差分放大器
零件和材料
- 两节 6 伏电池
- 两个 NPN 晶体管——推荐使用 2N2222 或 2N3403 型（Radio Shack 目录号 # 276-1617 是一个包含 15 个 NPN 晶体管的封装）
- 两个 10 kΩ 电位器，单圈，线性锥度（Radio Shack 目录 # 271-1715）
- 两个 22 kΩ 电阻器
- 两个 10 kΩ 电阻器
- 一个 100 kΩ 电阻器
- 一个 1.5 kΩ 电阻器
电阻值在本实验中并不是特别重要，但已被选择为“类似比较器”的差分放大器行为提供高电压增益。
交叉引用
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
- 差分放大器电路的基本设计。
- 差分的工作定义 和共模 电压
原理图
插图
说明
该电路构成了大多数运算放大器电路的核心：差分对 .在这里所示的形式中，它是一个相当粗糙的差分放大器，在输出电压与输入电压之间非常非线性和不对称。
然而，由于集电极/发射极电阻比 (100 kΩ/1.5 kΩ) 大而产生的高电压增益，它主要用作比较器：当两个输入电压信号接近相等时，输出电压值会迅速变化。测量输入电压变化时的输出电压（Q2 集电极相对于地的电压）。
请注意两个电位器对输出电压的不同影响：一个输入趋向于以相同方向驱动输出电压（同相），而另一个趋向于以相反方向驱动输出电压（反相）。这是差分放大器的本质 :两个互补输入，对输出信号的影响相反。
理想情况下，这种放大器的输出电压严格是差的函数 两个输入信号之间。该电路与理想情况相差甚远，即使是粗略的测试也会显示出来。
理想的差分放大器忽略所有共模电压 ，这是两个输入共有的电压电平。例如，如果反相输入为 3 伏，同相输入为 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，因为这是最低输入信号电平。
理想情况下，这种情况应该产生与输入分别设置为 3.5 和 3 伏（0.5 伏差分，3 伏共模电压）相同的输出信号电压。但是，这个电路没有 对两种不同的输入信号场景给出相同的结果。换句话说，它的输出电压取决于差分电压和 共模电压。
尽管这个差分放大器不完美，但它的行为可能更糟。请注意输入信号电位器如何被 22 kΩ 电阻器限制在大约 0 到 4 伏的可调范围内，假设电源电压为 12 伏。
如果您想了解该电路在没有任何输入信号限制的情况下的表现，只需使用跨接导线绕过 22 kΩ 电阻器，允许每个电位计在 0 至 12 伏的完整调节范围内。调整此电路中的电位器时不要担心会产生过多的热量！
与电流镜电路不同，该电路通过发射极电阻 (1.5 kΩ) 防止热失控，这不允许足够的晶体管电流引起任何问题。
相关工作表：
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差动晶体管放大器工作表
工业技术