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基于Multisim的差分放大电路仿真分析

差分放大电路利用电路参数的对称性和负反馈作用,有效地稳定

静态工作点,以放大差模信号抑制共模信号为显著特征,广泛应用于

直接耦合电路和测量电路的输入级。但是差分放大电路结构复杂、分

析繁琐,特别是其对差模输入和共模输入信号有不同的分析方法,难

以理解,因而一直是模拟电子技术中的难点。Muhisim作为著名的电

路设计与仿真软件,它不需要真实电路环境的介入,具有仿真速度快、

精度高、准确、形象等优点。因此,Multisim被许多高校引入到电子

电路实验的辅助教学中,形成虚拟实验和虚拟实验室。通过对实际电

子电路的仿真分析,对于缩短设计周期、节省设计费用、提高设计质

量具有重要意义。

1Multisim8软件的特点

Muhisim是加拿大IIT(InteractiveImageTech—nologies)公司

在EWB(ElectronicsWorkbench)基础上推出的电子电路仿真设计软

件,Muhisim现有版本为Muhisim2001,Muhisim7和较新版本

Muhisim8。它具有这样一些特点:

(1)系统高度集成,界面直观,操作方便。将电路原理图的创建、

电路的仿真分析和分析结果的输出都集成在一起。采用直观的图形界

面创建电路:在计算机屏幕上模仿真实验室的工作台,绘制电路图需

要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取。操作

方法简单易学。

(2)支持模拟电路、数字电路以及模拟/数字混合电路的设计仿真。

既可以分别对模拟电子系统和数字电子系统进行仿真,也可以对数字

电路和模拟电路混合在一起的电子系统进行仿真分析。

(3)电路分析手段完备,除了可以用多种常用测试仪表(如示波器、

数字万用表、波特图仪等)对电路进行测试以外,还提供多种电路分析

方法,包括静态工作点分析、瞬态分析、傅里叶分析等。

(4)提供多种输入/输出接口,可以输入由PSpice等其他电路仿

真软件所创建的Spice网表文件,并自动形成相应的电路原理图,也

可以把Muhisim环境下创建的电路原理图文件输出给Protel等常见的

印刷电路软件PCB进行印刷电路设计。

2差分放大电路仿真分析

运行Muhisim8,在绘图编辑器中选择信号源、直流电源、三极

管、电阻,创建双端输入双端输出差分放大电路(双入双出差分放大电

路)如图1所示,标出电路中的结点编号。

该次仿真中,采用虚拟直流电压源和虚拟晶体管,差分输入信号

采用一对峰值为5mV、频率为1kHz的虚拟正弦波信号源。设置虚

拟晶体管的模型参数BF=150,RR=300Ω。

2.1差模放大性能仿真分析

2.1.1直流分析

直流分析实际上就是确定静态工作点。选择Sim-ulate菜单中的

Analysis命令,然后选择DcOperatingPoint子命令,分析结果如图

2所示。

用静态工作点分析方法得VBEQ1=UBEQ2=O.69V,

UCEQ1=UCEQ2=V3一V2Δ8.94V,与题中理论计算结果完全相同。

2.1.2差模放大倍数分析

加差模信号ui1,ui2,分别接入电路的左右输入端,电阻R1作为

输出负载,则电路的接法属于双入双出。将四通道示波器XSC1的3个

通道分别接在信号源ui1和负载R1两端,如图1所示。运行并双击示

波器图标XSC1,调整各通道显示比例,得差分放大电路的输入/输出

波形如图3所示。

用示波器观察和测量输入电压和输出电压值,差模信号单边电压

V1△一3.597mV(5mV/Div),单边输出交流幅值约为170.124

mV(500mV/Div),所以双入双出差分放大电路的差模放大倍数AuΔ

一170.124/3.597=一47,与单管共射的放大倍数相同,即差分

放大电路对差模信号具有很强的放大能力。仿真结果与题中理论计算

结果相同。

2.2共模抑制特性仿真分析

2.2.1共模放大倍数分析

在图1中,将信号源

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