差动放大电路的仿真分析

0.602p
V
AC 10T W R11 12kΩ
R4 6.8kΩ 9 Q2 6 C2 10uF R2
10
V1 12 V
Q1
+
8
2.258m
V
2N3903
+
-
U3 + 10T W AC
4、理论计算结果
UBEQ 0.65V 取 70、 ，电流源的等效内阻 Ro3 1MΩ
并将所有电路参数代入求解得以下结果：
典型电路：
12 0.65 I CQ1 ICQ2 1.113mA 2 5.1 1.113 I BQ1 I BQ2 0.0159mA 70 VBQ1 VBQ2 0.0159 2 31.8mV
XSC1
Ext T rig + _ A + _ + B _ A
XSC2
Ext T rig + _ B _ + _ +
U1
+
XFG1
R3 6.8kΩ 7
0.441
V
AC 10T W R11 12kΩ U3 + 0.221 AC 10T W
-
R4 6.8kΩ 9 Q2 R2 U4 6 AC 10T W2kΩ 2N3903 8
uoc 双端输出：Avc = u =0 ic
单端输出：Avc1 =Avc2
uoc1 = uic
R3
Avc1 =Avc2
1 R1 rbe 1 Rp 2 R5 2 R3 （典型电路） 2 R5 uoc1 R3 = uic 1 R1 rbe 1 Rp 2 Ro3 2 R3 （恒流源电路） 2 Ro3
7.071m
-
V
U2 AC 10T W 1
27.999
13.9996
+
0.014
-
V
U5 AC 10T W
R7 510Ω
Key 12 = Space Q3 13 2N3903 14 16 R5 5.1kΩ R10 4.7kΩ R9 30kΩ 15
3
图7.8 测量差模电压放大倍数
图7.9 差模输入差动放大电路输出波形
R4 6.8kΩ 9 Q2 6 R2 8
V1 12 V
2kΩ 2N3903
0 11 K R7 510Ω R8 62kΩ V2 12 V
Key 12 = Space
IE
B 3
Q3 13 2N3903 16 R5 5.1kΩ R10 4.7kΩ 14 R9 30kΩ 15
图7.1 差动放大电路
一、理论分析、计算
V1 12 V
7.121 1012 Avc = 0.707 10.07 1012
0.002226 0.707
0.00315
Q1 4 R1 2kΩ R6 510Ω 5
+
2.226m
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
V
2N3903
+
-
U3 + 10T W AC
-
2.226m
V
0
U4 AC 10T W2kΩ 2N3903
0
0.0034
图7.10 测量共模电压放大倍数
图7.11 共模输入差分放大电路输出波形
XSC1
Ext T rig + _ A + _ + B _ A
XSC2
Ext T rig + _ B _ + _ +
U1
+
3 XFG1 C1 10uF 4 R1 2kΩ R6 510Ω 5 7
R3 6.8kΩ
1、静态工作点的估算
典型电路： IE UBEQ V2
R5
I CQ1 I CQ2 IE 2
（认为 UB1 UB2 0）
恒流源电路： I I CQ3 EQ3
R9 V1 V2 U BEQ R8 R9 R10
I CQ3 2
I CQ1 I CQ2
2、差模电压放大倍数的估算
1.113mA
0.0159mA
（2）测量差模电压放大倍数 将函数信号发生器XFG1的“+”端接放大器输入A端， COM端接地，放大器输入B端接函数信号发生器XFG1的 “-”端，构成差模输入方式。调节输入信号频率f =1kHz的 正弦信号，输入电压Uid1=-Uid2=10mVp，用示波器监视输 出端（集电极C1或C2与地之间），如图7.3所示。 单击仿真开关进行仿真分析，在输出波形无失真的情况 下，可用万用表或交流电压表测Ui、UC1、UC2，并在示波 器XSC1和XSC2中观察ui、uc1、uc2的相位关系，如图7.4所 示。
VEQ1 VEQ2 21.8 650 671.8mV
rbe1 rbe2
26 26 2.419kΩ rbb 1 1 ICQ1 ICQ1
70 6.8 / /6 Avd 27.999 1 2 2.419 1 70 100 2
Avd1 = 13.9996
Avd2 =13.9996
6.8 0.0034 2 1000
Avc 0
Avc1 =Avc2
二、仿真测量、分析
1、典型差动放大器的性能分析
将电路图中的开关K拨向左边，构成典型差动放大器 （1）测量静态工作点 调节放大器零点 信号源不接入。将放大器输入端A、B与地短接，单击 仿真开关进行仿真分析，用直流电压表或万用表测量R11 两端电压（输出电压）Uo，调节电位器Rp，使Uo=0。 测量静态工作点 零点调好后，用万用表或直流电压表或直流工作点分 析法测量Q1、Q2管各极电位。
图7.3 测量差模电压放大倍数
理论计算结果：
根据分析结果，有
Avd =
0.441 31.5 0.014
30.95
Avd1 = Avd1 15.79
15.48
图7.4 差模输入差动放大电路输出波形
（3）测量共模电压放大倍数 将放大器A、B端短接，将函数信号发生器XFG1“+”端 接A端，COM接地，构成共模输入方式。调节输入信号频 率f =1kHz的正弦信号，输入电压Ui=1Vp。 单击仿真开关进行仿真分析，在输出波形无失真的情况 下，可用万用表或交流电压表测Ui、UC1、UC2，并在示波 器XSC1和XSC2中观察ui、uc1、uc2的相位关系。
（3）测量共模电压放大倍数 方法同典型差动放大器
XSC1
Ext T rig + _ A + _ + B _ A B _ + _ +
XSC2
Ext T rig + _
根据分析结果，有
U1
+
XFG1 7
R3 6.8kΩ
7.121p
V
AC 10T W R11 9 12kΩ
R4 6.8kΩ C2 10uF R2
理论计算结果：
4.4316V 31.8mV 681.8mV
图7.2 DC Operating Point Analysis分析结果 根据分析结果，有 理论计算结果：
V1 V7 12 4.61166 1.0865 ICQ1 I CQ2 6.8 R3 V5 38.69132 I BQ1 I BQ2 0.0193mA 2 R1
Q2 6
8
Rp 100Ω Key=A 50% 2
Avc1 =Avc2
0
0.707
-
V
U2 AC 10T W 1
11 K R7 510Ω R8 62kΩ V2 12 V
Key 12 = Space Q3 13 2N3903 16 R5 5.1kΩ R10 4.7kΩ 14 R9 30kΩ 15
理论计算结果：
将电路图中的开关K拨向右边，即可构成具有恒流 源的差动放大器。
（1）测量静态工作点 方法同典型差动放大器
理论计算结果：
6.8116V 21.8mV 671.8mV
图7.7 DC Operating Point Analysis分析结果 根据分析结果，有 理论计算结果：
V1 V7 12 7.24947 0.6986 ICQ1 I CQ2 6.8 R3 V5 25.57199 I BQ1 I BQ2 0.0128mA 2 R1
-
R4 6.8kΩ 9 Q2 R2 U4 6 AC 10T W2kΩ 2N3903 8
0.39 27.86 0.014
Avd1 = Avd1 13.93
10
Q1 R1 2kΩ R6 510Ω 5
+
0.195
V
V
2N3903
+
-
理论计算结果：
0
Rp 100Ω Key=A 50%2 0 11 K R8 62kΩ V2 12 V
图7.5 测量共模电压放大倍数
12
根据分析结果，有 Avc =
1.087 10 1.537 1012 0.707 0.459 0.649 Avc1 =Avc2 0.707
理论计算结果：
0
0.67
图7.6 共模输入差动放大电路输出波形
2、具有恒流源的差动放大器的性能分析
V1 12 V
0.459
V
2N3903
+
-
V
0
U4 AC 10T W2kΩ 2N3903
Q2 6
R2
8
Rp 100Ω Key=A 50% 2 0 11 K R8 62kΩ V2 12 V
0.707
-
V
U2 AC 10T W 1
R7 510Ω
Key 12 = Space Q3 13 2N3903 16 R5 5.1kΩ R10 4.7kΩ 14 R9 30kΩ 15
XSC1
Ext T rig + _ A + _ + B _ A
XSC2
Ext T rig + _ B _ + _ +
U1
+
XFG1
R3 6.8kΩ 7 Q1 4 R1 2kΩ R6 510Ω 5
+
1.087p
V
AC 10T W R11 9 12kΩ U3 + 10T W AC
0.459
-
R4 6.8kΩ
Avc 0
Avc1 =Avc2
6.8 0.67 2 5.1
恒流源电路：
30 24 0.65 0.763mA ICQ1 ICQ2 62 30 2 4.7 0.763 I BQ1 I BQ2 0.0109mA 70
VBQ1 VBQ2 0.0109 2 21.8mV VCQ1 VCQ2 12 0.763 6.8 6.8116V
0.763mA
0.0109mA
（2）测量差模电压放大倍数
方法同典型差动放大器
XSC1
Ext T rig + _ A + _ + B _ A B _ + _ +
XSC2
Ext T rig + _
根据分析结果，有
U1
+
XFG1
R3 6.8kΩ 7
0.390
V
Avd =
V1 12 V
AC 10T W R11 12kΩ U3 + 0.195 AC 10T W
双端输出：
uod uod1 Avd = = 1 uid uid1 R1 rbe 1 Rp 2
R3 / /

R11 2
单端输出：
uod1 1 = Avd Avd1 = 2 uid uod2 1 = Avd Avd2 = 2 uid
3、共模电压放大倍数的估算
V1 12 V
4
Q1 R1 2kΩ R6 510Ω 5
+
0.221
V
V
2N3903
+
-
0
Rp 100Ω Key=A 50%2 0 11 K R8 62kΩ V2 12 V
7.071m
-
V
U2 AC 10T W 1
3
+
0.014
-
V
U5 AC 10T W
R7 510Ω
Key 12 = Space Q3 13 2N3903 16 R5 5.1kΩ R10 4.7kΩ 14 R9 30kΩ 15
VCQ1 VCQ2 12 1.113 6.8 4.4316V VEQ1 VEQ2 31.8 650 681.8mV
rbe1 rbe2
26 26 1.659kΩ rbb 1 1 ICQ1 ICQ1
70 6.8 / /6 Avd 30.95 1 2 1.659 1 70 100 2 Avd1 = 15.48 Avd2 =15.48
差动放大电路的仿真分析
教学要求：
1、 输入编辑电路图 2、仿真分析静态工作点 3、 仿真差模电压放大倍数 4、 仿真共模电压放大倍数
教学目的：
1、 学习差动放大电路的仿真分析方法 2、加深理解差动放大电路在不同输入输出 方式下的特点
R3 6.8kΩ R11 7 Q1 A 4 R1 2kΩ 2N3903 R6 510Ω 0 1 Rp 100Ω Key=A 50%2 5 12kΩ