Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 1
國立彰化師範大學電子系
電子技術(III)
實驗六 差動放大器頻率響應(II)
組 別:
班 級:
姓 名:
學 號:
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-1
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 2
實驗六 差動放大器頻率響應(II)
壹 實習內容
此次實驗以 spice 模擬將模擬結果與實驗結果做比較。放入實驗報告 word 檔，轉成 pdf 檔
後，上傳至雲端學院。
實習 6-1：量測差動增益、共模增益及 CMRR 值的頻率響應。
一. 相關原理
共模信號(Common-mode signal)，是指差動放大器的兩個輸入端輸入相同的輸入信號。在我
們周遭環境中常遇見的雜訊都屬於共模信號，因為差動放大器的兩輸入端如同小天線，當它工作
在有電磁干擾的場合時，兩輸入端同時接收到不希望有的相同雜訊干擾。由於差動放大器兩個輸
入端所產生的輸出電壓相位相反，以致當共模信號輸入時，輸出端的電壓互相抵消，而消除了雜
訊。
而差動放大器的共模拒斥比( Common-Mode Rejection Ratio，CMRR )，它的定義是差動電
壓增益Ａ vd 與共模電壓增益 A CM 之比。即為：
( 6-1 )
若Ａ vd = 1000，A CM = -0.1，則 CMRR = 10000。而一般 CMRR 皆用 dB 值來表示，它們的關係如
下：
CMRR' = 20 log CMRR
若 CMRR = 10000，則 CMRR'= 20log10000 = 80 dB，對於差動放大器而言，CMRR 值愈大愈
好，表示其對雜訊之排拒能力愈強，不容易受干擾。
二. 實習步驟
(1) 按圖 6-1 接妥電路。拍照存檔，將照片至於報告封面。
(2) 量測 A、B、C、D 及 E 點的直流電壓 V A , V B V C , V D 及 V E 。由這些電壓值去計算 I C1 , I C2 , I E1 ,
I E2 。若 V C > V D ，則 B 點接地，A 點接一直流電壓，調整直流電壓使的 V C = V D 。此時的直
流電壓值即為-V OS 。反之，若 V D > V C ，則 A 點接地，B 點接一直流電壓，調整直流電壓使
的 V C = V D 。此時的直流電壓值即為 V OS 。
(3) 將信號產生器的輸出訊號(紅色鱷魚夾)接至 A 點，信號產生器的接地端(黑色鱷魚夾) 接至電
源接地，並將 B 點接至電源接地。訊號調為 1 kHz 的正弦波，作為輸入信號 v i ，而信號產
生器的輸出振幅，由 0 V 慢慢往上調，使 V O1 及 V O2 達到不失真(合適振幅)正弦波形為止。
(4) 用示波器 CH1 及 CH2 量測 V 1 vs. V 3 , V 1 vs. V O1 , V 1 vs. V O2 和 V O1 vs. V O2 及 V O (用 math 的功
能 V O2 - V O1 得到)波形，畫於表 6-1-1 內，並計算其增益值於表 6-1-2 內。
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-2
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 3
(5) 改變 v s 的頻率如表 6-1-3 中所示，記錄輸入、輸出及增益於表 6-1-3 中。並畫出差動增益的
波德圖。
(6) 將信號產生器的輸出訊號(紅色鱷魚夾)接至 A 點及 B 點(B 點的接地線要移除)，信號產生器
的接地端(黑色鱷魚夾) 接至電源接地。訊號調為 1 kHz 的正弦波，作為輸入信號 v i (此時 v i
訊號即為 V cm )，而信號產生器的輸出振幅，由 0 V 慢慢往上調，使 V O1 及 V O2 達到不失真
(合適振幅)的正弦波形為止。
(7) 用示波器 CH1 及 CH2 量測 V 1 vs. V 3 , V 1 vs. V O1 , V 1 vs. V O2 和 V O1 vs. V O2 及 V O (用 math 的功
能 V O2 - V O1 得到)波形，畫於表 5-2-1 內，並計算其增益值於表 6-2-2 內。
(8) 改變 v s 的頻率如表 6-2-3 中所示，記錄輸入、輸出及增益於表 6-2-3 中。並畫出共模增益及
CMRR 的波德圖。
(8) 將一個 100 nF 的電容與 R E 並聯，重複步驟(2)-(8)。表格自行往下遞加。
(9) 將並聯電容改成 10 F，重複步驟(2)-(8)。表格自行往下遞加。
(10) 將並聯電容改成 100 F，重複步驟(2)-(8)。表格自行往下遞加。
(11) 將 R E 改成 22 k，重複步驟(2)-(8)。表格自行往下遞加。
(12) 將並聯電容改成 10 F，重複步驟(2)-(8)。表格自行往下遞加。
(13) 將並聯電容改成 100 nF，重複步驟(2)-(8)。表格自行往下遞加。
圖 6-1 差動放大器電路
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-3
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 4
三. 結果數據
Beta 值 () Q 1 =
259 , Q 2 =
261 。 V A = -0.3 mV, V B =
-0.3
mV,
V C = 7.25 V, V D = 7.06 V, V E = -0.69 V。 I C1 = 0.404 mA, I C2 = 0.393 mA,
I E1 = 0.405 mA, I E2 = 0.394 mA。V OS = 0.1 mV。
表 6-1-1 單端輸入訊號時放大器各點波形
v1 & v3
v 1 & v o1
v 1 & v o2
v o1 & v o2 & v o
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-4
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 5
表 6-1-2
V O1
V O2
V O (V O2 -V O1 )
( V d =V 1 -V 2 )
( V d =V 1 -V 2 )
( V d =V 1 -V 2 )
增
益
表 6-1-3
v s 頻率
100
200
500
1k
2k
5k
10 k
20 k
50 k
100 k
200 k
500 k
1M
v 1(p-p) (mV)
188
196
216
260
280
296
304
300
304
284
276
272
272
v 2(p-p) (mV)
208
212
200
168
132
96
88
76
76
72
28
84
80
v o1(p -p) (V)
2.36
2.4
2.4
2.4
2.36
2.4
2.36
2.36
2.28
2.12
1.68
0.88
0.52
v o2(p -p) (V)
2.6
2.6
2.6
2.6
2.6
2.6
2.56
2.52
2.44
2.2
1.72
0.92
0.52
v o(p-p) (V)
0.24
0.2
0.2
0.2
0.24
0.2
0.2
0.16
0.16
0.08
0.04
0.04
0
26.0
15.9
9
5
12
10.93
10.54
10
10
6.77
4.68
2.71
28.3
24.0
21.5
3
6
8
20.77
20.46
20
20
16.61
13.4
8.66
28.2
17.5
6
7
13
11.85
11.25
10.7
10.38
6.94
4.89
2.71
(Hz)
A d1
-118
-150
150
|A d1 | (dB)
41.44
A d2
43.52
43.52
-130
162.5
162.5
|A d2 | (dB)
A d3
29.0
22.2
42.28
44.22
44.22
2
24.9
8
21.47
21.02
20.59
20.32
16.83
13.79
8.66
-12
-12.5
12.5
2.17
1.62
1
0.93
0.71
0.7
0.38
0.16
0.21
0
|A d 3 | (dB)
#NU
21.58
21.94
21.94
6.73
4.19
0
-0.63
-2.97
-3.1
-8.4
-15.92
-13.56
M!
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-5
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 6
v1 & v3
v 1 & v o2
表 6-2-1 共模輸入訊號時放大器各點波形
v 1 & v o1
v o1 & v o2 & v o
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-6
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 7
表 6-2-2
V O1
V O2
V O (V O2 -V O1 )
(V cm =(V 1 +V 2 )/2)
(V cm =(V 1 +V 2 )/2)
(V cm =(V 1 +V 2 )/2)
增
益
表 6-2-3
v s 頻率
100
200
500
1k
2k
5k
10 k
20 k
50 k
100 k
200 k
500 k
1M
v 1(p-p) (mV)
232
232
236
232
232
232
232
232
232
232
232
232
232
v 2(p-p) (mV)
244
244
244
244
248
244
240
240
232
232
232
232
232
v o1(p -p) (mV)
82
78
80
76
80
78
76
78
72
68
56
34
32
v o2(p -p) (mV)
88
86
90
84
90
84
84
84
76
72
56
34
30
v o(p-p) (V)
6
8
10
8
10
6
8
6
4
4
0
0
-2
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!
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!
(Hz)
A cm1
-6.83
-6.5
-10
|A cm1 | (dB)
16.69
16.26
A cm2
20
6.33
-5
-6.5
16.0
13.9
16.2
3
8
6
-7.33
-7.17
11.25
-9.5
19.55
-9.75
19.78
-7
|A cm2 | (dB)
5.63
-7
-10.5
-10.5
15.0
17.3
17.11
21.02
A cm3
-0.5
-0.67
-1.25
|A cm3 | (dB)
-6.02
-3.48
1.94
16.9
1
-
-
0.67
0.63
-
-
3.48
4.01
16.9
-0.5
20.42
-1
-6.02 0
20.42
-0.75
-2.5
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0!
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-7
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 8
CMRR1=
(dB)
24.7
27.2
23.5
12.
10.
5
6
2
3
08
24.9
27.1
12.
9.8
8
1
12
9
5.32 1.22
0.68
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#NU
/0!
0!
M!
0!
0!
CMRR2=
(dB)
23.2
5.38 1.05
0.6
0!
0!
CMRR3=
25.4
(dB)
27.6
2
10.
20
21
8.2
6.02 -0.63
-0.47
0!
0!
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-8
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 9
Beta 值 () Q 1 =
259 , Q 2 =
261 。 V A = -0.3 mV, V B = -0.3 mV,
V C = 7.24 V, V D = 7.05 V, V E = -0.68 V。 I C1 = 0.404 mA, I C2 = 0.393 mA,
I E1 = 0.405 mA, I E2 = 0.394 mA。V OS = 0.1 m
表 6-3-1 單端輸入訊號時放大器各點波形
v1 & v3
v 1 & v o1
v 1 & v o2
v o1 & v o2 & v o
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-9
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 10
表 6-3-2
V O1
V O2
V O (V O2 -V O1 )
( V d =V 1 -V 2 )
( V d =V 1 -V 2 )
( V d =V 1 -V 2 )
增
益
表 6-3-3
v s 頻率
100
200
500
1k
2k
5k
10 k
20 k
50 k
100 k
200 k
500 k
1M
v 1(p-p) (mV)
176
184
204
208
244
268
280
284
284
268
268
264
276
v 2(p-p) (mV)
208
200
180
184
156
120
84
72
64
36
32
72
84
v o1(p -p) (V)
2.36
2.4
2.4
2.4
2.48
2.68
3.12
3.76
4.16
3.96
3.24
1.76
1
v o2(p -p) (V)
2.6
2.06
2.06
2.56
2.56
2.48
2.2
1.68
0.84
0.48
0.24
0.12
0.08
v o(p-p) (V)
0.24
-0.34
-0.34
0.16
0.08
-0.2
-0.92
-2.08
-3.32
-3.48
-3
-1.64
-0.92
A d1
-
28.1
18.1
8
1
15.92
17.74
18.91
17.07
13.73
9.17
5.21
24.04
24.98
25.53
24.64
22.75
19.25
14.34
11.22
7.92
3.82
2.07
1.02
0.63
0.42
21
17.97
11.64
6.32
0.17
-4.01
-7.54
1.35
-4.69
-9.81
-15.09
-15
-12.71
-8.54
-4.79
2.61
13.42
19.83
23.57
23.52
22.08
18.63
13.61
(Hz)
73.75
-150
100
100
|A d1 | (dB)
25.1
37.36
A d2
43.52
40
40
29
6
106.
29.0
16.7
67
9
6
40.5
29.2
24.4
6
7
9
-
128.7
81.25
5
85.83
|A d2 | (dB)
38.2
42.19
A d3
38.67
-
-7.5
21.25
14.17
|A d 3 | (dB)
17.5
26.55
23.03
6.67
0.91
16.4
-
8
0.82
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-10
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 11
v1 & v3
v 1 & v o2
表 6-4-1 共模輸入訊號時放大器各點波形
v 1 & v o1
v o1 & v o2 & v o
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-11
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 12
表 6-4-2
V O1
V O2
V O (V O2 -V O1 )
V cm =(V 1 +V 2 )/2
V cm =(V 1 +V 2 )/2
V cm =(V 1 +V 2 )/2
增
益
表 6-4-3
v s 頻率
100
200
500
1k
2k
5k
10 k
20 k
50 k
100 k
200 k
500 k
1M
v 1(p-p) (mV)
232
240
240
232
236
240
232
236
232
232
236
232
236
v 2(p-p) (mV)
244
244
244
244
244
244
240
236
236
232
232
232
228
v o1(p -p) (mV)
0.1
0.1
0.168
0.26
0.50
1.17
2.08
3.04
3.68
3.8
3.2
1.8
0.84
8
4
0.29
0.55
1.27
2.3
3.32
3.92
4
3.2
1.8
0.84
6
6
0.03
0.05
0.1
0.22
0.28
0.24
0.2
0
0
0
-
-
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-19.17
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0
(Hz)
v o2(p -p) (mV)
v o(p-p) (V)
0.12
0.02
0.12
0.02
0.188
0.02
A cm1
-0.01
-0.03
-0.04
|A cm1 | (dB)
-40
-
-
33.9
24.4
10.7
30.46
27.96
8
4
5
-
-
0.02
0.07
A cm2
-0.01
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-0.05
|A cm2 | (dB)
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!
!
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-
-40
-
-
33.9
-
30.46
26.02
8
23.1
A cm3
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!
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!
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-12
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 13
|A cm3 | (dB)
#NU
#NU
30.4
M!
-40
-40
M!
-40
6
77.3
73.9
67.9
73.
53.
35.9
6
8
6
98
44
1
72.6
64.6
74.
52.
34.3
5
9
54
37
9
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!
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!
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(dB)
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(dB)
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11.82 0!
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2.11
0!
11.63
#N
CMRR3=
(dB)
#DIV
#NU 66.5
63.0
UM
39.
33.0
M!
3
!
18
7
5
#DIV
43.88 /0!
#DIV/ #NUM #DIV/
48.01 0!
!
0!
#NU
M!
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-13
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 14
Beta 值 () Q 1 =
259
, Q 2 = 261 。 V A =
-0.3 mV, V B = -0.3
mV,
V C = 7.25 V, V D = 7.06 V, V E =
-0.68 V。 I C1 = 0.404 mA, I C2 = 0.393 mA,
I E1 = 0.405 mA, I E2 = 0.394 mA。V OS = 0.1 mV。
表 6-5-1 單端輸入訊號時放大器各點波形
v1 & v3
v 1 & v o1
v 1 & v o2
v o1 & v o2 & v o
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-14
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 15
表 6-5-2
V O1
V O2
V O (V O2 -V O1 )
( V d =V 1 -V 2 )
( V d =V 1 -V 2 )
( V d =V 1 -V 2 )
增
益
表 6-5-3
v s 頻率
100
200
500
1k
2k
5k
10 k
20 k
50 k
100 k
200 k
500 k
1M
v 1(p-p) (mV)
192
192
220
264
284
288
292
288
284
280
276
268
276
v 2(p-p) (mV)
224
216
200
184
128
84
92
60
56
72
68
68
60
v o1(p -p) (V)
2.563
2.56
3.04
3.76
4.34
4.48
4.56
4.48
4.4
4.08
3.36
1.84
1.04
v o2(p -p) (V)
3
3.04
2.8
2.24
1.48
0.76
0.44
0.36
0.24
0.2
0.26
0.42
0.3
-
-
-
1.52
2.86
3.72
-4.12
-4.12
-4.16
-3.88
-3.1
-1.42
-0.74
27.8
21.9
47
2
6
22.8
19.65
19.3
19.62
16.15
9.2
4.81
33.4
28.8
26.8
43.64
4
9
3
27.16
25.87
25.71
25.85
24.16
19.28
13.64
140
28
9.49
3.73
2.2
1.58
1.05
0.96
1.25
2.1
1.39
28.9
19.5
11.4
4
5
3
6.85
3.97
0.42
-0.35
1.94
6.44
2.86
-
-
18.3
18.2
3
4
-20.6
-18.07
-18.25
-18.65
-14.9
-7.1
-3.43
(Hz)
v o(p-p) (V)
0.44
A d1
0.48
-0.24
-
106.6
80.09
7
152
|A d1 | (dB)
38.07
A d2
40.56
-
-
126.6
93.75
7
|A d2 | (dB)
39.44
42.05
42.92
A d3
13.75
-20
-12
-19
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-15
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 16
|A d 3 | (dB)
22.77
26.02
21.58
25.5
25.2
25.2
8
6
2
26.28
25.14
25.23
25.41
23.46
17.03
10.71
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-16
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 17
表 6-6-1 共模輸入訊號時放大器各點波形
v1 & v3
v 1 & v o1
v 1 & v o2
v o1 & v o2 & v o
表 6-6-2
V O1
V O2
V O (V O2 -V O1 )
V cm =(V 1 +V 2 )/2
V cm =(V 1 +V 2 )/2
V cm =(V 1 +V 2 )/2
增
益
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-17
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 18
表 6-6-3
v s 頻 100
率
200
500
1k
2k
5k
10 k
20 k
50 k
100 k 200 k
500 k
1M
v 1(p-p) (mV) 232
236
232
232 232 232 232
232
232
232
232
236
232
v 2(p-p) (mV) 240
240
240
240 236 240 240
236
236
236
232
236
228
(Hz)
v o1(p-p) (V)
3.12 3.12 3.84 3.9
4
4
4
4
3.8
3.6
2.8
1.6
0.88
4.4
8
4.4
4.4
4.24
3.92
3.04
1.6
0.96
0.48 0.4
0.4
0.44
0.32
0.24
0
0.08
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40.83 38.06
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0!
26.02
-
#DIV/
#DIV/
-
0!
33.21
2
v o2(p-p) (V)
3.52 3.52 4.32 4.4
8
4.4
8
v o(p-p) (V)
0.5
0.4
6
8
0.4
0.4
0.48
A cm1
-390 -780 -480 490
|A cm1 | (dB)
51.8
57.8
53.6
53.
2
4
2
8
A cm2
100
-
0
500
-500
-1000 -950
-900
53.9
60
8
53.98 60
59.55 59.08
220
46.85
-
|A cm2 | (dB)
112
-
-440 -880 -540 560
0
560
52.8
58.8
54.6
54.
60.
54.9
7
9
5
96
98
6
A cm3
-550
-1100 -1060 -980
54.81 60.83 60.51 59.82
-
|A cm3 | (dB)
CMRR1=
(dB)
-50
-100 -60
-70
120
-60
33.9
35.5
36.
41.
35.5
6
9
58
6
-
-
-
-50
8
40
-
-
13.7
17.2
-
20.
31.
27.1 -
5
8
9.98
36
11
5
-100
33.98 40
-
-110
-80
26.82 34.13 33.84 -33.23 0!
240
47.6
20
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-18
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 19
CMRR2=
-
-
-
-
-
-
13.4
16.8
11.7
26.
41.
43.5 -
(dB)
3
4
3
02
43
3
CMRR3=
-
-
-
-
-
-
11.2
13.9
13.9
11.
16.
10.3
1
8
8
32
32
4
(dB)
-
-
#DIV/
47.96 56.86 60.09 -60.17 0!
-7.7
14.86 -15.6
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-12.65 0!
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-
0!
44.74
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-
0!
15.31
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-19
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 20
Beta 值 () Q 1 = 259 , Q 2 = 261 。 V A =
-0.03 mV, V B =
-0.03
mV,
V C = 7.25 V, V D =
7.05 V, V E =
-0.68 V。 I C1 = 0.404 mA, I C2 = 0.393 mA,
I E1 = 0.405 mA, I E2 = 0.394 mA。V OS = 0.1 mV。
表 6-7-1 單端輸入訊號時放大器各點波形
v1 & v3
v 1 & v o1
v 1 & v o2
v o1 & v o2 & v o
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-20
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 21
表 6-7-2
V O1
V O2
V O (V O2 -V O1 )
( V d =V 1 -V 2 )
( V d =V 1 -V 2 )
( V d =V 1 -V 2 )
增
益
表 6-7-3
v s 頻 100
率
200
500
1k
2k
5k
10 k
20 k
50 k
100 k
200 k
500 k
1M
v 1(p-p) (mV) 184
188
212
252 280 296 292
296
280
288
268
288
276
v 2(p-p) (mV) 224
220
200
172 132 100 76
72
48
68
52
56
64
2.64 2.7
3.2
3.7
4.48
4.48
4.4
4.08
3.2
1.68
1.04
0.36
0.28
(Hz)
v o1(p-p) (V)
4.2
6
4.4
8
v o2(p-p) (V)
2.92 2.92 2.64 2.0
8
1.2
4
0.7
6
0.44
0.28
0.28
0.4
0.2
v o(p-p) (V)
0.28 0.22 0.56 1.6
8
2.9
6
3.7
2
-4.04 -4.12 -4.12 -3.8
-2.92
-1.28
0.84
-
-
-
-
1.6
2.9
3.7
0.56
8
6
2
-4.04
-2.92
-1.28
-0.84
28.
22.
14.81
7.24
4.91
A d1
0.28
|A d1 | (dB)
A d2
0.22
-4.12
-4.12
-3.8
84.3
266.
-66
8
67
47
38
86
36.3
38.5
48.5
33.
29.
27.
9
2
2
44
06
18
8.3
3.8
8
8
|A d2 | (dB)
-73
91.2
220
26
20.74 20
18.97 18.55
13.8
26.34 26.02 25.56 25.37
23.41
17.19
2
2.04
1.3
1.72
0.94
1.61
1.21
1.27
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-21
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 22
5
A d3
37.2
7
39.2
|A d3 | (dB)
-7
46.8
28.
18.
11.
5
3
46
78
-
-
-
46.6
18.
6.88
7
-21
-20
98
6.19
-18.7
4.14
1.66
-
-
2.08
18.39 17.76 -17.27
2.28
4.71
-0.54
-13.52
-5.52
-3.96
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-22
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 23
表 6-8-1 共模輸入訊號時放大器各點波形
v1 & v3
v 1 & v o1
v 1 & v o2
v o1 & v o2 & v o
表 6-8-2
V O1
V O2
V O (V O2 -V O1 )
增
益
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-23
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 24
表 6-8-3
v s 頻 100
率
200
500
1k
2k
5k
10 k
20 k
50 k
100 k 200 k
500 k
1M
v 1(p-p) (mV) 232
232
232
232 232 232 232
232
232
232
232
232
228
v 2(p-p) (mV) 248
248
244
248 244 236 244
240
236
232
232
232
232
(Hz)
v o1(p-p) (V)
3.92 3.92 3.92 3.9
2
3.9
4
3.92
3.92
3.84
3.52
2.8
1.52
0.88
4.4
4.32
4.32
4.24
3.76
2.96
1.6
0.88
0.4
0.4
0.24
0.16
0.08
0
2
v o2(p-p) (V)
4.48 4.48 4.48 4.4
8
4.4
8
v o(p-p) (V)
0.5
0.5
6
6
0.4
0.4
-
-
-
-
326
100
326.6
-245 -245 67
245
.67
0
7
47.7
47.7
50.2
47.
50.
8
8
8
78
28
60
-
-
-
373
110
-280 -280 33
280
.33
0
48.9
48.9
51.4
48.
51.
60.8
4
4
4
94
44
3
51.13 54.65 60.51 0!
0.56
0.56
A cm1
0.56
326.
|A cm1 | (dB)
A cm2
373.
|A cm2 | (dB)
A cm3
|A cm3 | (dB)
CMRR1=
(dB)
-490
-960
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0!
0!
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-360
-540
-1060 0!
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-
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46.
-
-
100
33.33 -50
-100
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-220
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46.85
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0!
0
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0!
M!
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-
0!
41.94
-35
7
-35
67
30.8
30.8
33.3
30.
33.
8
8
8
88
38
40
-
-
-
-
-
113.
132.
216.
0.7
21.
37.1 -
-
78
16
39
8
9
4
40.68 0!
29.54 -33.8
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-35
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-220
0!
0!
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Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-24
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 25
CMRR2=
(dB)
CMRR3=
(dB)
-
-
-
-
-
121.
140.
168.
22.
43.
56.9 -
94
19
56
94
06
5
-
-
-
-
-
-
37.8
37.7
80.0
51.
53.
58.9 -
8
6
5
88
38
8
-
49.09 53.04 -59.3
-
-
#DIV/ #DIV/
#DIV/
-
0!
0!
45.91
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#NU
0!
M!
0!
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0!
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-25
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 26
Beta 值 () Q 1 =
259 , Q 2 =
261 。 V A = -0.1 mV, V B = -0.1 mV,
V C = 8.41 V, V D = 8.32 V, V E = -0.61 V 。 I C1 = 0.234 mA, I C2 = 0.225 mA,
I E1 = 0.235 mA, I E2 = 0.226 mA。V OS = 0.1 mV。
表 6-9-1 單端輸入訊號時放大器各點波形
v1 & v3
v 1 & v o1
v 1 & v o2
v o1 & v o2 & v o
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-26
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 27
表 6-9-2
V O1
V O2
V O (V O2 -V O1 )
( V d =V 1 -V 2 )
( V d =V 1 -V 2 )
( V d =V 1 -V 2 )
增
益
表 5-9-3
v s 頻 100
率
200
500
1k
2k
5k
10 k
20 k
50 k
100 k
200 k
500 k
1M
v 1(p-p) (mV) 192
200
228
260 292 304 300
304
308
288
296
284
300
v 2(p-p) (mV) 232
240
220
188 144 100 100
88
80
60
72
104
108
(Hz)
v o1(p-p) (V)
2.04 2.04 2.04 2.0
2
2
1.96
1.96
1.92
1.76
1.44
0.8
0.44
2.2
4
2.1
6
2.16
2.16
2.08
1.88
1.48
0.8
0.44
0.2
0.1
0.2
4
6
0.2
0.2
0.16
0.12
0.04
0
0
28.
13.
9.8
9.07
8.42
7.72
6.43
4.44
2.29
19.82 19.15 18.51 17.75
16.16
12.95
7.2
10.8
4
v o2(p-p) (V)
2.32 2.32 2.32 2.2
4
v o(p-p) (V)
0.28
0.28
0.28
A d1
|A d1 | (dB)
-51
-51
255
33
51
9.8
34.1
34.1
48.1
29.
22.
19.
5
5
3
04
61
82
31.
15.
10.
A d2
|A d2 | (dB)
-58
-58
290
11
14
59
35.2
35.2
49.2
29.
23.
20.
7
7
5
86
6
5
2.7
1.6
0.7
8
2
8
A d3
-7
-7
35
10
9.12
8.25
6.61
4.44
2.29
20.67 20
19.2
18.33
16.4
12.95
7.2
1
0.7
0.53
0.18
0
0
0.93
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-27
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 28
|A d3 | (dB)
16.9
16.9
30.8
8.8
4.1
2.1
8
8
9
6
#NUM #NU
0
-0.63
-3.1
-5.51
-14.89
!
M!
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-28
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 29
表 6-10-1 共模輸入訊號時放大器各點波形
v1 & v3
v 1 & v o1
v 1 & v o2
v o1 & v o2 & v o
表 6-10-2
V O1
V O2
V O (V O2 -V O1 )
增
益
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-29
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 30
表 6-10-3
v s 頻率
100
200
500
1k
2k
5k
10 k
20 k
50 k
100 k
200 k
500 k
1M
v 1(p-p) (mV)
228
224
228
228
232
228
228
228
224
228
232
228
232
v 2(p-p) (mV)
244
244
244
244
240
240
240
236
236
232
232
232
232
v o1(p -p) (mV)
57.6
52.8
51.2
52.8
52.8
49.6
51.2
49.6
48
43.2
38.4
27.2
20.8
v o2(p -p) (mV)
72.8
61.6
60.8
62.4
59.2
56.8
57.6
54.4
52.8
57.2
39.2
28
21.6
v o(p-p) (V)
15.2
8.8
9.6
9.6
6.4
7.2
6.4
4.8
4.8
14
0.8
0.8
0.8
(Hz)
A cm1
#DIV/
-3.6
-2.64
-3.2
|A cm1 | (dB)
11.13
8.43
10.1
-3.3
-6.6
-4.13 -4.27
10.3
16.3
12.3
7
9
2
-6.2
-4
-10.8
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-6.8
0!
#DIV/
12.61
15.85
12.04
20.67
#DIV/0!
16.65
A cm2
0!
#DIV/
-4.55
-3.08
-3.8
|A cm2 | (dB)
13.16
9.77
11.6
-3.9
-7.4
11.8
17.3
2
8
-4.73 -4.8
-6.8
-4.4
-14.3
#DIV/0!
-7
0!
#DIV/
13.5
13.62
16.65
12.87
23.11
#DIV/0!
16.9
A cm3
0!
#DIV/
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-0.44
-0.6
|A cm3 | (dB)
-0.6
-0.8
-
-
-0.45
-7.13
-4.44
4.44
1.94
23.0
25.7
38.0
18.
6.2
2
2
3
67
2
37.6
18.
6.2
5
04
2
-0.6
-0.53
-0.6
-0.4
-3.5
#DIV/0!
-0.2
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#DIV/
-4.44 -5.51
-4.44
-7.96
10.88
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-13.98
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CMRR1=
(dB)
#DIV/
7.5
7.21
3.3
6.47
-2.92
0!
#DIV
-3.7
/0!
CMRR2=
22.1
(dB)
1
25.5
#DIV/
7
7.05
3.35
6.33
-4.78
0!
#DIV
-3.95
/0!
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-30
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 31
CMRR3=
(dB)
17.3
24.0
35.3
13.
6.1
5
3
2
32
3
#DIV/
2.28 5.51
3.81
4.86
-16.39 0!
#NUM #NU
!
M!
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-31
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 32
Beta 值 () Q 1 =
259 , Q 2 =
261 。 V A = -0.1 mV, V B = -0.1 mV,
V C = 8.41 V, V D = 8.32 V, V E = -0.61 V 。 I C1 = 0.234 mA, I C2 = 0.225 mA,
I E1 = 0.235 mA, I E2 = 0.226 mA。V OS = 0.1 mV。
表 6-11-1 單端輸入訊號時放大器各點波形
v1 & v3
v 1 & v o1
v 1 & v o2
v o1 & v o2 & v o
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-32
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 33
表 6-11-2
V O1
V O2
V O (V O2 -V O1 )
( V d =V 1 -V 2 )
( V d =V 1 -V 2 )
( V d =V 1 -V 2 )
增
益
表 6-11-3
v s 頻率
100
200
500
1k
2k
5k
10 k
20 k
50 k
100 k
200 k
500 k
1M
v 1(p-p) (mV)
180
188
212
240
276
284
284
288
276
280
276
280
276
v 2(p-p) (mV)
192
192
184
160
112
76
66
62
48
46
40
84
52
v o1(p -p) (V)
2.08
2.16
2.56
3.04
3.44
3.52
3.6
3.52
3.44
3.2
2.56
1.44
0.88
v o2(p -p) (V)
2.52
2.48
2.32
1.88
1.24
0.64
0.4
0.28
0.2
0.24
0.24
0.32
0.2
-3.2
-3.24
-3.24
-2.96
-2.32
-1.12
-0.68
16.51
15.58
15.09
13.68
10.85
7.35
3.93
(Hz)
v o(p-p) (V)
0.44
A d1
0.32
-0.24
1.16
-2.2
2.88
20.9
16.9
8
2
26.4
24.5
173.3
3
-540
91.43
38
|A d1 | (dB)
A d2
-
44.78
54.65
39.22
31.6
4
7
24.35
23.85
23.57
22.72
20.71
17.33
11.89
-210
-620
82.86
23.5
7.56
3.08
1.83
1.24
0.88
1.03
1.02
1.63
0.89
27.4
17.5
2
7
9.77
5.25
1.87
-1.11
0.26
0.17
4.24
-1.01
-
-
-
13.4
13.8
14.5
1
5
-14.68
-14.34
-14.21
-12.65
-9.83
-5.71
-3.04
23.2
22.5
22.8
3
5
3
23.33
23.13
23.05
22.04
19.85
15.13
9.66
|A d2 | (dB)
46.44
55.85
38.37
A d3
36.67
-80
-8.57
|A d 3 | (dB)
31.29
38.06
18.66
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-33
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 34
v1 & v3
v 1 & v o2
表 6-12-1 共模輸入訊號時放大器各點波形
v 1 & v o1
v o1 & v o2 & v o
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-34
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 35
表 6-12-2
V O1
V O2
V O (V O2 -V O1 )
增
益
表 6-12-3
v s 頻率
100
200
500
1k
2k
5k
10 k
20 k
50 k
100 k
200 k
500 k
1M
v 1(p-p) (mV)
232
232
232
240
232
232
232
232
232
236
232
232
232
v 2(p-p) (mV)
244
244
244
244
240
240
236
236
232
232
236
236
228
v o1(p -p) (V)
2.64
2.92
3.04
3.08
3.08
3.08
3.08
3.08
3
2.8
2.8
1.24
0.72
v o2(p -p) (V)
2.96
3.6
3.36
3.36
3.36
3.36
3.36
3.36
3.24
2.96
2.32
1.2
0.68
v o(p-p) (V)
0.32
0.68
0.32
0.28
0.28
0.28
0.28
0.28
0.24
0.16
-0.48
-0.04
-0.04
-
-
243.3
253.3
3
3
700
-700
-310
180
56.9
56.9
49.83
45.11
740
-580
-300
170
57.38
55.27
49.54
44.61
40
120
10
-10
32.04
41.58
20
20
(Hz)
A cm1
-220
|A cm1 | (dB)
46.85
A cm2
47.72
48.07
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-385
-385
57.7
51.7
51.7
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1
1
-770
-770
#DIV/
57.73
57.73
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246.6
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#DIV/
-300
-280
|A cm2 | (dB)
A cm3
0!
47.84
49.54
48.94
-
-
-
26.67
56.67
26.67
-840
-420
-420
58.4
52.4
52.4
9
6
6
35.07
28.52
-840
0!
#DIV/
58.49
58.49
0!
#DIV/
-70
|A cm3 | (dB)
28.52
-840
36.9
-35
-35
30.8
30.8
8
8
-70
-70
0!
#DIV/
36.9
36.9
0!
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-35
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 36
-
-
-
-
26.
25.
27.1 -
8.85
13
27
4
-
-
-
-
10.5
31.
34.
42.6 -
7
07
89
9
53.24 56.62 /0!
-
-
-
13.
8.3
-
-
9.86
67
3
8.05 13.57 13.77 /0!
CMRR1=
(dB)
2.07
6.93
CMRR2=
(dB)
-1.4
6.31
CMRR3=
(dB)
2.77
2.99
-
#DIV
33.38 33.88 /0!
-
-
-34.18 -36.19
-32.5
#DIV
33.22
-57.12 -55.1
-45.3
#DIV
45.62
-10
-21.73
-4.87
10.34
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-36
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 37
Beta 值 () Q 1 =
259 , Q 2 =
261 。 V A = -0.1 mV, V B = -0.1
mV,
V C = 8.41 V, V D = 8.32 V, V E = -0.61 V 。 I C1 = 0.234 mA, I C2 = 0.225 mA,
I E1 = 0.235 mA, I E2 = 0.226 mA。V OS = 0.1 mV。
表 6-13-1 單端輸入訊號時放大器各點波形
v1 & v3
v 1 & v o1
v 1 & v o2
v o1 & v o2 & v o
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-37
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 38
表 6-13-2
V O1
V O2
V O (V O2 -V O1 )
( V d =V 1 -V 2 )
( V d =V 1 -V 2 )
( V d =V 1 -V 2 )
增
益
表 6-13-3
v s 頻率
100
200
500
1k
2k
5k
10 k
20 k
50 k
100 k
200 k
500 k
1M
v 1(p-p) (mV)
180
196
216
256
280
292
292
292
288
288
268
280
272
v 2(p-p) (mV)
212
220
196
164
140
92
64
68
52
60
72
80
52
v o1(p -p) (V)
2.12
2.12
2.12
2.02
2
2.24
2.71
3.14
3.36
3.36
2.72
1.6
0.88
v o2(p -p) (V)
2.48
2.38
2.38
2.36
2.32
2.2
1.88
1.3
0.63
0.3
0.112
0.3
0.184
0.04
-0.83
-1.84
-2.73
-3.06
-2.61
-1.3
-0.7
11.2
11.89
14.02
14.24
14.74
13.88
8
4
8
21.5
22.93
23.07
23.37
22.85
18.06
12.04
8.25
5.8
2.67
1.32
0.57
1.5
0.84
(Hz)
v o(p-p) (V)
A d1
0.36
0.26
-
-
66.25
88.33
0.26
106
|A d1 | (dB)
0.32
21.9
14.2
6
9
26.8
36.42
A d2
38.92
40.51
99.17
23.1
25.6
16.5
5
7
11
28.1
24.3
20.8
41.51
8
9
3
18.33
15.27
8.53
2.41
-4.88
3.52
-1.51
13
3.7
2.29
-0.2
-3.64
-8.21
-11.57
-13.42
-13.32
-6.5
-3.18
11.22
18.29
21.27
22.56
22.49
16.26
10.05
119
|A d2 | (dB)
37.79
39.93
-
-
11.25
10.83
20.9
3
-77.5
A d3
0.34
|A d 3 | (dB)
11.3
21.02
20.69
22.28
6
13.9
7.2
8
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-38
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 39
v1 & v3
v 1 & v o2
表 6-14-1 共模輸入訊號時放大器各點波形
v 1 & v o1
v o1 & v o2 & v o
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-39
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 40
表 6-14-2
V O1
V O2
V O (V O2 -V O1 )
增
益
表 6-14-3
v s 頻率
100
200
500
1k
2k
5k
10 k
20 k
50 k
100 k
200 k
500 k
1M
v 1(p-p) (V)
0.14
0.212
0.22
0.22
0.22
0.22
0.22
0.22
0.208
0.208
0.208
0.208
0.208
v 2(p-p) (V)
0.019
0.024
0.026
0.02
0.02
0.02
0.022
0.02
0.016
0.014
0.01
0.008
0.007
3
4
2
(Hz)
v o1(p -p) (V)
1.56
1.56
1.56
1.58
1.66
1.96
2.36
2.76
2.92
2.8
2.36
1.36
0.78
v o2(p -p) (V)
1.64
1.64
1.62
1.62
1.6
1.5
1.22
0.82
0.304
0.126
0.04
0.018
0.012
v o(p-p) (V)
A cm1
0.08
0.08
0.06
0.04
0.06
-0.46 -1.14
-1.94
-2.62
-2.67
-2.32
-1.34
-0.77
12.89
8.3
8.04
8.02
8.47
9.9
11.92
13.8
15.21
14.43
11.92
6.8
3.88
18.0
18.5
19.9
|A cm1 | (dB)
A cm2
22.21
18.38
18.11
8
6
1
21.53
22.8
23.64
23.19
21.53
16.65
11.78
13.55
8.72
8.35
8.22
8.16
7.58
6.16
4.1
1.58
0.65
0.2
0.09
0.06
18.2
17.5
3
9
15.79
12.26
3.97
-3.74
-13.98
-20.92
-24.44
-2.32 -5.76
-9.7
-13.65
-13.76
-11.72
-6.7
-3.83
7.31
19.74
22.7
22.77
21.38
16.52
11.66
|A cm2 | (dB)
22.64
18.81
18.43
18.3
A cm3
0.66
0.43
0.31
0.2
0.31
-
-
-
13.9
10.1
10.17
8
7
|A cm3 | (dB)
-3.61
-7.33
15.21
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-40
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 41
CMRR1=
(dB)
CMRR2=
(dB)
CMRR3=
189.
201.
177.
145
121
72.0
79
62
89
.92
.44
9
-
-
-
-
-
-
20.1
16.4
16.0
15.
15.
15.3 -
6
3
5
94
91
9
116.
35.
24.
17
94
46
28.36 36.81
50.47
63.35
-
40.22
24.62
13.91 10.96 -3.34
4.04
14.092 21.22
4
-8.03
-7.5
-7.66
62.6
(dB)
42.47 45.2
4
-81
3.89 -3.32
-5.72
-8.46
-8.52
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-41
Lab-6 差動放大器頻率響應(II)- 42
四 問題討論
1. 將上面前 4 組實驗之差動增益整合在同一個頻率響應圖，探討加入電容對差動增益的影響。
2. 將上面前 4 組實驗之共模增益整合在同一個頻率響應圖，探討加入電容對共模增益的影響。
3. 將上面前 4 組實驗之 CMRR 整合在同一個頻率響應圖，探討加入電容對共模具斥比的影響。
4. 將上面後 6 組實驗之差動增益整合在同一個頻率響應圖，探討加入電容及 R E 的變化對差模增
益的影響。
5. 將上面後 6 組實驗之共模增益整合在同一個頻率響應圖，探討探討加入電容及 R E 的變化對共
模增益的影響。
6. 將上面後 6 組實驗之 CMRR 整合在同一個頻率響應圖，探討探討加入電容及 R E 的變化對共模
具斥比的影響。
7. 心得分享
在低頻時（例如 100 Hz — 1 kHz）若 emitter 抵抗 RE 未被旁路，CMRR 通常非常高（可達數十
到上百 dB），代表對共模雜訊抑拒效果很好。這在實驗的某些組別數據可見（例如 CMRR1 在低頻
非常大）。實驗六 差動放大器頻率響應(II)當在 RE 上並聯旁路電容 Ce（在該頻率範圍內電容呈
低阻抗時），CMRR 明顯下降，有些頻點甚至變成很低或負值（表示共模增益變大到勝過差模增益的
情況），這可從實驗中不同並聯電容下的 CMRR 變化看出。實驗六 差動放大器頻率響應(II)增大
DC 的 RE（例如把 RE 換成較大阻值）會改善（提高）CMRR（在未被旁路的情況下），因為較高的
尾端阻抗抑制了共模分量進入放大器。若同時並聯電容，頻率依賴行為仍會使高頻處 CMRR 下降。
Lab-6- 差動放大器頻率響應(II)-42