基於Multisim 10的差動放大電路仿真分析

2020-12-05 電子產品世界

　差分放大電路利用電路參數的對稱性和負反饋作用，有效地穩定靜態工作點，以放大差模信號抑制共模信號為顯著特徵，廣泛應用於直接耦合電路和測量電路的輸入級。但是差分放大電路結構複雜、分析繁瑣，特別是其對差模輸入和共模輸入信號有不同的分析方法，難以理解，因而一直是模擬電子技術中的難點。Muhisim作為著名的電路設計與仿真軟體，它不需要真實電路環境的介入，具有仿真速度快、精度高、準確、形象等優點。因此，Multisim被許多高校引入到電子電路實驗的輔助教學中，形成虛擬實驗和虛擬實驗室。通過對實際電子電路的仿真分析，對於縮短設計周期、節省設計費用、提高設計質量具有重要意義。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/187377.htm

　　Muhisim是加拿大IIT(Interactive Image Tech—nologies) 公司在EWB(Electronics Workbench)基礎 上推出的電子電路仿真設計軟體，Muhisim現有版本為Muhisim2001，和較新版本Muhisim 10。它具有這樣一些特點：

　　(1)系統高度集成，界面直觀，操作方便。將電路原理圖的創建、電路的仿真分析和分析結果的輸出都集成在一起。採用直觀的圖形界面創建電路：在計算機屏幕上模仿真實驗室的工作檯，繪製電路圖需要的元器件、電路仿真需要的測試儀器均可直接從屏幕上選取。操作方法簡單易學。

　　(2)支持模擬電路、數字電路以及模擬／數字混合電路的設計仿真。既可以分別對模擬電子系統和數字電子系統進行仿真，也可以對數字電路和模擬電路混合在一起的電子系統進行仿真分析。

　　(3)電路分析手段完備，除了可以用多種常用測試儀表(如示波器、數字萬用表、波特圖儀等)對電路進行測試以外，還提供多種電路分析方法，包括靜態工作點分析、瞬態分析、傅立葉分析等。

　　(4)提供多種輸入／輸出接口，可以輸入由PSpice 等其他電路仿真軟體所創建的Spice網表文件，並自動形成相應的電路原理圖，也可以把Muhisim環境下創建的電路原理圖文件輸出給Protel等常見的印刷電路軟體PCB進行印刷電路設計

　　1 電路設計

　　在Multisim 10中建立了如圖1所示的典型差動放大電路。T1，T2均為NPN電晶體(2N2222A)，電流放大係數β設置為80。撥動開關J1，J2可選擇在差動放大電路的輸入端加入直流或交流信號。數字萬用表用於測量直流輸出電壓，示波器用於觀測交流輸入／輸出電壓波形，測量探針用於仿真時實時顯示待測支路的電壓和電流。

　　實際電路中T1，T2宜選用差分對管，電晶體的靜態電流ICQ不宜超過1 mA。由ICQ可選取兩管共用的發射極電阻Re，且Re不影響差模電壓放大倍數，僅對共模信號有較強的負反饋作用，因此可以有效地抑制「零點漂移」，穩定靜態工作點。由於兩個放大器的參數不可能完全一致，因此通過電位器Rp對電路進行調零。

　　基極電阻Rb1，Rb2應根據差模輸入電阻的要求選定。選取集電極電阻Rc1、Rc2時應使靜態工作點靠近負載線的中點。根據輸入端和輸出端接「地」情況的不同，差動放大電路有以下4種不同接法：雙端輸入雙端輸出、雙端輸入單端輸出、單端輸入雙端輸出、單端輸入單端輸出。

　　2 靜態工作點分析

　　圖1差動放大電路靜態時因輸入端不加信號，T1，T2的基極電位近似為零，因此電位器Rp兩端的電位均為-UBE(對於矽管約為-0．7 V)，如電位器Rp的滑動端處於中點位置，計算靜態工作點為：

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