基于Multisim 10的差动放大电路仿真分析

。根据输入端和输出端接"地"情况的不同，差动放大电路有以下4种不同接法：双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入双端输出、单端输入单端输出。

2 静态工作点分析

图1差动放大电路静态时因输入端不加信号，T1，T2的基极电位近似为零，因此电位器Rp两端的电位均为-UBE(对于硅管约为-0．7 V)，如电位器Rp的滑动端处于中点位置，计算静态工作点为：

Multisim 10中直流工作点分析方法是对电路进行进一步分析的基础，主要用来计算电路的静态工作点，此时电路中的交流电源将被置为零，电感短路，电容开路。进行静态工作点分析时需将电路的节点编号显示在电路图上(见图1)，并需要选择待分析的节点编号。依次执行Simulate／Analyses／DC Operating Point(直流工作点)分析命令，设置图1中1，2，u01，u02，Iprobe2，Iprobe3为输出节点(变量)，得到图2所示的静态工作点分析结果：Ie=1．48 mA，Ic1=Ic2=0．732 mA，Uc1=Uc2=4．68 V，所测参数与式(1)～式(3)分析结果基本一致。

3 参数扫描分析

参数扫描分析用来研究电路中某个元件的参数在一定范围内变化时对电路性能的影响。选择图1中电阻Re为参数扫描分析元件，分析其阻值变化对电路输出波形的影响。图1差动放大电路设置为交流信号输入方式，设置正弦波输入信号频率为1 kHz、幅值为150 mV，依次执行Simulate／Analyses／Parametet Sweep(参数扫描)命令，设置扫描方式为Linear(线性扫描)，设置电阻Re扫描起始值为5 kΩ，扫描终值为7．5 kΩ，扫描点数为3，设置输出节点为u01，得到如图3(a)所示参数扫描分析结果。当Re=5 kΩ时，由于T1管的静态工作点偏高，其输出电压u01产生了饱和失真。可见，Re阻值的变化影响差动放大电路的静态工作点。

4 温度扫描分析

温度扫描分析用来研究温度变化对电路性能的影响，相当于在不同的工作温度下进行多次仿真。

图1差动放大电路设置为交流信号输入方式，设置正弦波输入信号频率为1 kHz、幅值为10 mV，依次执行Simulate／Analyses／Tempera-ture Sweep(温度扫描)命令，设置扫描方式为List(取列表值扫描)，设置扫描温度为0℃，27℃，120℃，设置输出节点为u01得到如图3(b)所示温度扫描分析结果。随着温度的升高，T1管的输出电压幅值变小。可见，故温度变化会影响单管放大电路的静态工作点。

由于温度的变化与T1，T2参数的变化相同，集电极静态电流、电位的变化也相等，故输出电压u0的变化为零，可将温度变化等效为共模信号，因此差动放大电路对温度变化产生的"零点漂移"具有抑制作用。

5 动态参数分析

图1电路的差模电压放大倍数Aud与单管共射电路相同，且Aud由输出方式决定，而与输入方式无关。

计算双端输出差模放大倍数为：

5．1 传递函数分析

依据传递函数分析可计算电路中输入源与两个节点的输出电压或一个电流输出变量之间的直流小信号传递函数，同样可以用于计算输入和输出的阻抗。

将图1电路分别设置为直流差模、直流共模信号输入方式，依次执行Simulate／Analyses／Transfer Function Analysis(传递函数分析)命令，设置V3为输入电压源，设置输出节点为u01，分别得到如图4(a)，4(b)所示传递函数分析结果。由图4测得Aud1=-12．4，Auc1=-0.64，所测参数与式(5)、式(6)分析结果基本一致。

5．2 直流信号测试

拨动开关J1，J2，在图1电路中两输入端加入直流差模信号ui1=+0．1V，ui2=-0．1V，通过数字万用表测得uo1=2．246V，uo2=7.115V。计算Aud=(2．246-7．115)／0．2=-24．345，Aud1=(2．246-4．68)／0．2=-12．17，Aud2=(7．115-4．68)／0．2=12．175。在图1电路中两输入端加入直流共模信号ui1=ui2=0．1 V，通过数字万用表测得uo1=uo2=4．616 V。计算Auc1=Auc2=(4．616-4．68)／0．1=-0．64，Auc为零。直流信号测试参数与式(4)～式(6)分析结果基本一致。

5．3 交流信号测试

5．3．1 单端输出

在图1电路中两输入端分别加入交流差模信号(函数信号发生器的输出端接ui1、地端接ui2，构成单端输入方式)及交流共模信号(函数信号发生器的输出端同时接ui1，ui2)，设置正弦波输入信号频率为1 kHz、幅值为10 mV。

通过示波器观测差模、共模信号输入波形和单端输出波形如图5所示。由示波器测得：差模单端输出电压的幅值约为119mV，Aud2=11.9；共模单端输出电压的幅值约为6．4 mV，Auc1=-0．64。单端输出测试参数与式(5)、式(6)分析结果基本一致。

5．3．2 双端输出

由于Multisim 10提供的示波器不能直接测量uo两端的电压