【差动放大电路实验报告】一、实验目的

本实验旨在通过搭建和测试差动放大电路，理解其基本工作原理及性能特点。通过对输入信号的处理与输出波形的观察，掌握差动放大器在抑制共模信号、增强差模信号方面的功能，进一步加深对差分结构在电子电路中的应用认识。

二、实验原理

差动放大电路是一种能够有效放大两个输入信号之差的电路结构，广泛应用于模拟集成电路中。其核心思想是利用两个晶体管（或运算放大器）构成对称结构，使得共模信号被抑制，而差模信号被放大。这种结构具有良好的温度稳定性、抗干扰能力以及较高的输入阻抗。

差动放大电路的基本形式包括双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入双端输出等。根据实际需求选择不同的结构形式，以满足不同的信号处理要求。

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. 通用集成运算放大器（如LM741）

5. 电阻若干（1kΩ、10kΩ等）

6. 电容若干

7. 面包板及连接导线

四、实验步骤

1. 电路搭建

按照差动放大电路的典型结构图，在面包板上连接电路。使用两个运算放大器组成差分对，设置合适的偏置电压，并接入适当的反馈电阻，确保电路处于稳定工作状态。

2. 输入信号设置

使用函数信号发生器向差动放大电路的两个输入端分别输入相同频率、幅度的正弦波信号，作为共模输入信号；随后，将其中一个输入端的信号相位反转，形成差模输入信号。

3. 观察与记录

通过示波器观察并记录输入与输出信号的波形，比较两种输入方式下输出信号的变化情况。同时测量输出信号的幅值，计算电路的差模增益和共模增益。

4. 数据分析

根据测量结果，计算差模增益 $ A_d = \frac{V_{out}}{V_{in,d}} $ 和共模增益 $ A_c = \frac{V_{out}}{V_{in,c}} $，并求出共模抑制比 $ CMRR = \frac{A_d}{A_c} $，评估电路的性能。

五、实验结果与分析

在本次实验中，当输入为共模信号时，输出波形几乎无变化，说明电路对共模信号有较强的抑制能力；而当输入为差模信号时，输出波形明显放大，表明电路能够有效地放大差模信号。通过计算得出的差模增益约为10倍，共模增益接近于零，因此共模抑制比远大于1，验证了差动放大电路的有效性。

此外，实验过程中还发现，适当调整反馈电阻的阻值可以改变电路的增益特性，从而适应不同的应用场景。

六、实验结论

通过本次实验，我们成功搭建并测试了一个差动放大电路，验证了其在抑制共模信号、放大差模信号方面的良好性能。实验结果表明，差动放大电路具有较高的稳定性和抗干扰能力，适用于各种需要高精度信号处理的场合。同时，也加深了对差分结构在电子系统中重要作用的理解。

七、思考与建议

在实验过程中，应注意信号源的匹配与电路的对称性，避免因参数偏差导致测量误差。此外，建议在后续实验中尝试使用不同类型的运算放大器，观察其对电路性能的影响，进一步提升对差动放大器的理解与应用能力。