构建可作运放的高增益差分放大器：电流镜像优化设计
零件与材料
- 两节 6V 电池
- 四只 NPN 晶体管—2N2222 或 2N3403（Radio Shack #276-1617 提供 15 只装 NPN）
- 两只 PNP 晶体管—2N2907 或 2N3906（Radio Shack #276-1604 提供 15 只装 PNP）
- 两个 10kΩ 电位器，单圈，线性锥度（Radio Shack #271-1715）
- 一个 270kΩ 电阻
- 三个 100kΩ 电阻
- 一个 10kΩ 电阻
参考文献
《电路课程》第三卷，第 4 章"Bipolar Junction Transistors"（双极结型晶体管）和第 8 章"Operational Amplifiers"（运算放大器）。
学习目标
- 设计使用电流镜像的差分放大器
- 探究负反馈如何塑造高增益差分放大器行为
原理图
实物接线图
实验步骤
此设计改进早前差分放大器，以电流镜像网络替代分压电阻，产生更高电压增益和更可预测性能。
因增益提升，电路可作功能运算放大器（运放）工作。运放是现代模拟电子基石，理解其内部结构极有价值。
PNP 对 Q1、Q2 形成电流镜像，保持差分对 Q3、Q4 电流平衡。NPN 对 Q5、Q6 提供第二电流镜像，通过可编程电阻 Rprg 固定差分对总电流。
测量输出电压（Q4 集电极相对地）随两输入电压变化。注意一电位器作同相输入，另一作反相输入。
输出对两输入近相等时响应最强——这是差模。确认此行为后，电路可作真正运放用。常见首个实验是电压跟随器（缓冲器）配置。
电压跟随器将放大器输出直接接回反相输入——即将 Q4 集电极与基极短接，忽略反相电位器。
运放符号显示同相（+）、反相（−）输入与输出顶点。红线代表反馈回路。电压跟随器输出应在几百分伏内跟随输入。
更复杂的是同相放大器，反馈回路两等值电阻设定增益精确为 2。
测试中可能见测量与预期输出微小差异—通常几百分伏。源于差分对不完美，可通过增级或微调 Rprg 改善。
尝试 10kΩ 至 1MΩ 不同 Rprg 值。避免 <10kΩ 防止电流镜像晶体管热失控。
部分商用运放暴露可编程电流镜像点，允许用户像 Rprg 那样精确调整内部偏置。多数成品运放此偏置由精密调整电阻固定。
工业技术