物理与电子科学系实验报告课程名称 EDA 实验 班级姓名 2011 年 5 月 5号学号实验日期实验学时2实验地点物理系机房任课教师指导老师实验课题差动放大器实验成绩实验目的熟悉差动放大器工作原理； 掌握用差动放大器基本测试方法；实验原理如图 4-2-5 所示，是差动放大器的基本结构。它由两个元件参数相同的基本共射放大 电路组成。调零电位器 Rp 用来调节 T1、T2 管的静态工作点，使得输入信号 Ui＝0 时，双端输出电压 UO＝0。RE 为两管共用的发射极电阻， 它对差模信号无负反馈 作用，因而不影响差模电压放大倍数，但对共模信号有较强的负反馈作用，故可以 有效地抑制零漂，稳定静态工作点。个人电脑一台 Multisim 10 集成开发环境 实验设备及 软件环境一. 实验内容 电路如图 4-2-5 所示。 分析电路各点的直流电压（着重分析 Uo） ； 调节电位器 Rp，分析 Uc1 和 Uc2 以及 Uo，写出结论。 （注：因为元件都是理想的标准参数，所以 用 Rp 来讨论共模特性） ； 双端输入：恢复 Rp 为 50%，调出一电压为 0。1V 的直流信号， “+”接 Ui1， “-”接 Ui2，再分析 Uc1 和 Uc2 及 Uo，计算差模放大倍数（即单端输出和双端输出） ，记录数据并分析； 单端输入：调出一电压为 0.1V 的直流信号， “+”接 Ui1， “-”接地，再分析 Uc1 和 Uc2 及 Uo，计 算差模放大倍数； “+”接地， “-”接 Ui1，再做一次；同样“+”接 Ui2， “-”接地，再分析 Uc1 和 Uc2 及 Uo，计算差模放大倍数；总结结论：图 4-2-5 5）调整电路 4-2-5 中 Rp，人为打破电路的平衡（因为实际电路中很难做到平衡） ，将 Ui1、Ui2 两输 入端连接，调出一电压为 0.1V 的直流信号， “+”接输入端“-”接地，讨论共模增益； 6）在第（5）步的基础上重复第（3）步，讨论并计算电路的共模抑制比； 7）在 Ui1 端加入幅度为 0.05mV、频率为 1KHz 的交流信号，用示波器分别观察 Uc1、Uc2、Uo 的 波形，写出结论。 二、实验步骤 按图 4-2-5 将电路图在 Multisim 设计好 1 分析电路各点的直流电压（着重分析 Uo） ，点菜单栏的“仿真”→“分析”→“直流工作点分析” 出现如下结果：Uo=V(6)-V(7)=11.58753-11.58753=0V 2. 调节电位器 Rp，用探针分析 Uc1 和 Uc2 以及 Uo：30%Rp 时电压变化50%Rp 时电压变化70%Rp 时电压变化结论： 电压 Uc1(v) Uc2(v) U0(V) Rp 30%Rp 11.7 11.3 0.3 50%Rp 11.6 11.6 0 70%Rp 11.3 11.7 -0.33. 双端输入—单端输出、双端输出组态 在输入端 Ui1， Ui2 之间， 分别加直流差模信号 +0.1V， 用直流电压表分别测量单端输出电压 Uc1(T1 集电极对地电压)，Uc2(T2 集电极对地电压)和双端输出电压 U0(注意电压极性)，填入表 1 中。再在输入端 Ui1， Ui2 之间， 加直流差模信号−0.1V， 测 Uc1， Uc2 和 U0， 填入表 1 中。 电路在双(单) 端 输 入 — 单 端 输 出 、 双 端 输 出 时 的 Au1=(Uc1-Vc1)/Ui, Au2=(Uc2-Vc2)/Ui, Au=U0/Ui.(Vc1= ,Vc2= )输入差模信 号 +0.1V -0.1V测量值 Uc1(v) 11.585 11.589 Uc2(V) 11.589 11.585 U0（V） -0.004 0.004计算值 Au1 Au2 Au -0.04 -0.04表 1 差动电路双端输入数据表 4. 单端输入—单端输出、双端输出组态 用导线将 Ui1 端接地，在 Ui2 和地之间分别加直流差模信号±0.1V，分别测量单端输出电压 Uc1， Uc2 和双端输出电压 U0，填入表 4-1 中输入差模信 号 +0.1V -0.1V测量值 Uc1(v) 11.587 11.587 Uc2(V) 11.583 11.591 U0（V） 0.004 -0.004计算值 Au1 -0.0053 0.0053 Au2 Au 0.04 0.04表 4-1 差动电路单端输入数据表 1再用导线将 Ui2 端接地，在 Ui1 和地之间分别加直流差模信号±0.1V，分别测量单端输出电压 Uc1， Uc2 和双端输出电压 U0，填入表 4-2 中。输入差模信 号 +0.1V -0.1V测量值 Uc1(v) 11.583 11.591 Uc2(V) 11.587 11.587 U0（V） -0.004 0.004计算值 Au1 Au2 -0.0053 0.0053 Au -0.04 -0.04表 4-2 差动电路单端输入表 2 结论：RE 为两管共用的发射极电阻， 它对差模信号无负反馈作用，因而不影响差模电压放大倍数。 即不论接成简单差动放大电路或带有恒流源的差动放大电路，静态工作点 IC 相同时，它们的差模电 压增益相同。放大器在单端输入或双端输入时，它们的差模电压增益大小也相同。 5. 调整电路 4-2-5 中 Rp，将 Ui1、Ui2 两输入端连接，调出一电压为 0.1V 的直流信号， “+”接输入 端“-”接地，分别测量单端输出电压 Uc1，Uc2 和双端输出电压 U0，填入表 5 中，电路在双(单)端 输 入 — 单 端 输 出 、 双 端 输 出 时 的 Au1=(Uc1-Vc1)/Ui, Au2=(Uc2-Vc2)/Ui, Au=U0/Ui.(Vc1= ,Vc2= )再将 Ui1、Ui2 两输入端连接，调出一电压为-0.1V 的直流信号， “+”接输入端“-”接地，分别测量 单端输出电压 Uc1，Uc2 和双端输出电压 U0，填入表 5 中。输入共模信 号 +0.1V -0.1V测量值 Uc1(v) 11.584 11.591 Uc2(V) 11.584 11.591 U0（V） 0 0计算值 Ac1 Ac2 Ac 0 0表 5 差动电路共模输入—单端输出、双端输出数据表 有表可知，Ac=0 共模电压增益为零，则共模信号有较强的负反馈作用，故可以有效地抑制零漂，稳 定静态工作点。 6.共模抑制比 Kcmr1=∣Au1/Ac1∣=∣Au1/ ∣→∞ Kcmr2=∣Au2/Ac2∣=∣Au2/ ∣→∞ Kcmr=∣Au/Ac∣=∣Au/0∣=∞ 共模抑制比越大，说明电路性能越好，在该电路中参数理想对称，则 Kcmr=∞ 7. 在 Ui1 端加入幅度为 0.05mV、频率为 1KHz 的交流信号，用示波器分别观察 Uc1、Uc2、Uo 的波 形,电路如图 7:图71)用示波器分别观察 Uc1、Uc2 的波形，如图 7-1 连接示波器，Uc1 输出波形用红线表示，Uc2 输出 波形用蓝线表示：图 7-1 仿真-运行，通过调节得到两条直线：2）测量 Uo 的波形，如图 7-2 连接示波器：如图 7-2 仿真-运行，通过调节可以得到如下波形：结论：如果电路的对称性很好，则 UOC1≈UOC2≈0，示波器观测 UOC1、UOC2 时其波形近似于一 条水平直线。共模电压增益 AUC≈0。如果电路的对称性不是很好，UOC1、UOC2 的波形可能为一 对大小相等、极性相反的正弦波（其原因是由于电路的参数不完全对称所引起的） 。但其幅值很小， 用交流毫伏表测量或将示波器的
物理与电子科学系实验报告课程名称 EDA 实验 班级姓名 2011 年 5 月 5号学号实验日期实验学时2实验地点物理系机房任课教师指导老师实验课题差动放大器实验成绩实验目的熟悉差动放大器工作原理； 掌握用差动放大器基本测试方法；实验原理如图 4-2-5 所示，是差动放大器的基本结构。它由两个元件参数相同的基本共射放大 电路组成。调零电位器 Rp 用来调节 T1、T2 管的静态工作点，使得输入信号 Ui＝0 时，双端输出电压 UO＝0。RE 为两管共用的发射极电阻， 它对差模信号无负反馈 作用，因而不影响差模电压放大倍数，但对共模信号有较强的负反馈作用，故可以 有效地抑制零漂，稳定静态工作点。个人电脑一台 Multisim 10 集成开发环境 实验设备及 软件环境一. 实验内容 电路如图 4-2-5 所示。 分析电路各点的直流电压（着重分析 Uo） ； 调节电位器 Rp，分析 Uc1 和 Uc2 以及 Uo，写出结论。 （注：因为元件都是理想的标准参数，所以 用 Rp 来讨论共模特性） ； 双端输入：恢复 Rp 为 50%，调出一电压为 0。1V 的直流信号， “+”接 Ui1， “-”接 Ui2，再分析 Uc1 和 Uc2 及 Uo，计算差模放大倍数（即单端输出和双端输出） ，记录数据并分析； 单端输入：调出一电压为 0.1V 的直流信号， “+”接 Ui1， “-”接地，再分析 Uc1 和 Uc2 及 Uo，计 算差模放大倍数； “+”接地， “-”接 Ui1，再做一次；同样“+”接 Ui2， “-”接地，再分析 Uc1 和 Uc2 及 Uo，计算差模放大倍数；总结结论：图 4-2-5 5）调整电路 4-2-5 中 Rp，人为打破电路的平衡（因为实际电路中很难做到平衡） ，将 Ui1、Ui2 两输 入端连接，调出一电压为 0.1V 的直流信号， “+”接输入端“-”接地，讨论共模增益； 6）在第（5）步的基础上重复第（3）步，讨论并计算电路的共模抑制比； 7）在 Ui1 端加入幅度为 0.05mV、频率为 1KHz 的交流信号，用示波器分别观察 Uc1、Uc2、Uo 的 波形，写出结论。 二、实验步骤 按图 4-2-5 将电路图在 Multisim 设计好 1 分析电路各点的直流电压（着重分析 Uo） ，点菜单栏的“仿真”→“分析”→“直流工作点分析” 出现如下结果：Uo=V(6)-V(7)=11.58753-11.58753=0V 2. 调节电位器 Rp，用探针分析 Uc1 和 Uc2 以及 Uo：30%Rp 时电压变化50%Rp 时电压变化70%Rp 时电压变化结论： 电压 Uc1(v) Uc2(v) U0(V) Rp 30%Rp 11.7 11.3 0.3 50%Rp 11.6 11.6 0 70%Rp 11.3 11.7 -0.33. 双端输入—单端输出、双端输出组态 在输入端 Ui1， Ui2 之间， 分别加直流差模信号 +0.1V， 用直流电压表分别测量单端输出电压 Uc1(T1 集电极对地电压)，Uc2(T2 集电极对地电压)和双端输出电压 U0(注意电压极性)，填入表 1 中。再在输入端 Ui1， Ui2 之间， 加直流差模信号−0.1V， 测 Uc1， Uc2 和 U0， 填入表 1 中。 电路在双(单) 端 输 入 — 单 端 输 出 、 双 端 输 出 时 的 Au1=(Uc1-Vc1)/Ui, Au2=(Uc2-Vc2)/Ui, Au=U0/Ui.(Vc1= ,Vc2= )输入差模信 号 +0.1V -0.1V测量值 Uc1(v) 11.585 11.589 Uc2(V) 11.589 11.585 U0（V） -0.004 0.004计算值 Au1 Au2 Au -0.04 -0.04表 1 差动电路双端输入数据表 4. 单端输入—单端输出、双端输出组态 用导线将 Ui1 端接地，在 Ui2 和地之间分别加直流差模信号±0.1V，分别测量单端输出电压 Uc1， Uc2 和双端输出电压 U0，填入表 4-1 中输入差模信 号 +0.1V -0.1V测量值 Uc1(v) 11.587 11.587 Uc2(V) 11.583 11.591 U0（V） 0.004 -0.004计算值 Au1 -0.0053 0.0053 Au2 Au 0.04 0.04表 4-1 差动电路单端输入数据表 1再用导线将 Ui2 端接地，在 Ui1 和地之间分别加直流差模信号±0.1V，分别测量单端输出电压 Uc1， Uc2 和双端输出电压 U0，填入表 4-2 中。输入差模信 号 +0.1V -0.1V测量值 Uc1(v) 11.583 11.591 Uc2(V) 11.587 11.587 U0（V） -0.004 0.004计算值 Au1 Au2 -0.0053 0.0053 Au -0.04 -0.04表 4-2 差动电路单端输入表 2 结论：RE 为两管共用的发射极电阻， 它对差模信号无负反馈作用，因而不影响差模电压放大倍数。 即不论接成简单差动放大电路或带有恒流源的差动放大电路，静态工作点 IC 相同时，它们的差模电 压增益相同。放大器在单端输入或双端输入时，它们的差模电压增益大小也相同。 5. 调整电路 4-2-5 中 Rp，将 Ui1、Ui2 两输入端连接，调出一电压为 0.1V 的直流信号， “+”接输入 端“-”接地，分别测量单端输出电压 Uc1，Uc2 和双端输出电压 U0，填入表 5 中，电路在双(单)端 输 入 — 单 端 输 出 、 双 端 输 出 时 的 Au1=(Uc1-Vc1)/Ui, Au2=(Uc2-Vc2)/Ui, Au=U0/Ui.(Vc1= ,Vc2= )再将 Ui1、Ui2 两输入端连接，调出一电压为-0.1V 的直流信号， “+”接输入端“-”接地，分别测量 单端输出电压 Uc1，Uc2 和双端输出电压 U0，填入表 5 中。输入共模信 号 +0.1V -0.1V测量值 Uc1(v) 11.584 11.591 Uc2(V) 11.584 11.591 U0（V） 0 0计算值 Ac1 Ac2 Ac 0 0表 5 差动电路共模输入—单端输出、双端输出数据表 有表可知，Ac=0 共模电压增益为零，则共模信号有较强的负反馈作用，故可以有效地抑制零漂，稳 定静态工作点。 6.共模抑制比 Kcmr1=∣Au1/Ac1∣=∣Au1/ ∣→∞ Kcmr2=∣Au2/Ac2∣=∣Au2/ ∣→∞ Kcmr=∣Au/Ac∣=∣Au/0∣=∞ 共模抑制比越大，说明电路性能越好，在该电路中参数理想对称，则 Kcmr=∞ 7. 在 Ui1 端加入幅度为 0.05mV、频率为 1KHz 的交流信号，用示波器分别观察 Uc1、Uc2、Uo 的波 形,电路如图 7:图71)用示波器分别观察 Uc1、Uc2 的波形，如图 7-1 连接示波器，Uc1 输出波形用红线表示，Uc2 输出 波形用蓝线表示：图 7-1 仿真-运行，通过调节得到两条直线：2）测量 Uo 的波形，如图 7-2 连接示波器：如图 7-2 仿真-运行，通过调节可以得到如下波形：结论：如果电路的对称性很好，则 UOC1≈UOC2≈0，示波器观测 UOC1、UOC2 时其波形近似于一 条水平直线。共模电压增益 AUC≈0。如果电路的对称性不是很好，UOC1、UOC2 的波形可能为一 对大小相等、极性相反的正弦波（其原因是由于电路的参数不完全对称所引起的） 。但其幅值很小， 用交流毫伏表测量或将示波器的