電壓減小時(shí)會(huì)發(fā)生什么。

 

您可以在學(xué)子專(zhuān)區(qū)博客上找到問(wèn)題答案。

 

 

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