차동 증폭기

부품 및 재료

<울>

6볼트 배터리 2개

2개의 NPN 트랜지스터 - 모델 2N2222 또는 2N3403 권장(Radio Shack 카탈로그 번호 276-1617은 이 실험 및 기타 실험에 이상적인 15개의 NPN 트랜지스터 패키지)

10kΩ 전위차계 2개, 단일 회전, 선형 테이퍼(Radio Shack 카탈로그 번호 271-1715)

22kΩ 저항기 2개

10kΩ 저항기 2개

100kΩ 저항 1개

1.5kΩ 저항 1개

저항 값은 이 실험에서 특별히 중요하지 않지만 "비교기와 같은" 차동 증폭기 동작을 위해 고전압 이득을 제공하도록 선택되었습니다.

상호 참조

전기 회로의 교훈 , 3권, 4장:"바이폴라 접합 트랜지스터" 전기 회로의 교훈 , 3권, 8장:"연산 증폭기"

학습 목표

<울>

차동 증폭기 회로의 기본 설계.

차동의 실제 정의 및 공통 모드 전압

개략도

그림

<강한>

지침

이 회로는 대부분의 연산 증폭기 회로의 핵심인 차동 쌍을 형성합니다. . 여기에 표시된 형태는 출력 전압 대 입력 전압과 관련하여 상당히 비선형적이고 비대칭적인 다소 조잡한 차동 증폭기입니다.

그러나 큰 컬렉터/이미터 저항 비율(100kΩ/1.5kΩ)에 의해 생성된 높은 전압 이득과 함께 주로 비교기 역할을 합니다. 즉, 두 입력 전압 신호가 동등에 가까워짐에 따라 출력 전압 값이 급격히 변합니다. 출력 전압을 측정합니다(Q₂ 컬렉터의 전압 접지와 관련하여) 입력 전압이 다양하기 때문입니다.

두 개의 전위차계가 출력 전압에 어떻게 다른 영향을 미치는지 확인하십시오. 하나의 입력은 출력 전압을 같은 방향(비반전)으로 구동하는 경향이 있고 다른 하나는 출력 전압을 반대 방향(반전)으로 구동하는 경향이 있습니다. 이것이 차동 증폭기의 본질적인 특성입니다. :출력 신호에 반대 효과가 있는 2개의 보완 입력.

이상적으로는 이러한 증폭기의 출력 전압은 엄격하게 차이의 함수입니다. 두 입력 신호 사이. 이 회로는 피상적인 테스트로도 알 수 있듯이 이상적이지 않습니다.

이상적인 차동 증폭기는 모든 공통 모드 전압을 무시합니다. , 이는 두 입력에 공통적인 전압 레벨입니다. 예를 들어, 반전 입력이 3볼트이고 비반전 입력이 2.5볼트인 경우 차동 전압은 0.5볼트(3 - 2.5)이지만 공통 모드 전압은 2.5볼트가 됩니다. 왜냐하면 이것이 가장 낮은 입력 신호 레벨이기 때문입니다.

이상적으로는 이 조건에서 입력이 각각 3.5V 및 3V로 설정된 것과 동일한 출력 신호 전압을 생성해야 합니다(0.5V 차동, 3V 공통 모드 전압 사용). 그러나 이 회로는 그렇지 않습니다 두 개의 다른 입력 신호 시나리오에 대해 동일한 결과를 제공합니다. 즉, 출력 전압은 차동 전압 및 모두에 따라 달라집니다. 공통 모드 전압.

이 차동 증폭기가 불완전하기 때문에 그 동작이 더 나빠질 수 있습니다. 입력 신호 전위차계가 22kΩ 저항에 의해 12볼트의 전원 공급 장치 전압이 주어지면 약 0~4볼트의 조정 가능한 범위로 어떻게 제한되었는지 주목하십시오.

이 회로가 입력 신호 제한 없이 어떻게 동작하는지 확인하려면 점퍼 와이어로 22kΩ 저항을 우회하여 각 전위차계에서 전체 0~12볼트 조정 범위를 허용하십시오. 이 회로에서 전위차계를 조정하는 동안 과도한 열 축적에 대해 걱정하지 마십시오!

전류 미러 회로와 달리 이 회로는 이미 터 저항(1.5kΩ)에 의해 열 폭주로부터 보호되므로 트랜지스터 전류가 충분하지 않아 문제가 발생하지 않습니다.

관련 워크시트:

<울> <리>

차동 트랜지스터 증폭기 워크시트