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
Q2
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：
Q2
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。