在Multisim 10中建立的差动放大电路应用解析.doc

在Multisim 10中建立的差动放大电路应用解析在自动控制系统中，往往需将一些变化缓慢的物理量（如温度、转速的变化）转换为相应的电信号，并通过直流放大器进行放大处理。直接耦合放大电路虽能放大交、直流信号，但电源电压的波动，晶体管参数随温度变化等因素会导致电路出现零点漂移。差动放大电路是一种利用电路结构参数的对称性有效抑制零点漂移的直流放大器，它对差模信号具有放大能力，而对共模信号具有抑制作用。典型差动放大电路由2个参数完全一致的单管共发射极电路组成。MulTIsim 10是美国国家仪器公司（NI公司）推出的功能强大的电子电路仿真设计软件，具有丰富的新型元器件及虚拟仪器、强大的Spice仿真、数据可视化及分析测试功能，可对模拟、数字、自动控制、射频、单片机等各种电路进行原理图设计、仿真分析及功能测试。MulTIs-im 10提供了一个强大的原理图捕获和交互式仿真平台，电路的设计调试、元器件及测试仪器的调用、各种分析方法的使用直观方便，测试参数精确可靠，是应用广泛的优秀EDA系统。本文以典型差动放大电路为例，主要探讨MulTIsim 10的多种分析方法在电子电路仿真设计中的应用。1 电路设计在MulTIsim 10中建立了如图1所示的典型差动放大电路。T1，T2均为NPN晶体管（2N2222A），电流放大系数设置为80。拨动开关J1，J2可选择在差动放大电路的输入端加入直流或交流信号。数字万用表用于测量直流输出电压，示波器用于观测交流输入/输出电压波形，测量探针用于仿真时实时显示待测支路的电压和电流。实际电路中T1，T2宜选用差分对管，晶体管的静态电流ICQ不宜超过1 mA。由ICQ可选取两管共用的发射极电阻Re，且Re不影响差模电压放大倍数，仅对共模信号有较强的负反馈作用，因此可以有效地抑制零点漂移，稳定静态工作点。由于两个放大器的参数不可能完全一致，因此通过电位器Rp对电路进行调零。基极电阻Rb1，Rb2应根据差模输入电阻的要求选定。选取集电极电阻Rc1、Rc2时应使静态工作点靠近负载线的中点。根据输入端和输出端接地情况的不同，差动放大电路有以下4种不同接法：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。2 静态工作点分析图1差动放大电路静态时因输入端不加信号，T1，T2的基极电位近似为零，因此电位器Rp两端的电位均为-UBE（对于硅管约为-0.7 V），如电位器Rp的滑动端处于中点位置，计算静态工作点为：Multisim 10中直流工作点分析方法是对电路进行进一步分析的基础，主要用来计算电路的静态工作点，此时电路中的交流电源将被置为零，电感短路，电容开路。进行静态工作点分析时需将电路的节点编号显示在电路图上（见图1），并需要选择待分析的节点编号。依次执行Simulate/Analyses/DC Operating Point（直流工作点）分析命令，设置图1中1，2，u01，u02，Iprobe2，Iprobe3为输出节点（变量），得到图2所示的静态工作点分析结果：Ie=1.48 mA，Ic1=Ic2=0.732 mA，Uc1=Uc2=4.68 V，所测参数与式（1）式（3）分析结果基本一致。