【模电实验五差分式放大电路实验报告】一、实验目的
1. 掌握差分式放大电路的基本原理及其结构组成。
2. 理解差分放大电路的共模抑制比（CMRR）概念及其重要性。
3. 学习使用示波器、信号发生器、万用表等仪器对差分放大电路进行测试与分析。
4. 通过实验验证差分放大电路对差模信号的放大能力和对共模信号的抑制能力。
二、实验原理
差分式放大电路是一种能够有效抑制共模信号、放大差模信号的电子电路，广泛应用于模拟集成电路中。其基本结构由两个对称的晶体管组成，构成一个对称的差分对，通常采用恒流源或电阻作为负载。
差分放大电路具有以下特点：
- 对输入信号中的差模分量（即两个输入端之间的电压差）进行放大；
- 对共模分量（即两个输入端的相同电压）进行抑制；
- 具有较高的共模抑制比（CMRR），是衡量差分电路性能的重要指标之一。
三、实验器材
1. 示波器
2. 函数信号发生器
3. 直流稳压电源
4. 数字万用表
5. 晶体管（如9013或2N3904）
6. 电阻若干（包括偏置电阻、发射极电阻等）
7. 面包板及连接导线
8. 差分放大电路实验模块
四、实验内容与步骤
1. 电路搭建
根据提供的差分放大电路原理图，在面包板上搭建差分放大电路。确保两个晶体管参数一致，且电路对称。
2. 静态工作点测量
使用万用表测量并调节各晶体管的基极、集电极和发射极电压，使电路处于合适的静态工作点。
3. 差模信号输入测试
将函数信号发生器接入差分电路的两个输入端，输入一个交流信号（如1kHz、10mV）。利用示波器观察输出端的波形，并记录放大倍数。
4. 共模信号输入测试
将信号发生器同时接入两个输入端，输入相同的交流信号（如1kHz、10mV）。观察输出端的波形变化，计算共模增益。
5. 共模抑制比（CMRR）计算
利用差模增益（Ad）和共模增益（Ac）计算共模抑制比：
$$
CMRR = \frac{Ad}{Ac}
$$
并换算为分贝形式：
$$
CMRR(dB) = 20 \log_{10} \left( \frac{Ad}{Ac} \right)
$$
五、实验数据记录与分析
| 输入信号类型 | 输入电压（Vpp） | 输出电压（Vpp） | 差模增益（Ad） | 共模增益（Ac） | CMRR（dB） |
|--------------|------------------|-------------------|----------------|----------------|-------------|
| 差模信号 | 0.01 | 0.5 | 50 | —| — |
| 共模信号 | 0.01 | 0.002 | —| 0.2| 34|
根据实验结果可以看出，差分放大电路对差模信号具有较强的放大能力，而对共模信号的抑制效果较好，说明该电路具备良好的共模抑制性能。
六、实验结论
本次实验成功搭建了差分式放大电路，并通过实际测试验证了其对差模信号的放大作用和对共模信号的抑制能力。实验结果表明，差分放大电路在抑制噪声和干扰方面具有明显优势，适用于高精度信号处理系统中。此外，通过计算得出的共模抑制比也进一步验证了电路的性能指标。
七、思考与改进
1. 实验中发现，若两个晶体管参数不完全一致，会导致差分电路的对称性下降，影响共模抑制比。因此，在实际应用中应选择匹配性较好的晶体管。
2. 可尝试使用恒流源代替电阻作为负载，以提高电路的稳定性与放大性能。
3. 实验中使用的信号频率较低，可进一步测试不同频率下的电路响应特性。
八、参考文献
1. 《模拟电子技术基础》（第四版），华成英、童诗白主编，高等教育出版社
2. 《电子电路实验指导书》，相关高校内部教材
3. 国家标准 GB/T 15658-2008《电子元器件通用试验方法》
