基于Multisim的差动放大电路设计

单端输入双端输出差动放大电路的设计

一、设计题目：单端输入双端输出差动放大电路。

二、设计目的：①熟悉multisim软件的使用方法。

②掌握差动放大器的主要特性及其测试方法。

③学习带恒流源的差动放大器的设计方法和调试方法。

三、电路简介及功能：

差动放大电路又叫差分电路，他不仅能有效的放大直流信号，而且能有效的减小由于电源波动和晶体管随温度变化多引起的零点漂移，因而获得广泛的应用。特别是大量的应用于集成运放电路，他常被用作多级放大器的前置级。

差动放大电路是是典型的直流放大电路基本形式，由两个互为发射极耦合的共射电路组成，电路参数完全对称，是运算放大器的前级电路，期中具有恒流源的差动放大电路，应用十分广泛，特别是在模拟电路中，常作为输入级或中间放大级。具有抑制零点漂移作用，是放大直流信号和缓慢变化信号的电路。差动放大电路按输入和输出的方式分为：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。

四、电路设计图：

单端输入双端输出差动放大电路

五、原理分析及理论计算：

差动放大电路的静态工作点主要由恒流源I0决定，故一般先设定I 0，I 0越小，恒流源越恒定，漂移越小，放大器的输入阻抗越高。但也不能太小，一般为几毫安左右。故这里取I0=1mA ，由公式得：I R =I 0=1mA

I C1=I C2=I 0/2=0.5mA

R be =300+(1+β)2

/)(260I mV =3.4K Ω 要求R id >20K Ω,即

R id =2(R b1+rbe)>20K Ω

则R b1>6.6K Ω

取R b1=R b2=6.8K Ω

要求A ud >20,

A ud =rbe

R R b L +-1'β>20 取A ud =30

则R L ’=6.7K Ω

R L '=Rc//

2RL 则R C ='

2/2/'L L L L R R R R -=20.3K Ω 取R C1=R C2=20K Ω

由公式可得：U C1=UC 2=V CC -I C R C =2V

U C1、U C2分别为V1、V2集电极对地的电压，而基极对地的电压U B1、U B2则为

U B1=U B2=1b C

R I β=0.08V ≈0V

则U E1=U E2≈-0.7V

射级电阻不能太大，否则负反馈太强，使得放大器增益很小，一般取100Ω左右的电位器，以便调整电路的对称性，现取R W1=100Ω。 对于恒流源电路，静态工作点和元件参数计算如下。由公式得I R =I 0=E

EE R R V ++-7.0

则R+R E=11.3KΩ

射极电阻R E一般取几千欧，这里取R E3=R E4=2KΩ，则R=9KΩ。

六、仿真分析：

1、直流工作电分析(DC Operating Point Anlaysis):

单击Simulate→Analysis→DC Operating Point...选项，将弹出DC Operating Point Analysis对话框进入直流工作点分析状态，如下图。

直流工作点仿真分析

2、瞬态分析(Transient Analysis)：

单击Simulate→Analysis→Transient Analysis...选项,将弹出

Transient Analysis对话框,进入瞬态分析状态，如下图。

瞬态分析

3、傅里叶分析（Fourier Analysis）:

单击Simulate→Analysis→Fourier Analysis...选项,将弹出Fourier Analysis对话框，进入傅里叶分析状态，如下图。

傅里叶分析

4、噪声分析（Noise Analysis）:

单击Simulate→Analysis→Noise Analysis...选项,将弹出Noise Analysis对话框，进入噪声分析状态，如下图。

噪声分析

5、直流扫描分析（DC Sweep Analysis）：

单击Simulate→Analysis→DC Sweep...选项,将弹出DC Sweep Analysis对话框，进入直流扫描分析状态，如下图。

直流扫描分析

6、传递函数分析（Transfer Function Analysis）:

单击Simulate→Analysis→Transfer Function...选项,将弹出Transfer Function Analysis对话框，进入传递函数分析状态。

7、参数扫描分析(Parameter Sweep Analysis):

单击Simulate→Analysis→Parameter Sweep...选项,将弹出Parameter Sweep Analysis对话框，进入参数扫描分析状态，如下图。

参数扫描分析

七、实验总结：

通过单端输入双端输出差动放大电路的设计实验我更加清楚了静态工作点的计算以及电路的特点，能够更好的掌握差动放大电路的差模特性和共模特性，较好的掌握Multisim软件的使用方法，分析步骤。

参考文献： 李万臣《模拟电子技术基础设计仿真编程与实践》哈尔滨工程大学出版社

②谢自美《电子线路设计·实验·测试》华中科技大学出版社

③黄智伟《基于NI Multisim的电子电路计算机仿真设计与分析》