第２２卷第５期乐山师范学院学报Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．５Ｍａｙ．２００７
２００７年５月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＬｅｓｈａｎＴｅａｃｈｅｒｓＣｏｌｌｅｇｅ
差分放大电路共模抑制比的测定
杨蕴玠
（乐山师范学院物理与电子信息科学系，四川乐山６１４００４）
摘要：通过硬件和软件的仿真实验，总结出差分放大电路共模抑制比测定的正确方法．
文献标识码：Ａ
文章编号：１００９－８６６６（２００７）０５－００１７－０２
关键词：差分放大电路；共模抑制比；差模电压放大倍数；共模电压放大倍数；仿真中图分类号：ＴＮ４３１．２
差分放大电路是一种零点漂移十分微小的直接耦合放大电路，它可以放大阻容耦合电路不能放大的缓变直流信号和频率较低的交流信号，它以其特殊的电路形式著称，是电子线路中的一种基本单元电路，广泛应用于集成运算放大器、模拟乘法器和其他应用电路中［１］．
１问题的提出
差分放大电路具有抑制零点漂移的作用，其抑制零点
图１差分放大电路
称平衡状态．
漂移的程度可用共模抑制比这一技术指标来衡量，其值越大越好．在模拟电子技术基础实验中，通常要测定差分放大电路的共模抑制比．根据定义，共模抑制比ＫＣＭＲ＝│Ａｄ│，因此需要首先分别测出电路的差模电压放大倍数Ａｄ和共模电压放大倍数Ａｃ，其中Ａｄ＝Ｖｏｄ，Ａｃ＝Ｖｏｃ．在双端输出
１）输入直流电压
断开Ａ、Ｂ，以差模方式输入直流电压Ｖｉ＝０．１Ｖ，用万用表分别测得ＶＣ１＝４．０６Ｖ，ＶＣ２＝８．７８Ｖ．两输出端电压变化量分别为⊿ＶＣ１＝４．０６－６．４４＝－２．３８Ｖ，⊿ＶＣ２＝８．７８－６．４４＝２．３４Ｖ，双端输出时Ｖｏ＝Ｖｏ１－Ｖｏ２＝－４．７２Ｖ，负号表示输出信号与输入信号相位相反．而万用表直接测得Ｖｏ＝－４．７１Ｖ，有微小差别．由前者得到的Ｖｏ可计算出Ａｄ＝Ｖｏ＝－４７．２．
时Ｖｏｄ＝Ｖｏｄ１－Ｖｏｄ２，Ｖｏｃ＝Ｖｏｃ１－Ｖｏｃ２．而在实验中却出现这样的问题：直接测量和根据定义测得的往往差别较大，从而导致最后测得的ＫＣＭＲ出现较大误差．在实验中究竟应该怎样测量输出电压，才能获得ＫＣＭＲ的正确结果？针对这一问题，本文尝试作一探讨．
以共模方式输入时仍令Ｖｉ＝０．１Ｖ，万用表测得ＶＣ１＝
２实验结果
差分放大电路的典型电路如图１所示：
静态时，令Ｖｉ＝０，Ａ、Ｂ两端同时接地，数字万用表正、
６．３９Ｖ，ＶＣ２＝６．４０Ｖ，从而Ｖｏ１＝６．３９－６．４４＝－０．０５Ｖ，Ｖｏ２＝６．４０－６．４４＝－０．０４Ｖ，由此得Ｖｏ＝Ｖｏ１－Ｖｏ２＝－０．０１Ｖ．而直接测Ｖｏ仍
为－０．０１Ｖ，两结果一致．可得Ａｃ＝Ｖｏ＝－０．１．该差分放大电
负表笔分别接Ｖｏ的＋、－两端并选择直流电压档，调节Ｒｗ，使Ｖｏ＝０．然后分别测得ＶＣ１＝６．４４Ｖ，ＶＣ２＝６．４４Ｖ，电路处于对
路在直流信号输入时测得的共模抑制比ＫＣＭＲ＝│Ａｄ│＝
４７．２＝４７２．收稿日期：２００６－０５－３１
作者简介：杨蕴玠（１９４７－），男，四川乐山人，乐山师范学院物理与电子信息科学系副教授。
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２）输入正弦交流电压
从函数信号发生器输出ｆ＝１００Ｈｚ、有效值为Ｖｉ＝０．１Ｖ的正弦交流信号．差模输入时，用晶体管毫伏表测得Ｖｏ１＝
用ＥＷＢ提供的数字万用表的交流档分别测得Ｖｏ１＝
２．０１８４Ｖ，Ｖｏ２＝２．１２４５Ｖ，由波形图中显示的倒相关系，故有Ｖｏ＝Ｖｏ１＋Ｖｏ２＝４．１４２９Ｖ．若利用示波器的Ａ通道将其接至电" ｏ的波形，所得结果如图３所示：路的两输出端直接观察Ｖ
２．２９Ｖ，Ｖｏ２＝２．２２Ｖ，但Ｖｏ≠Ｖｏ１－Ｖ０２．因为这里测得的结果" ｏ１和Ｖ" ｏ２的有效值大小，毫伏表不能是输出交流正弦量Ｖ
" ｏ１和测出其相位关系．事实上，从双踪示波器上可以看到Ｖ" ｏ２的波形在相位上是相反的，即有Ｖ" ｏ１＝－Ｖ" ｏ２的关系．考Ｖ
" ｏ＝Ｖ" ｏ１－Ｖ" ｏ２．若令Ｖ" ｏ１＝∣Ｖ" 虑相位关系，双端输出时应有Ｖ
" ｏ２＝－∣Ｖ" ｏ２∣＝－Ｖｏ２，Ｖ" ｏ＝∣Ｖ" ｏ∣＝∣Ｖ" ｏ１∣＋ｏ１∣＝Ｖｏ１，则Ｖ
" ｏ２∣，即Ｖｏ＝Ｖｏ１＋Ｖｏ２．所以在差模输入、∣Ｖ双端输出时，
输出电压Ｖｏ应为两输出端电压Ｖｏ１和Ｖｏ２之和而不是两者之差．由此可得Ｖｏ＝２．２９＋２．２２＝４．５１Ｖ．
但如果将毫伏表直接跨接于两输出端测Ｖｏ，所得结果与从Ｔ１集电极单端输出电压Ｖｏ１相同，为Ｖｏ＝２．２９Ｖ．这时
图３
" ｏ的波形输出电压Ｖ
" ｏ２的波形消失，变成一条水平基线，从双踪示波器可看到Ｖ
" ｏ２短接到地．此结果显然是不正确的．相当于将输出信号Ｖ
根据前面所得Ｖｏ值计算出Ａｄ＝Ｖｏ＝４．５１＝４５．１．
" ｏ的峰值为Ｖ" ｏ１和Ｖ" ｏ２峰值之和．用从图中可以看出，Ｖ
" ｏ得到的有效值为Ｖｏ＝４．２４９４Ｖ，与前数字万用表直接测Ｖ
面分别测Ｖｏ１和Ｖｏ２后所得的结果基本一致．由仿真数据可得Ａｄ＝Ｖｏ＝４．２４９４＝４２．４９４，与２中的结果基本吻合，
以共模方式输入时，分别测得Ｖｏ１＝４２．６ｍＶ，Ｖｏ２＝
５２．１ｍＶ，从示波器上观察到两输出波形同相，应有Ｖｏ＝Ｖｏ１－Ｖｏ２＝－９．５ｍＶ．同样地，若将毫伏表直接跨在两输出端" ｏ２的波形也立即消失，测得的结果Ｖｏ＝测Ｖｏ，示波器上Ｖ
４６．１ｍＶ，近似于Ｖｏ１的值，显然此值也是错误的．根据正确
的Ｖｏ值可得Ａｃ＝Ｖｏ＝－９．５ｍＶ＝－０．０９５，进而可求得电路
差别是由于仿真电路中的三极管ＭＲＦ９０１１与硬件电路中的三极管３ＤＧ６彼此不能替换，在参数值如β、ｒｂｅ等方面有所不同造成的．
４结论
从以上的实验和电路仿真可以得出如下结论：
在输入交流信号时的共模抑制比ＫＣＭＲ＝│Ａｄ│＝４５．１＝
１）差分放大电路既可放大低频交流信号，也可放大直
流信号，故亦可称为直流放大器．同一电路对这两类信号的差模电压放大倍数和共模抑制比基本相同．
双端输出的情况下，测电压放大倍数２）在双端输入、
和共模抑制比时应分别测出Ｖｏ１和Ｖｏ２的值，再由Ｖｏ１－Ｖｏ２求得Ｖｏ．但对交流正弦输入信号，Ｖｏ应等于Ｖｏ１＋Ｖｏ２［３］，这一点在硬件电路实验中应引起足够重视，否则会导致错误的结果．
４７４，这与输入直流信号时的结果基本一致．
３实验仿真结果
应用仿真软件ＥＷＢ在计算机上仿真．首先进行静态分
析，令Ｖｉ＝０，结果显示ＶＣ１＝ＶＣ２＝６．４６７５Ｖ，Ｖｏ＝０．然后在输入端仍以差模方式输入频率为１００Ｈｚ、有效值为Ｖｉ＝０．１Ｖ的
" ｏ１和Ｖ" ｏ２分别送入双正弦交流信号，将电路的输出信号Ｖ
踪示波器的Ａ、Ｂ通道，观察到两输出波形如图２所示［２］：
３）在硬件实验电路中不能用交流毫伏表直接测Ｖｏ，但
在ＥＷＢ软件的仿真电路中可用软件提供的数字万用表直接测．
通过对以上实验结果的分析，总结出了在差分放大电路实验中的正确测试方法，纠正或避免了错误的操作，这对今后的实验教学具有一定的指导意义．
参考文献：
［１］童诗白，华成英．模拟电子技术基础：第３版［Ｍ］．北京：高等教
育出版社，１９９９．
［２］李万臣，谢红．模拟电子技术基础实验与课程设计［Ｍ］．哈尔滨：
哈尔滨工程大学出版社，２００１．
图２
%ｏ１和Ｖ" ｏ２的波形输出电压Ｖ
［３］叶君平．电子线路基础实验［Ｍ］．北京：人民教育出版社，１９８２．
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第２２卷第５期乐山师范学院学报Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．５Ｍａｙ．２００７
２００７年５月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＬｅｓｈａｎＴｅａｃｈｅｒｓＣｏｌｌｅｇｅ
差分放大电路共模抑制比的测定
杨蕴玠
（乐山师范学院物理与电子信息科学系，四川乐山６１４００４）
摘要：通过硬件和软件的仿真实验，总结出差分放大电路共模抑制比测定的正确方法．
文献标识码：Ａ
文章编号：１００９－８６６６（２００７）０５－００１７－０２
关键词：差分放大电路；共模抑制比；差模电压放大倍数；共模电压放大倍数；仿真中图分类号：ＴＮ４３１．２
差分放大电路是一种零点漂移十分微小的直接耦合放大电路，它可以放大阻容耦合电路不能放大的缓变直流信号和频率较低的交流信号，它以其特殊的电路形式著称，是电子线路中的一种基本单元电路，广泛应用于集成运算放大器、模拟乘法器和其他应用电路中［１］．
１问题的提出
差分放大电路具有抑制零点漂移的作用，其抑制零点
图１差分放大电路
称平衡状态．
漂移的程度可用共模抑制比这一技术指标来衡量，其值越大越好．在模拟电子技术基础实验中，通常要测定差分放大电路的共模抑制比．根据定义，共模抑制比ＫＣＭＲ＝│Ａｄ│，因此需要首先分别测出电路的差模电压放大倍数Ａｄ和共模电压放大倍数Ａｃ，其中Ａｄ＝Ｖｏｄ，Ａｃ＝Ｖｏｃ．在双端输出
１）输入直流电压
断开Ａ、Ｂ，以差模方式输入直流电压Ｖｉ＝０．１Ｖ，用万用表分别测得ＶＣ１＝４．０６Ｖ，ＶＣ２＝８．７８Ｖ．两输出端电压变化量分别为⊿ＶＣ１＝４．０６－６．４４＝－２．３８Ｖ，⊿ＶＣ２＝８．７８－６．４４＝２．３４Ｖ，双端输出时Ｖｏ＝Ｖｏ１－Ｖｏ２＝－４．７２Ｖ，负号表示输出信号与输入信号相位相反．而万用表直接测得Ｖｏ＝－４．７１Ｖ，有微小差别．由前者得到的Ｖｏ可计算出Ａｄ＝Ｖｏ＝－４７．２．
时Ｖｏｄ＝Ｖｏｄ１－Ｖｏｄ２，Ｖｏｃ＝Ｖｏｃ１－Ｖｏｃ２．而在实验中却出现这样的问题：直接测量和根据定义测得的往往差别较大，从而导致最后测得的ＫＣＭＲ出现较大误差．在实验中究竟应该怎样测量输出电压，才能获得ＫＣＭＲ的正确结果？针对这一问题，本文尝试作一探讨．
以共模方式输入时仍令Ｖｉ＝０．１Ｖ，万用表测得ＶＣ１＝
２实验结果
差分放大电路的典型电路如图１所示：
静态时，令Ｖｉ＝０，Ａ、Ｂ两端同时接地，数字万用表正、
６．３９Ｖ，ＶＣ２＝６．４０Ｖ，从而Ｖｏ１＝６．３９－６．４４＝－０．０５Ｖ，Ｖｏ２＝６．４０－６．４４＝－０．０４Ｖ，由此得Ｖｏ＝Ｖｏ１－Ｖｏ２＝－０．０１Ｖ．而直接测Ｖｏ仍
为－０．０１Ｖ，两结果一致．可得Ａｃ＝Ｖｏ＝－０．１．该差分放大电
负表笔分别接Ｖｏ的＋、－两端并选择直流电压档，调节Ｒｗ，使Ｖｏ＝０．然后分别测得ＶＣ１＝６．４４Ｖ，ＶＣ２＝６．４４Ｖ，电路处于对
路在直流信号输入时测得的共模抑制比ＫＣＭＲ＝│Ａｄ│＝
４７．２＝４７２．收稿日期：２００６－０５－３１
作者简介：杨蕴玠（１９４７－），男，四川乐山人，乐山师范学院物理与电子信息科学系副教授。
１７
２）输入正弦交流电压
从函数信号发生器输出ｆ＝１００Ｈｚ、有效值为Ｖｉ＝０．１Ｖ的正弦交流信号．差模输入时，用晶体管毫伏表测得Ｖｏ１＝
用ＥＷＢ提供的数字万用表的交流档分别测得Ｖｏ１＝
２．０１８４Ｖ，Ｖｏ２＝２．１２４５Ｖ，由波形图中显示的倒相关系，故有Ｖｏ＝Ｖｏ１＋Ｖｏ２＝４．１４２９Ｖ．若利用示波器的Ａ通道将其接至电" ｏ的波形，所得结果如图３所示：路的两输出端直接观察Ｖ
２．２９Ｖ，Ｖｏ２＝２．２２Ｖ，但Ｖｏ≠Ｖｏ１－Ｖ０２．因为这里测得的结果" ｏ１和Ｖ" ｏ２的有效值大小，毫伏表不能是输出交流正弦量Ｖ
" ｏ１和测出其相位关系．事实上，从双踪示波器上可以看到Ｖ" ｏ２的波形在相位上是相反的，即有Ｖ" ｏ１＝－Ｖ" ｏ２的关系．考Ｖ
" ｏ＝Ｖ" ｏ１－Ｖ" ｏ２．若令Ｖ" ｏ１＝∣Ｖ" 虑相位关系，双端输出时应有Ｖ
" ｏ２＝－∣Ｖ" ｏ２∣＝－Ｖｏ２，Ｖ" ｏ＝∣Ｖ" ｏ∣＝∣Ｖ" ｏ１∣＋ｏ１∣＝Ｖｏ１，则Ｖ
" ｏ２∣，即Ｖｏ＝Ｖｏ１＋Ｖｏ２．所以在差模输入、∣Ｖ双端输出时，
输出电压Ｖｏ应为两输出端电压Ｖｏ１和Ｖｏ２之和而不是两者之差．由此可得Ｖｏ＝２．２９＋２．２２＝４．５１Ｖ．
但如果将毫伏表直接跨接于两输出端测Ｖｏ，所得结果与从Ｔ１集电极单端输出电压Ｖｏ１相同，为Ｖｏ＝２．２９Ｖ．这时
图３
" ｏ的波形输出电压Ｖ
" ｏ２的波形消失，变成一条水平基线，从双踪示波器可看到Ｖ
" ｏ２短接到地．此结果显然是不正确的．相当于将输出信号Ｖ
根据前面所得Ｖｏ值计算出Ａｄ＝Ｖｏ＝４．５１＝４５．１．
" ｏ的峰值为Ｖ" ｏ１和Ｖ" ｏ２峰值之和．用从图中可以看出，Ｖ
" ｏ得到的有效值为Ｖｏ＝４．２４９４Ｖ，与前数字万用表直接测Ｖ
面分别测Ｖｏ１和Ｖｏ２后所得的结果基本一致．由仿真数据可得Ａｄ＝Ｖｏ＝４．２４９４＝４２．４９４，与２中的结果基本吻合，
以共模方式输入时，分别测得Ｖｏ１＝４２．６ｍＶ，Ｖｏ２＝
５２．１ｍＶ，从示波器上观察到两输出波形同相，应有Ｖｏ＝Ｖｏ１－Ｖｏ２＝－９．５ｍＶ．同样地，若将毫伏表直接跨在两输出端" ｏ２的波形也立即消失，测得的结果Ｖｏ＝测Ｖｏ，示波器上Ｖ
４６．１ｍＶ，近似于Ｖｏ１的值，显然此值也是错误的．根据正确
的Ｖｏ值可得Ａｃ＝Ｖｏ＝－９．５ｍＶ＝－０．０９５，进而可求得电路
差别是由于仿真电路中的三极管ＭＲＦ９０１１与硬件电路中的三极管３ＤＧ６彼此不能替换，在参数值如β、ｒｂｅ等方面有所不同造成的．
４结论
从以上的实验和电路仿真可以得出如下结论：
在输入交流信号时的共模抑制比ＫＣＭＲ＝│Ａｄ│＝４５．１＝
１）差分放大电路既可放大低频交流信号，也可放大直
流信号，故亦可称为直流放大器．同一电路对这两类信号的差模电压放大倍数和共模抑制比基本相同．
双端输出的情况下，测电压放大倍数２）在双端输入、
和共模抑制比时应分别测出Ｖｏ１和Ｖｏ２的值，再由Ｖｏ１－Ｖｏ２求得Ｖｏ．但对交流正弦输入信号，Ｖｏ应等于Ｖｏ１＋Ｖｏ２［３］，这一点在硬件电路实验中应引起足够重视，否则会导致错误的结果．
４７４，这与输入直流信号时的结果基本一致．
３实验仿真结果
应用仿真软件ＥＷＢ在计算机上仿真．首先进行静态分
析，令Ｖｉ＝０，结果显示ＶＣ１＝ＶＣ２＝６．４６７５Ｖ，Ｖｏ＝０．然后在输入端仍以差模方式输入频率为１００Ｈｚ、有效值为Ｖｉ＝０．１Ｖ的
" ｏ１和Ｖ" ｏ２分别送入双正弦交流信号，将电路的输出信号Ｖ
踪示波器的Ａ、Ｂ通道，观察到两输出波形如图２所示［２］：
３）在硬件实验电路中不能用交流毫伏表直接测Ｖｏ，但
在ＥＷＢ软件的仿真电路中可用软件提供的数字万用表直接测．
通过对以上实验结果的分析，总结出了在差分放大电路实验中的正确测试方法，纠正或避免了错误的操作，这对今后的实验教学具有一定的指导意义．
参考文献：
［１］童诗白，华成英．模拟电子技术基础：第３版［Ｍ］．北京：高等教
育出版社，１９９９．
［２］李万臣，谢红．模拟电子技术基础实验与课程设计［Ｍ］．哈尔滨：
哈尔滨工程大学出版社，２００１．
图２
%ｏ１和Ｖ" ｏ２的波形输出电压Ｖ
［３］叶君平．电子线路基础实验［Ｍ］．北京：人民教育出版社，１９８２．
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