教学演示用的大型电流计,灵敏度较低,测试范围受到很大的限制。如把一个放大器接在电流计上,就可以使灵敏度大为提高,解决在教学过程中,遇到的一些微弱电流演示问题。
电路原理
放大器电路如图1所示,它由单级差动放大器及恒流源两部分组成。当微弱电流从“1”、“2”端输入时,对称差动放大管BG\(_{1}\)和BG2的基极使得到一个大小相等、方向相反的电压,造成两管的集电极电流不等,在负载电阻R\(_{1}\)和R3上的电压降也不相同,使“3”、“4”端产生电位差,接在两端的表头M中便有被放大的电流通过。为使电路较为稳定,采用了电压负反馈偏置电路,R\(_{2}\)、R4为偏流电阻。W\(_{1}\)、W2是调零电位器,调整其阻值,可使两管的集电极电流平衡。在使用前,需反复调整W\(_{1}\)、W2,才能达到在输入端开路或闭合时,皆使表头指针指零。

由BG\(_{3}\)、D3~D\(_{6}\)等组成恒流源,有增加放大器稳定性的功用。根据晶体管的特性,当集电极~发射极间电压Uce大于2~3伏时,只要基极电流I\(_{b}\)一定,集电极电流Ic也就基本恒定,不再随U\(_{ce}\)的大小变化了。电路中,BG3的基极与具有稳压作用的四只串联的二极管相连,于是基极被稳定在一个固定的基准电压上,因此BG\(_{3}\)的集电极电流Ic3就基本上保持不变,稳定了差动放大管B\(_{G1}\)G2的发射极总电流。当温度升高引起I\(_{c3}\)和Ie3增加时,R\(_{6}\)两端的电压就要增加,但由于BG3的基极电位已经固定,因此U\(_{be3}\)就要下降,Ib3也随之减少,因而起了抑制I\(_{c3}\)上升的作用,从而增加了放大器的稳定性。由于采取上述措施,放大器的增益随温度的变化较小,引起的零点漂移较小,能满足一般测试的要求。
在输入端,反向接入了硅二极管D\(_{1}\)、D2,由于它们的正向导通电压约为0.6伏,当放大器误测较强的电流时,输入端电压将要超过0.6伏,于是二极管便导通,输入端短路,从而保护了BG\(_{1}\)和BG2。正常工作时,D\(_{1}\)、D2相当于开路,对测量无太大影响。
元件选择
为了减小差动放大器的零点漂移,不仅要选用热稳定性较好的高频小功率硅管,如3DG4、3DG6等,还必须挑选参数尽可能接近的管子。实践证明,只要选择同一型号、电流放大系数β相差小于5%的晶体管就可以了。为增加放大器增益,β可选得稍大些,在70~150左右为宜,但过高则稳定性较差。
D\(_{1}\)~D6须选用硅二极管,如2CP10~20等。其它元件无特殊要求。
安装调试
图2所示的是安装用的印刷电路板。电位器W\(_{1}\)、W2直接固定在板上,电源、输出、输入分别由6只接线柱引出。由于表头灵敏度较低,在有信号输入时,差动管集电极电流相差较大,造成两管温升不同,这微小的温差,可形成零点漂移,故要用粗铜丝把两管缠在一起,使之“均热”保持等温。若有的管子有一极与外壳相连,采用这种“均热”方法时,应注意绝缘。

调整电路的静态工作点时,应先从差动放大部分入手,为了消除恒流源的影响,先供给差动放大部分一个固定的4伏左右的电压,接在图中E+与BG\(_{3}\)的集电极之间,然后将W1、W\(_{2}\)旋至当中,再调整R2、R\(_{4}\),使两管的发射极电流各为10毫安左右,此时,它们的集电极~发射极间电压Uce1和U\(_{ce2}\)相等,约为2伏。静态电流不能过小,若小于此值太多,将使BG1和BG\(_{2}\)工作在非线性放大区,会影响输出的线性。调整恒流源部分时,先量4只串联的二极管的稳定电压是否为2.6伏左右,若相差较大,多是二极管接反或特性不良,应进行调换。然后调整R6,应使U\(_{ce3}\)在2~3伏之间。Uce3过低,将使BG\(_{3}\)工作在线性放大区,减弱恒流效果。过高,将使差动放大管Uce1和U\(_{ce2}\)降低,影响正常工作。
热敏、光敏,演示电路见图3。AC为滑线式电桥的电阻线,B为滑动触头,R为电阻箱,用小功率锗管来代替热敏和光敏电阻R\(_{X}\)。把差动放大器的输入端“1”、“2”分别接在D、B两点。将去漆的三极管壳上套一铝箔筒,调整滑动触头,使电桥平衡,指针指“0”。然后用手摸铝筒,使三极管温度升高,于是集电极与发射极间电阻减小,破坏了电桥平衡,指针明显摆动。同理也可进行光敏演示。(孙心若)
