东南大学信息学院模电实验

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1、实验四差分放大器实验目的：1、掌握差分放大器偏置电路的分析和设计方法；2、掌握差分放大器差模增益和共模增益特性，熟悉共模增益概念；3、掌握差分放大器差模传输特性。实验内容：一、实验预习根据图4-1所示电路，计算该电路的性能参数。已知晶体管的导通电压=0.55，β=500，=150V，试求该电路中晶体管的静态电流，节点1和2的直流电压、，晶体管跨导，差模输入阻抗，差模电压增益，共模电压增益和共模抑制比，请写出详细的计算过程，并完成表4-1。图4-1.差分放大器实验电路表4-1：（mA）（V）（V）（mS）（kΩ）1.032.

2、942.9439.6211.16-79.24-219.81计算过程如下：所以，2.06μA二、仿真实验1、在Multisim中设计差分放大器，电路结构和参数如图4-1所示，进行直流工作点分析（DC分析），得到电路的工作点和电压，完成表4-2，并与计算结果对照。表4-2：（mA）（V）（V）（V）（V）（V）1.001252.997502.997501.003411.576511.55492仿真设置：Simulate--Analyses--DCOperatingPoint，设置需要输出的电压或者电流。2、在图4-1所示电路中

3、，固定输入信号频率为2kHz，输入不同信号幅度时，测量电路的差模增益。采用Agilent示波器（AgilentOscilloscope）观察输出波形，测量输出电压的峰峰值（peak-peak），通过“差模输出电压峰峰值/差模输入电压峰峰值”计算差模增益，用频谱仪器观察节点1的基波功率和谐波功率，并完成表4-3。表4-3：输入信号单端幅度（mV）11020145.89140.5126基波功率P1（dBm）-23.535-3.7921.517二次谐波功率P2（dBm）-96.401-56.554-44.954三次谐波功率P3（

4、dBm）-103.321-43.822-27.179①输入信号单端幅度1mV：峰峰值为291.78mV；72.945。②输入信号单端幅度10mV：峰峰值为2.81V；70.25。③输入信号单端幅度20mV：峰峰值为5.04V；63。仿真设置：Simulate--Run，也可以直接在Multisim控制界面上选择运行。在示波器中观察输出电压可以采用数学运算方式显示，即用1通道信号减2通道信号，显示设置按钮可以设置数学运算模式下的示波器显示参数。思考：表4-3中的在不同输入信号幅度的时候一样吗？若不一样，请解释原因？答：在不同

5、输入信号幅度的时候不一样。可能是因为，当足够小时，在原点附近的很小变化范围内差模传输特性曲线可以看作是一段直线，直线的斜率为，但是事实上并不是一条直线，则的值也随着的不同而略有变化。并且差模电压增益为，的不同会造成的偏差。此外，当信号幅度增大时，对直流工作点有影响，增益不同，而且信号幅度越大，失真越严重，产生更多的高频谐波。2、在图4-1所示电路中，将输入信号V2的信号幅度设置为10mV（Vpk，信号振幅），频率为2kHz，输入信号V3的信号幅度设置为0，仿真并测量输出信号幅度。若输出信号V1和V2的幅度不一致，请解释原因

6、，并写出详细的计算和分析过程，计算过程可以直接采用表4-1中的性能参数。仿真设置：Simulate--Run，也可以直接在Multisim控制界面上选择运行，通过Agilent示波器测量输出波形幅度。答：由图中可知，输出信号V1的peak-peak=703.29mV，V2的peak-peak=741.45mV。因此，实际测得电压的峰峰值稍有不同。原因可能是，测量单端输出电压时需要考虑共模的增益，而双端输出时，不需要考虑共模的增益，而共模增益带来了幅度的略微差别。将输入信号分解为差模和共模信号后，因为差模信号对于两边是大小相

7、等方向相反的，而且差模增益比较大，所以决定了主要的输出信号的波形，即峰峰值大小相近，相位差180度；而共模信号虽然是大小相等方向相反，但因为共模增益比较小，所以对输出的波形影响比较小，形成了两信号幅度上略微的不一致。计算过程如下：（1）计算值：（2）仿真值：由计算可以发现，两输出端的信号幅度存在差异，方向相反，数值与仿真结果基本一致。2、在图4-1所示电路中，将输入信号V2和V3设置成共模输入信号--信号频率2kHz，信号幅度10mV，相位都为，仿真并测量输出信号的幅度，计算电路的共模增益，并与计算结果对照。输出信号幅度如

8、下：由于是共模信号，当V2-V3时，输出基本为0。对于共模信号，输出应为一端的输出电压值，此电路的输出应为38.25mV。观察信号输出幅度图，可知：仿真值：而计算值：通过比较计算值与仿真值，可以认为计算值与仿真值基本一致。思考：若需要在保证差模增益不变的前提下提高电路的共模抑制能力，即降低共模增益，可以