差分放大电路仿真

差分放大电路仿真

一、实验目的

1.掌握差动放大电路对放大器性能的影响。

2.学习差动放大器静态工作点、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的仿真方法。

3.学习掌握Multisim交流分析

4.学会开关元件的使用

二、实验原理

图3.2-1是差动放大器的基本结构。它由两个元件参数相同的基本共发射放大电路组成。当开关K 拨向左边时，构成典型的差动放大器。调零电位器RP用来调节VT1、VT2管的静态工作点，使得输入信号Ui＝0时，双端输出电压Uo＝0。R E为两管共用的发射极电阻，它对差模信号无负反馈作用，因而不影响差模电压放大倍数，但对共模信号有较强的负反馈作用，故可以有效地抑制零漂，稳定静态工作点。

图3.2-1 差动放大器原理电路

在设计时，选择VT1、VT2特性完全相同，相应的电阻也完全一致，调节电位器RP的位置置50％处，则当输入电压等于零时，UCQ1= UCQ2，即Uo＝0。双击图中万用表XMM1、XMM2、XMM3分别显示出UCQ1、、UCQ2、Uo电压，其显示结果如图3.2-2所示。

（a）UCQ1显示结果（b）Uo显示结果（c）UCQ2显示结果

图3.2-2 UCQ1、、UCQ2、Uo显示结果

三、虚礼实验仪器及器材

双踪示波器

信号发生器

交流毫伏表

数字万用表

四、实验内容与步骤

1. 差动放大器的静态工作点分析 典型差动放大器电路静态工作点

E

BE

EE E R U U I -≈

（认为UB1＝UB2≈0），E C2C1I 2

1

I I ==

恒流源差动放大器电路静态工作点

E1BE

EE CC 212

E3

C3R U )U (U R R R I I -++≈≈，C3C1C1I 2

1I I ==

（1）按下图3.2-3输入电路

图3.2-3

（2）调节放大器零点

把开关S1和S2闭合，S3打在最左端，启动仿真，调节滑动变阻器的阻值，使得万用表的数据为0（尽量接近0，如果不好调节，可以减小滑动变阻器的Increment 值）。

（3）直流分析

启动直流分析，将测量结果填入下表：

2. 差模电压放大倍数和共模电压放大倍数 （1）测量差模电压放大倍数

当差动放大器的发射极电阻R E 足够大，或采用恒流源电路时，差模电压放大倍数Ad 由输出端方式决定，而与输入方式无关。

双端输出方式，RE ＝∞，RP 在中心位置时，β)RP

(12

r R βR △U △U A be B C

i

O d +++-

==

单端输出方式 d i C1d1A 21△U △U A ==

，d i C2d2A 2

1

△U △U A -== 差模电压放大倍数测量电路如下图3.2-4所示：

图3.2-4

双击图中万用表XMM1、XMM2、XMM3，选择交流电压量程，启动仿真按钮，读取万用表XMM1、

XMM2、XMM3的数值，把相应数据填入下表：

（2）测量共模电压放大倍数 1）单端输出方式

当输入共模信号时，若为单端输出，则有

E

C E

P be B C i C1C22R R

)2R R 2

1β)((1r R βR △U △U A -≈++++-==

2）双端输出方式

若为双端输出，在理想情况下 0△U △U A i

O

C ==

实际上由于元件不可能完全对称，因此AC 也不会绝对等于零。 共模电压放大倍数测量电路如下图3.2-5所示：

图3.2-5

双击图中万用表XMM1、XMM2、XMM3，选择直流电压量程，启动仿真按钮，读取万用表XMM1、XMM2、XMM3的数值，把相应数据填入下表：

把相应数据填入下表：

（3）共模抑制比CMRR

为了表征差动放大器对有用信号（差模信号）的放大作用和对共模信号的抑制能力，通常用一个综合指标来衡量，即共模抑制比

c d A A CMRR =

或()dB A A

20Log CMRR c

d =

注意：差动放大器的输入信号可采用直流信号也可采用交流信号。