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低频仿真实验大作业

差分放大电路的特性研究

差分放大电路的特性研究

差分放大电路是模拟集成电路中使用最广泛的单元电路，它几乎是所有模拟

集成电路的输入级，决定着这些电路的差模输入性、共模输入性、输入失调特性

和噪声特性。基本差分放大电路由两个完全对称的共发射极单管放大电路组成，

该电路的输入端是两个信号的输入，这两个信号的差值，为电路有效输入信号，

电路的输出是对这两个输入信号之差的放大。设想这样一种情景，如果存在干扰

信号，会对两个输入信号产生相同的干扰，通过二者之差，干扰信号的有效输入

为零，这就达到了抗共模干扰的目的。

差分放大电路的基本形式对电路的要求是：两个电路的参数完全对称两个管

子的温度特性也完全对称。它的工作原理是：当输入信号Ui=0时，则两管的电

流相等，两管的集点极电位也相等，所以输出电压Uo=UC1-UC2=0。温度上升时，

两管电流均增加，则集电极电位均下降，由于它们处于同一温度环境，因此两管

的电流和电压变化量均相等，其输出电压仍然为零。

基本差分电路存在如下问题：电路难于绝对对称，因此输出仍然存在零漂；

管子没有采取消除零漂的措施，有时会使电路失去放大能力；它要对地输出，此

时的零漂与单管放大电路一样。这里通过对晶体管的射极耦合和恒流源差分放大

电路进行仿真分析，从而总结出能提高差分放大电路性能的方法。

下图为射极耦合和恒流源差分仿真电路

图1

1.静态分析

在Multisim7仿真软件中，利用simulate菜单中的Analysis命令下的DC

OperatingPoint命令，得电路静态分析结果分别如图2和图3所示。

图2图3

从图a和图b中看出，电路节点6的直流电位非常接近，约-600mv。因此，

可以求出Q1和Q2的射极电流，求出静态工作状态。

2.动态分析

（1）差模输入的仿真

①用示波器测量差模电压放大倍数，观察波形相位关系。

对于图1所示的单端输入方式，用函数发生器为电路提供正弦输入信号（幅度为

10mv，频率为1kHz）,用示波器测得电路的两输出端波形图如图4所示。

图4图5

当开关J1接到节点4时，调整示波器面板读数指针可得：输出正弦电压峰

值Vo1（VA）为-624.714mV，Vo2（VB）为619.327mV，且输出差模波形Vo1与

Vo2反相。当开关J1接到节点7时，波形如图5所示，调整示波器面板读数指

针可得：输出正弦电压峰值Vo1（VA）为-655.817mV，Vo2（VB）为655.974mV，

且输出差模波形Vo1与Vo2反相位。

●当开关J1接到节点4时，单端输入、单端输出的差模电压放大倍数：

Ａvd1=-Vo1/Vi=--624.714mV/10mV=-62.47

●当开关J1接到节点4时，单端输入、双端输出的差模电压放大倍数：

Avd=-（Vo1-Vo2）/Vi=-（624.714+619.327）mV/10mV=-124.4

●当开关J1接到节点7时，单端输入、单端输出的差模电压放大倍数：

Avd1=-Vo1/Vi=-655.817mV/10mV=-65.58

●当开关J1接到节点7时，单端输入、双端输出的差模电压放大倍数：

Avd=-（Vo1-Vo2）/Vi=-（655.817+655.974）mV/10mV=-131.18

②差模输入的频率响应分析。

利用simulate菜单中的Analysis命令下的ACAnalysis命令，在交流分析

的对话框中设置扫描起始频率为1Hz，终止频率为10GHz，扫描形式为十进制，

节点3为输出节点。当开关J1接到节点4时，分析结果如图6所示。当开关J1

接到节点7时，分析结果与开关J1接到节点7时，分析结果类似