电子技术实训

新疆工业高等专科学校

实 训 报 告

实 训 科 目 电子技术实训

系 部 机械工程系 专 业 班 级 机电09-11（2） 姓 名

实 训 地 点 202教室

指 导 教 师 完 成 日 期

新疆工业高等专科学校教务处

（上页背书） 说 明

一、报告封面必须按指定封面用钢笔或炭素笔填写，字体要规范。 二、报告应含有以下内容： 1、前言

2、实习目的及要求 3、实习时间 4、实习地点 5、实习单位和部门

6、实习内容：按实习大纲、实习进度计划的要求和规定，并结合自己的体会写。 7、实习总结

（第二页） 指导教师评语及成绩评定

新疆工业高等专科学校短时实训鉴定表

注：1、本表用于三周以内的实习、设计、测绘等实践教学评定。

2、评定结果按“优、良、中、及格、不及格”五级予以评定。

新疆工业高等专科学校

机械系《电子技术实训》实训任务书

教研室主任（签名） 系（部）主任（签名） 年 月 日

摘要

本论文从protel，电子元件，硬件电路以及工作原理来介绍这部产品，本设计的产品是差动放大器。差动放大器的特点是静态工作点稳定，对共模信号有很强的抑制能力，它唯独对输入信号的差（差模信号）做出响应，这些特点在电子设备中应用很广。集成运算放大器几乎都采用差动放大器作为输入级。这种对称的电压放大器有两个输入端和两个输出端，电路使用正、负对称的电源。根据电路的结构可分为：双端输入双端输出，双端输入单端输出，单端输入双端输出及单端输入单端输出四种接法。凡双端输出，差模电压增益与单管共发放大器相同；而单端输出时，差模电压增益为双端输出的一半，另外，若电路参数完全对称，则双端输出时的共模放大倍数 =0，其实测的共模抑制比将是一个较大的数值，愈大，说明电路放大的是电压，不能放大电流。

关键词 protel 电子元件 放大器

1.Protel介绍

Protel99SE是应用于Windows9X/2000/NT操作系统下的EDA设计软件，采用设计库管理模式，可以进行联网设计，具有很强的数据交换能力和开放性及3D模拟功能，是一个32位的设计软件，可以完成电路原理图设计，印制电路板设计和可编程逻辑器件设计等工作，可以设计32个信号层，16个电源--地层和16个机加工层

1.1 EDA技术概述

随着计算机的发展，某些特殊类型电路的设计可以通过计算机来完成，但目前能实现完全自动化设计的电路类型不多，大部分情况下要以“人”为主体，借助计算机完成设计任务，这种设计模式称作计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称CAD）。

EDA技术是计算机在电子工程技术上的一项重要应用，是在电子线路CAD技术基础上发展起来的计算机设计软件系统，它是计算机技术、信息技术和CAM（计算机辅助制造）、CAT（计算机辅助测试）等技术发展的产物。利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析、器件制作到设计印制板的整个过程在计算机上自动处理完成。

人类社会已进入到高度发达的信息化时代，信息社会的发展离不开电子产品的进步。现代电子产品在性能提高、复杂度增大的同时，价格却一直呈现下降趋势，而且产品更新换代的步伐也越来越快，实现这种进步的主要因素是生产制造技术和电子设计技术的发展。前者以微细加工技术为代表，目前已进展到亚微米阶段，可以在几平方厘米

的芯片上集成数千万个晶体管；后者的核心就是EDA技术，EDA是以计算机为工作平台，融合应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果而研制成的电子CAD通用软件包，主要能辅助进行三方面的设计工作：IC设计、电子线路设计和印制板设计。没有EDA技术的支持，想要完成上述超大规模集成电路的设计制造是不可想象的，反过来，生产制造技术的不断进步又必将对EDA技术提出新的要求。

1.2 Protel99SE的组成

Protel软件包是90年代初由澳大利亚Protel Technology公司研制开发的，应用于Windows9X/2000/NT操作系统下的EDA设计软件，采用设计库管理模式，可以进行联网设计，具有很强的数据交换能力和开放性及3D模拟功能，是一个32位的设计软件，可以完成原理图、印制板设计、可编程逻辑器件设计和电路仿真等，可以设计32个信号层，16个电源--地层和16个机加工层，公司网址为www.protel.com，用户如果需要进行软件升级或获取更详细的资料，可以到上述网站查询。 Protel99SE中主要功能模块如下。

⑴Advanced Schematic 99SE（原理图设计系统）该模块主要用于电路原理图设计、原理图元件设计和各种原理图报表生成等。 ⑵Advanced PCB 99SE（印刷电路板设计系统）该模块提供了一个功能强大和交互友好的PCB设计环境，主要用于PCB设计、元件封装设计、报表形成及PCB输出。⑶Advanced Route 99（自动布线系统）该模块是一个集成的无网格自动布线系统，布线效率高。 ⑷Advanced Integrity 99SE（PCB信号完整性分析）该模块提供精确的板级物理信号分析，可以检查出串扰、过冲、下冲、延时和阻抗等问题，并能自动给出具体解决方案。 ⑸Advanced SIM 99SE（电路仿真系统） 该模块是一个基于最新Spice3.5标准的仿真器，为用户的设计前端提供了完整、直观的解决方案。 ⑹Advanced PLD 99SE（可编程逻辑器件设计系统）该模块是一个集成的PLD开发环境，可使用原理图或CUPL硬件描述语言作为设计前端，能提供工业标准JEDEC输出。

1.3路仿真与PLD部分

（1）电路模拟仿真系统（Advanced SIM 99）：电路模拟仿真系统包含一个数字/模拟信号仿真器，可提供连续的数字信号和模拟信号，以便对电路原理图进行信号模拟仿真，从而验证其正确性和可行性。

（2）可编程逻辑设计系统（Advanced PLD 99）：可编程逻辑设计系统包含一个有语法功能的文本编辑器和一个波形编辑器（Waveform）。本系统的主要功能是；对逻辑电路进行分析、综合；观察信号的波形。利用PLD系统可以最大限度的精简逻辑部件，使数字电路设计达到最简化。

（3）高级信号完整性分析系统（Advanced Integrity 99）：信号完整性分析系统提供了一个精确的信号完整性模拟器，可用来分析PCB设计、检查电路设计参数、实验超调量、阻抗和信号谐波要求等。

1.4 Protel99 SE的功能特性

1、开放式集成化的设计管理体系 2、超强功能的、修改与编辑功能 3、强大的设计自动化功能

3.差动放大器电路的原理分析

3.1差动放大器电路工作原理

VCC

VIN2VSIN

Vin2

VCC

VEE

VV

VEE

差动放大器原理图

差动放大器又叫差分放大器，在直接耦合放大电路中它是抑制零点漂移的最有效的电路。差动管是一种完全对称的晶体管，它由两个元件参数相同的基本共射放大电路组成。电路具有两个输入端，两个输出端。信号分别从两管的基级和射级间输入，从两管的集电级之间输出。输出信号是随着两端输入信号之差变动的，所以叫差动放大器。

在差动放大电路中，无论是电源电压波动或温度变化都会使两管的集电极电流和集电极电位发生相同的变化，相当于在两输入端加入共模信号。由于电路完全对称，使得

共模输出为零，共模电压放大倍数AC=0，从而抑制了零点漂移。电路放大的只是差模信号。差动放大电路在零输入时具有零输出；静态时，温度有变化依然保持零输出，即消除了零点漂移。电路对共模输入信号无放大作用，即完全抑制了共模信号。可见差模电压放大倍数等于单管放大电路的电压放大倍数。差动电路用多一倍的元件为代价，换来了对零漂的抑制能力。

对于差动电路来说，差模信号是有用信号，要求对差模信号有较大的放大倍数；而共模信号是干扰信号，因此对共模信号的放大倍数越小越好。对共模信号的放大倍数越小，就意味着零点漂移越小，抗共模干扰的能力越强，当用作差动放大时，就越能准确、灵敏地反映出信号的偏差值。共模抑制信号比越大，差动放大电路分辨所需的差模电路信号的能力越强，而受共模信号的影响越小。由于电路的对称性结构特点和恒流源的作用，当电源电压波动或温度变化时，对差分管的影响都是一样的，两管集电极电流和集电极电位同时发生变化。输出电压仍然为零。可见，尽管各管的零漂存在，但总输出电压为零，从而使得零漂得到抑制。

3.2差动放大器电路

原理图 图3-2-1

差动放大器通常被用作功率放大器（简称“功放”）和发射极耦合逻辑电路 (ECL, Emitter Coupled Logic) 的输入级。如果Q1 Q2的特性很相似，则Va,Vb将同样变化。例如，Va变化+1V，Vb也变化+1V，因为输出电压VOUT=Va-Vb=0V,即Va的变化与Vb的

变化相互抵消。这就是差动放大器可以作直流信号放大的原因。若差放的两个输入为

，则它的输出Vout为：

其中Ad是差模增益 (differential-mode gain)，Ac是共模增益 (common-mode gain)。

因此为了提高信/噪比，应提高差动放大倍数，降低共模放大倍数。二者之比称做共模仰制比（CMRR, common-mode rejection ratio）。共模放大倍数AC可用下式求出：

Ac=2Rl/2Re

通常以差模增益和共模增益的比值共模抑制比 (CMRR, common-mode rejection ratio) 衡量差分放大器消除共模信号的能力：

由上式可知，当共模增益Ac→0时，CMRR→∞。Re越大，Ac就越低，因此共模抑制比也就越大。因此对于完全对称的差分放大器来说，其Ac = 0，故输出电压可以表示为：

所谓共模放大倍数，就是Va，Vb输入相同信号时的放大倍数。如果共模放大倍数为0，则输入噪声对输出没有影响。

要减小共模放大倍数，加大RE就行通常使用内阻大的恒流电路来带替RE

差分放大器是普通的单端输入放大器的一种推广，只要将差放的一个输入端接地，即可得到单端输入的放大器。很多系统在差分放大器的一个输入端输入反馈信号，另一个输入端输入反馈信号，从而实现负反馈。常用于电机或者伺服电机控制，稳压电源，测量仪器以及信号放大。在离散电子学中，实现差分放大器的一个常用手段是差动放大，见于多数运算放大器集成电路中的差分电路。

单端输出的差动放大电路 (不平衡输出)

。

图3-2-2

当Vo被在Q1或Q2的集极C对地取出时， 称为单端Single ended或不平衡输出Unbalance Output。

单端较差动输出之幅度小一倍，使用单端输出时，共模讯号不能被抑制，因Vi1与Vi2同时增加，VC1与VC2则减少，而且VC1=VC2，但Vo =VC2，并非于零(产生零点漂移)。 但是加大RE阻值可以增大负回输而抑制输出，并且抑制共模讯号，因Vi1=Vi2时， Ii1及Ii2也同时增加，IE亦上升而令VE升高，这对Q1和Q2产生负回输， 令Q1和Q2之增益减少，即Vo减少。

当差动讯号输入时，Vi1 = -Vi2，IC1增加而IC2减少，总电流IE = IC1 + IC2便不变， 因此VE也不变，加大RE电阻值之电路会将差动讯号放大，不会对Q1及Q2产生负回输 及抑制。 使用恒流源的差动放大器

图3-2-3

实际上，RE不能加得太大，因会使静态之IC1和IC2减少，使Q1和Q2得不到适当 之偏压或需要很高之电源电压。上图Q3及Q4为电流镜像恒流源代替电阻RE，使用恒流源可以得到高阻抗及固定电流，

B极因R1和R2得到一个固定的偏压。共模输入时，Vi1=Vi2，因IE为不变，IC1和IC2也不能改变，故Vo为零，而共模信号被抑制。差动输入时，Vi1=-Vi2，虽然IE为不变，但IC1和IC2也可改变，因IC1上升而IC2下降，

故此Vo不等于零，而将差动信号放大。 使用电流镜像作为差动放大器之有源负载

:

主动式负载Active Load (有源负载)作用：

a)

提高增益：。

b)减低功率消耗(相对纯电阻来说)。 c)提高差动放大之输出电压。 d)提高共模抑制比CMRR。 工作原理：

设Vi1增加，则Vi2减少(但数量相等，Vi1 = Vi2)

即差动输入，则IC1升而IC2下降(并且，ΔIC1 = ΔIC2) 因电流镜像原理，IC4 = IC1

故此，Io = IC4 IC2 = IC1 IC2 (ΔIo = 2ΔIC1或2ΔIC2)

这说明了输出电流是IC1和IC2的相差，即将输出变为具有双端差动输出性能的单端输出 (故对共模讯号之抑制有改善因双端差动输出才能产生消除共模讯号作用)。

IC2减少使Q2之VCE增加，使Vo上升而IC4增加，使Q4之VCE减少，这也是使Vo增加，

故此，Vo上升之幅度是使用电阻为负载之单端输出电压大一倍。

3.3PCB板和电路板

网络表 [ D1 DIODE0.4 ] 1N914 [ Q1 TO-92A ] 2N2222A [ D2 ] DIODE0.4 [ 1N914 Q2 TO-92A 2N2222A ] [ M1 ] SIP2 [ SUBV Q3

TO-92A

2N2222A ] [ R1

AXIAL0.3 50 ] [ R2

AXIAL0.3 7.75K ] [ R3

AXIAL0.3 7.75K ] [ R4

AXIAL0.3 50

] [ R5

AXIAL0.3 2.5K ] [ R6

AXIAL0.3 3.2K ] [ R7

AXIAL0.3 1.5K ] [ V1 SIP2 1KHZ ] [ V2 SIP2 12V ] [ V3 SIP2 -12V ] ( A M1-1 Q1-1 R2-2 ) ( B M1-2 Q2-1 R3-2 ) ( GND R4-2 R6-2 V1-2 V2-2 V3-2 ) ( IN R1-1 V1-1 ) (

NetD1_2 D1-2 D2-1 ) (

NetQ1_3 Q1-3 Q2-3 Q3-1 ) (

NetQ2_2 Q2-2

R4-1 ) (

NetQ3_2 D1-1 Q3-2 R6-1 ) (

NetR1_2 Q1-2 R1-2 ) (

NetR5_1 Q3-3 R5-1 ) (

NetR7_1 D2-2 R7-1 ) ( OUT M1-3 ) ( VCC R2-1 R3-1 R5-2 R7-2 V2-1 V3-1 )

PCB板 图

3-3-1

电路板 图3-3-2

通过此次课程设计，使我进一步深入学习了《数字电子技术基础》和《模拟电子技术基础》这两门课程，并且了解和熟悉了它们在电子技术方面的应用。学习到了如何应用理论知识验证并解决实际生活中遇到的相关问题以及各种元器件的工作原理和实际应用。在此期间我们也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。与此同时，明白了一些做人、做事的道理，付出一定会有回报，而不努力永远也不能成功。遇到问题要多思考，多请教，多查资料，不可一知半解，要懂得互学互助，共同进步。对我们而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次实习必将成为我们人生旅途上一个非常美好的回忆！

在这次实训的撰写过程中，我得到了许多人的帮助。

首先我要感谢黄老师在课程设计上给予我的指导、提供给我的支持和帮助，这是我能顺利完成这次报告的主要原因，更重要的是老师帮我解决了许多技术上的难题，让我能把系统做得更加完善。在此期间，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。

其次，我要感谢帮助过我的同学，他们也为我解决了不少我不太明白的设计上的难题。同时也感谢学校为我提供良好的做毕业设计的环境。

最后再一次感谢所有在设计中曾经帮助过我的良师益友和同学。

参考文献

1、王卫平主编，《电工产品制造工艺》， 高等教育出版社，2005 2、柳春锋主编，《Protel 99SE实用教程》，高等教育出版社，2007 3、胡宴如主编，《模拟电子技术》 高等教育出版社，2005 3、杨志忠主编，《数字电子技术》 高等教育出版社，2007

新疆工业高等专科学校

实 训 报 告

实 训 科 目 电子技术实训

系 部 机械工程系 专 业 班 级 机电09-11（2） 姓 名

实 训 地 点 202教室

指 导 教 师 完 成 日 期

新疆工业高等专科学校教务处

（上页背书） 说 明

一、报告封面必须按指定封面用钢笔或炭素笔填写，字体要规范。 二、报告应含有以下内容： 1、前言

2、实习目的及要求 3、实习时间 4、实习地点 5、实习单位和部门

6、实习内容：按实习大纲、实习进度计划的要求和规定，并结合自己的体会写。 7、实习总结

（第二页） 指导教师评语及成绩评定

新疆工业高等专科学校短时实训鉴定表

注：1、本表用于三周以内的实习、设计、测绘等实践教学评定。

2、评定结果按“优、良、中、及格、不及格”五级予以评定。

新疆工业高等专科学校

机械系《电子技术实训》实训任务书

教研室主任（签名） 系（部）主任（签名） 年 月 日

摘要

本论文从protel，电子元件，硬件电路以及工作原理来介绍这部产品，本设计的产品是差动放大器。差动放大器的特点是静态工作点稳定，对共模信号有很强的抑制能力，它唯独对输入信号的差（差模信号）做出响应，这些特点在电子设备中应用很广。集成运算放大器几乎都采用差动放大器作为输入级。这种对称的电压放大器有两个输入端和两个输出端，电路使用正、负对称的电源。根据电路的结构可分为：双端输入双端输出，双端输入单端输出，单端输入双端输出及单端输入单端输出四种接法。凡双端输出，差模电压增益与单管共发放大器相同；而单端输出时，差模电压增益为双端输出的一半，另外，若电路参数完全对称，则双端输出时的共模放大倍数 =0，其实测的共模抑制比将是一个较大的数值，愈大，说明电路放大的是电压，不能放大电流。

关键词 protel 电子元件 放大器

1.Protel介绍

Protel99SE是应用于Windows9X/2000/NT操作系统下的EDA设计软件，采用设计库管理模式，可以进行联网设计，具有很强的数据交换能力和开放性及3D模拟功能，是一个32位的设计软件，可以完成电路原理图设计，印制电路板设计和可编程逻辑器件设计等工作，可以设计32个信号层，16个电源--地层和16个机加工层

1.1 EDA技术概述

随着计算机的发展，某些特殊类型电路的设计可以通过计算机来完成，但目前能实现完全自动化设计的电路类型不多，大部分情况下要以“人”为主体，借助计算机完成设计任务，这种设计模式称作计算机辅助设计（Computer Aided Design，简称CAD）。

EDA技术是计算机在电子工程技术上的一项重要应用，是在电子线路CAD技术基础上发展起来的计算机设计软件系统，它是计算机技术、信息技术和CAM（计算机辅助制造）、CAT（计算机辅助测试）等技术发展的产物。利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析、器件制作到设计印制板的整个过程在计算机上自动处理完成。

人类社会已进入到高度发达的信息化时代，信息社会的发展离不开电子产品的进步。现代电子产品在性能提高、复杂度增大的同时，价格却一直呈现下降趋势，而且产品更新换代的步伐也越来越快，实现这种进步的主要因素是生产制造技术和电子设计技术的发展。前者以微细加工技术为代表，目前已进展到亚微米阶段，可以在几平方厘米

的芯片上集成数千万个晶体管；后者的核心就是EDA技术，EDA是以计算机为工作平台，融合应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果而研制成的电子CAD通用软件包，主要能辅助进行三方面的设计工作：IC设计、电子线路设计和印制板设计。没有EDA技术的支持，想要完成上述超大规模集成电路的设计制造是不可想象的，反过来，生产制造技术的不断进步又必将对EDA技术提出新的要求。

1.2 Protel99SE的组成

Protel软件包是90年代初由澳大利亚Protel Technology公司研制开发的，应用于Windows9X/2000/NT操作系统下的EDA设计软件，采用设计库管理模式，可以进行联网设计，具有很强的数据交换能力和开放性及3D模拟功能，是一个32位的设计软件，可以完成原理图、印制板设计、可编程逻辑器件设计和电路仿真等，可以设计32个信号层，16个电源--地层和16个机加工层，公司网址为www.protel.com，用户如果需要进行软件升级或获取更详细的资料，可以到上述网站查询。 Protel99SE中主要功能模块如下。

⑴Advanced Schematic 99SE（原理图设计系统）该模块主要用于电路原理图设计、原理图元件设计和各种原理图报表生成等。 ⑵Advanced PCB 99SE（印刷电路板设计系统）该模块提供了一个功能强大和交互友好的PCB设计环境，主要用于PCB设计、元件封装设计、报表形成及PCB输出。⑶Advanced Route 99（自动布线系统）该模块是一个集成的无网格自动布线系统，布线效率高。 ⑷Advanced Integrity 99SE（PCB信号完整性分析）该模块提供精确的板级物理信号分析，可以检查出串扰、过冲、下冲、延时和阻抗等问题，并能自动给出具体解决方案。 ⑸Advanced SIM 99SE（电路仿真系统） 该模块是一个基于最新Spice3.5标准的仿真器，为用户的设计前端提供了完整、直观的解决方案。 ⑹Advanced PLD 99SE（可编程逻辑器件设计系统）该模块是一个集成的PLD开发环境，可使用原理图或CUPL硬件描述语言作为设计前端，能提供工业标准JEDEC输出。

1.3路仿真与PLD部分

（1）电路模拟仿真系统（Advanced SIM 99）：电路模拟仿真系统包含一个数字/模拟信号仿真器，可提供连续的数字信号和模拟信号，以便对电路原理图进行信号模拟仿真，从而验证其正确性和可行性。

（2）可编程逻辑设计系统（Advanced PLD 99）：可编程逻辑设计系统包含一个有语法功能的文本编辑器和一个波形编辑器（Waveform）。本系统的主要功能是；对逻辑电路进行分析、综合；观察信号的波形。利用PLD系统可以最大限度的精简逻辑部件，使数字电路设计达到最简化。

（3）高级信号完整性分析系统（Advanced Integrity 99）：信号完整性分析系统提供了一个精确的信号完整性模拟器，可用来分析PCB设计、检查电路设计参数、实验超调量、阻抗和信号谐波要求等。

1.4 Protel99 SE的功能特性

1、开放式集成化的设计管理体系 2、超强功能的、修改与编辑功能 3、强大的设计自动化功能

3.差动放大器电路的原理分析

3.1差动放大器电路工作原理

VCC

VIN2VSIN

Vin2

VCC

VEE

VV

VEE

差动放大器原理图

差动放大器又叫差分放大器，在直接耦合放大电路中它是抑制零点漂移的最有效的电路。差动管是一种完全对称的晶体管，它由两个元件参数相同的基本共射放大电路组成。电路具有两个输入端，两个输出端。信号分别从两管的基级和射级间输入，从两管的集电级之间输出。输出信号是随着两端输入信号之差变动的，所以叫差动放大器。

在差动放大电路中，无论是电源电压波动或温度变化都会使两管的集电极电流和集电极电位发生相同的变化，相当于在两输入端加入共模信号。由于电路完全对称，使得

共模输出为零，共模电压放大倍数AC=0，从而抑制了零点漂移。电路放大的只是差模信号。差动放大电路在零输入时具有零输出；静态时，温度有变化依然保持零输出，即消除了零点漂移。电路对共模输入信号无放大作用，即完全抑制了共模信号。可见差模电压放大倍数等于单管放大电路的电压放大倍数。差动电路用多一倍的元件为代价，换来了对零漂的抑制能力。

对于差动电路来说，差模信号是有用信号，要求对差模信号有较大的放大倍数；而共模信号是干扰信号，因此对共模信号的放大倍数越小越好。对共模信号的放大倍数越小，就意味着零点漂移越小，抗共模干扰的能力越强，当用作差动放大时，就越能准确、灵敏地反映出信号的偏差值。共模抑制信号比越大，差动放大电路分辨所需的差模电路信号的能力越强，而受共模信号的影响越小。由于电路的对称性结构特点和恒流源的作用，当电源电压波动或温度变化时，对差分管的影响都是一样的，两管集电极电流和集电极电位同时发生变化。输出电压仍然为零。可见，尽管各管的零漂存在，但总输出电压为零，从而使得零漂得到抑制。

3.2差动放大器电路

原理图 图3-2-1

差动放大器通常被用作功率放大器（简称“功放”）和发射极耦合逻辑电路 (ECL, Emitter Coupled Logic) 的输入级。如果Q1 Q2的特性很相似，则Va,Vb将同样变化。例如，Va变化+1V，Vb也变化+1V，因为输出电压VOUT=Va-Vb=0V,即Va的变化与Vb的

变化相互抵消。这就是差动放大器可以作直流信号放大的原因。若差放的两个输入为

，则它的输出Vout为：

其中Ad是差模增益 (differential-mode gain)，Ac是共模增益 (common-mode gain)。

因此为了提高信/噪比，应提高差动放大倍数，降低共模放大倍数。二者之比称做共模仰制比（CMRR, common-mode rejection ratio）。共模放大倍数AC可用下式求出：

Ac=2Rl/2Re

通常以差模增益和共模增益的比值共模抑制比 (CMRR, common-mode rejection ratio) 衡量差分放大器消除共模信号的能力：

由上式可知，当共模增益Ac→0时，CMRR→∞。Re越大，Ac就越低，因此共模抑制比也就越大。因此对于完全对称的差分放大器来说，其Ac = 0，故输出电压可以表示为：

所谓共模放大倍数，就是Va，Vb输入相同信号时的放大倍数。如果共模放大倍数为0，则输入噪声对输出没有影响。

要减小共模放大倍数，加大RE就行通常使用内阻大的恒流电路来带替RE

差分放大器是普通的单端输入放大器的一种推广，只要将差放的一个输入端接地，即可得到单端输入的放大器。很多系统在差分放大器的一个输入端输入反馈信号，另一个输入端输入反馈信号，从而实现负反馈。常用于电机或者伺服电机控制，稳压电源，测量仪器以及信号放大。在离散电子学中，实现差分放大器的一个常用手段是差动放大，见于多数运算放大器集成电路中的差分电路。

单端输出的差动放大电路 (不平衡输出)

。

图3-2-2

当Vo被在Q1或Q2的集极C对地取出时， 称为单端Single ended或不平衡输出Unbalance Output。

单端较差动输出之幅度小一倍，使用单端输出时，共模讯号不能被抑制，因Vi1与Vi2同时增加，VC1与VC2则减少，而且VC1=VC2，但Vo =VC2，并非于零(产生零点漂移)。 但是加大RE阻值可以增大负回输而抑制输出，并且抑制共模讯号，因Vi1=Vi2时， Ii1及Ii2也同时增加，IE亦上升而令VE升高，这对Q1和Q2产生负回输， 令Q1和Q2之增益减少，即Vo减少。

当差动讯号输入时，Vi1 = -Vi2，IC1增加而IC2减少，总电流IE = IC1 + IC2便不变， 因此VE也不变，加大RE电阻值之电路会将差动讯号放大，不会对Q1及Q2产生负回输 及抑制。 使用恒流源的差动放大器

图3-2-3

实际上，RE不能加得太大，因会使静态之IC1和IC2减少，使Q1和Q2得不到适当 之偏压或需要很高之电源电压。上图Q3及Q4为电流镜像恒流源代替电阻RE，使用恒流源可以得到高阻抗及固定电流，

B极因R1和R2得到一个固定的偏压。共模输入时，Vi1=Vi2，因IE为不变，IC1和IC2也不能改变，故Vo为零，而共模信号被抑制。差动输入时，Vi1=-Vi2，虽然IE为不变，但IC1和IC2也可改变，因IC1上升而IC2下降，

故此Vo不等于零，而将差动信号放大。 使用电流镜像作为差动放大器之有源负载

:

主动式负载Active Load (有源负载)作用：

a)

提高增益：。

b)减低功率消耗(相对纯电阻来说)。 c)提高差动放大之输出电压。 d)提高共模抑制比CMRR。 工作原理：

设Vi1增加，则Vi2减少(但数量相等，Vi1 = Vi2)

即差动输入，则IC1升而IC2下降(并且，ΔIC1 = ΔIC2) 因电流镜像原理，IC4 = IC1

故此，Io = IC4 IC2 = IC1 IC2 (ΔIo = 2ΔIC1或2ΔIC2)

这说明了输出电流是IC1和IC2的相差，即将输出变为具有双端差动输出性能的单端输出 (故对共模讯号之抑制有改善因双端差动输出才能产生消除共模讯号作用)。

IC2减少使Q2之VCE增加，使Vo上升而IC4增加，使Q4之VCE减少，这也是使Vo增加，

故此，Vo上升之幅度是使用电阻为负载之单端输出电压大一倍。

3.3PCB板和电路板

网络表 [ D1 DIODE0.4 ] 1N914 [ Q1 TO-92A ] 2N2222A [ D2 ] DIODE0.4 [ 1N914 Q2 TO-92A 2N2222A ] [ M1 ] SIP2 [ SUBV Q3

TO-92A

2N2222A ] [ R1

AXIAL0.3 50 ] [ R2

AXIAL0.3 7.75K ] [ R3

AXIAL0.3 7.75K ] [ R4

AXIAL0.3 50

] [ R5

AXIAL0.3 2.5K ] [ R6

AXIAL0.3 3.2K ] [ R7

AXIAL0.3 1.5K ] [ V1 SIP2 1KHZ ] [ V2 SIP2 12V ] [ V3 SIP2 -12V ] ( A M1-1 Q1-1 R2-2 ) ( B M1-2 Q2-1 R3-2 ) ( GND R4-2 R6-2 V1-2 V2-2 V3-2 ) ( IN R1-1 V1-1 ) (

NetD1_2 D1-2 D2-1 ) (

NetQ1_3 Q1-3 Q2-3 Q3-1 ) (

NetQ2_2 Q2-2

R4-1 ) (

NetQ3_2 D1-1 Q3-2 R6-1 ) (

NetR1_2 Q1-2 R1-2 ) (

NetR5_1 Q3-3 R5-1 ) (

NetR7_1 D2-2 R7-1 ) ( OUT M1-3 ) ( VCC R2-1 R3-1 R5-2 R7-2 V2-1 V3-1 )

PCB板 图

3-3-1

电路板 图3-3-2

通过此次课程设计，使我进一步深入学习了《数字电子技术基础》和《模拟电子技术基础》这两门课程，并且了解和熟悉了它们在电子技术方面的应用。学习到了如何应用理论知识验证并解决实际生活中遇到的相关问题以及各种元器件的工作原理和实际应用。在此期间我们也失落过，也曾一度热情高涨。从开始时满富盛激情到最后汗水背后的复杂心情，点点滴滴无不令我回味无长。与此同时，明白了一些做人、做事的道理，付出一定会有回报，而不努力永远也不能成功。遇到问题要多思考，多请教，多查资料，不可一知半解，要懂得互学互助，共同进步。对我们而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次实习必将成为我们人生旅途上一个非常美好的回忆！

在这次实训的撰写过程中，我得到了许多人的帮助。

首先我要感谢黄老师在课程设计上给予我的指导、提供给我的支持和帮助，这是我能顺利完成这次报告的主要原因，更重要的是老师帮我解决了许多技术上的难题，让我能把系统做得更加完善。在此期间，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。

其次，我要感谢帮助过我的同学，他们也为我解决了不少我不太明白的设计上的难题。同时也感谢学校为我提供良好的做毕业设计的环境。

最后再一次感谢所有在设计中曾经帮助过我的良师益友和同学。

参考文献

1、王卫平主编，《电工产品制造工艺》， 高等教育出版社，2005 2、柳春锋主编，《Protel 99SE实用教程》，高等教育出版社，2007 3、胡宴如主编，《模拟电子技术》 高等教育出版社，2005 3、杨志忠主编，《数字电子技术》 高等教育出版社，2007