multisim仿真教程 差动放大器.ppt
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基于Multisim 的差动放大电路的仿真分析一.实验目的:1.掌握NI Multisim的使用方法,学会用Multisim对电路进行仿真分析;2.用Multisim 研究差动放大电路的性能。
二.实验原理:实验原理图1三极管参数:(Is=44.14f Xti=3 Eg=1.11 Vaf=100 Bf=78.32 Ne=1.389Ise=91.95f Ikf=.3498 Xtb=1.5 Br=12.69m Nc=2 Isc=0 Ikr=0 Rc=.6Cjc=2.83p Mjc=86.19m Vjc=.75 Fc=.5 Cje=4.5p Mje=.2418 Vje=.75 Tr=1.073u Tf=227.6p Itf=.3 Vtf=4 Xtf=4 Rb=10)如图1所示的电路为差动放大电路,它采用直接耦合方式,当开关K 打向左边时是长尾式差动放大电路.开关K 打向右边时是恒流源式差动放大电路。
在长尾式差放电路中抑制零漂的效果与共模反馈电阻Re的数值有密切关系,Re愈大,效果愈好。
但Re 愈大,维持同样工作电流所需要的负电压Vee 也愈高这在一般的情况下是不合适的,恒流源的引出解决了上述矛盾。
在三极管的输出特性曲线上,有相当一段具有恒流源的性质,即当Uce 变化时,Ic电流不变。
图1中Q3管的电路为产生恒流源的电路,用它来代替长尾电阻Re ,从而更好地抑制共模信号的变化,提高共模抑制比。
三.差动放大电路的仿真分析⑴静态分析1.调节放大器零点在测量差放电路各性能参量之前,一定要先调零。
信号源Ⅵ不接人。
将放大电路输入端A、B与地短接,接通±12 V的直流电源,用万用表的直流电压档测量输出电压Ucl、Uc2,调节晶体管射极电位器Rw ,使万用表的指示数相同,即调整电路使左右完全对称,此时Uo=0,凋零工作完毕。
2.直流工作点分析理论值:(R3+RB1)Ib+0.7+0.5RW(1+β)Ib+2(1+β)Ib=12 Ib×RC1+Uce+0.5RW+2(1+β)Ib=Vcc-Vee在上述方程中代入数据得:Ib≈0.0071mAUce≈7.11VUbe≈0.63VQ1、Q2和Q3管的静态工作点分析从直流分析结果中看出,三极管Q1基一射电压U2 ≈ 0.6 V,集一射电压 Uce≈ 7.13 V,Q1管工作在放大区。
实验二 差动放大电路
一、实验目的
1、熟悉Multisim9软件的使用方法。
2、掌握差动放大电路对放大器性能的影响。
3、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
4、学习掌握Multisim 9 交流分析
5、学习开关元件的使用 二、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
三、实验内容
1、 创建如上图所示差动放大电路,将数字万用表的“+”、“-”端分别接在1Q 、2Q 的集电
极
上
2、 调节放大器零点
将开关J2和J3闭合,J1打到最左端,启动仿真,调节滑动变阻器的阻值,使得数字万用表的数值为0(尽量接近0,如果不好调整,可以减小滑动变阻器的Increment 值),利用直流工作点分析,测量1Q 、2Q 的各管脚工作情况,填写表。
表1
3、测量差模电压放大倍数
更改电路为单输入电路形式,J1开关打到左边为长尾式放大电路,到右边为恒流源放大电路,如下图所示,把相应的数据填入表2中
4、测量共模电压放大倍数
更改电路,将两输入端接同一信号源,注意J3必须断开,J1开关打到左边为长尾式放
大电路,到右边为恒流源放大电路,如下图所示,把仿真的数据填入表2中
表2。
差分放大电路仿真
双端输入双端输出差分放大电路模型:
双端输入双端输出差分放大电路的调零和静态工作点求解:
XMM1和XMM2的电压都为6.398V,输出电压为零。
双端输入双端输出时静态工作点如下图所示,Ib=4.975uA,Ie=1.13mA,Vcq=6.398V。
双端输入单端输出时的静态工作点:
Ib=5.197uA, Ie=1.13mA,Vcq1=6.398V,Vcq2=2.169V。
对比上图的静态工作点可知,XMM2的静态工作点基本不变,但XMM1的静态工作点变化较大,计算公式可参照模电书上的静态工作点计算公式,经计算和实际的仿真结果非常接近。
VCC’=VCC*R6/(R1+R6)=12*5/(10+5)=4V,Rc’=R1//R6=10*5/(10+5)=3.33,Ieq1=(VCC-Ubeq1)/2R11=(12-0.7)/2/10=0.565mA,Vcq1=Vcc’-Ieq1*Rc’=4-0.565*3.33=2.11167V,基本和仿真结果相同。
双端输入双端输出差分放大电路差分放大倍数:
输入电压Ui=7.071mV,输出电压Uo=124.194,Aod=Uo/Ui=17.56
把R3和R4减小为510Ω后,放大倍数如下图所示:放大倍数为26.28。
共模放大倍数:
下图测量的是差分放大电路对共模信号的放大作用,Ui=7.071mV,输出电压为6.935nV,对共模信号有很强的抑制作用
把R11改为一个由三极管组成的恒流源:
Uo=55.676pV,相对于加10KΩ的电阻R11,能更好的抑制共模信号,能模电书上的公式和结论吻合。