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基于Multisim 10的差动放大电路仿真分析
来源:本站整理  作者:佚名  2011-08-25 14:56:08



   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。

  Muhisim是加拿大IIT(Interactive Image Tech—nologies) 公司在EWB(EleCTRonICs Workbench)基础 上推出的电子电路仿真设计软件,Muhisim现有版本为Muhisim2001,和较新版本Muhisim 10。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

  1 电路设计

  在Multisim 10中建立了如图1所示的典型差动放大电路。T1,T2均为NPN晶体管(2N2222A),电流放大系数β设置为80。拨动开关J1,J2可选择在差动放大电路的输入端加入直流或交流信号。数字万用表用于测量直流输出电压,示波器用于观测交流输入/输出电压波形,测量探针用于仿真时实时显示待测支路的电压和电流。

  实际电路中T1,T2宜选用差分对管,晶体管的静态电流ICQ不宜超过1 mA。由ICQ可选取两管共用的发射极电阻Re,且Re不影响差模电压放大倍数,仅对共模信号有较强的负反馈作用,因此可以有效地抑制“零点漂移”,稳定静态工作点。由于两个放大器的参数不可能完全一致,因此通过电位器Rp对电路进行调零。

  基极电阻Rb1,Rb2应根据差模输入电阻的要求选定。选取集电极电阻Rc1、Rc2时应使静态工作点靠近负载线的中点。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:


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