双端输入双端输出恒流源式差分放大电路的设计

目录
1 课程设计的目的与作用 (1)
2 设计任务及所用multisim环境的介绍 (1)
2.1设计任务 (1)
2.1.1双端输入双端输出恒流源式差分放大电路的设计 (1)
2.1.2对双端输入双端输出恒流源式差分放大电路的分析 (1)
2.2 multisim10.0的介绍 (1)
3 电路模型的建立 (3)
4 理论分析及计算 (3)
4.1电路组成 (3)
4.2静态工作点分析 (4)
4.3动态工作点分析 (4)
5仿真结果分析 (4)
6设计总结和体会 (7)
6.1 设计总结 (7)
6.2心得体会 (7)
7 参考文献 (8)
1 课程设计的目的与作用
(1).了解并熟悉multisim的使用,能熟练的进行仿真
(2).加深理解双端输入双端输出恒流源式差分放大电路的原理及改进.
(3).通过自己亲自动手设计和搭建仿真环境,不仅对书上的理论知识得到巩固和深入理解,也增强了动手实践能力和使用先进软件进行设计的能力.
2 设计任务及所用multisim环境的介绍
2.1设计任务
2.1.1双端输入双端输出恒流源式差分放大电路的设计
设计一个双端输入双端输出恒流源式差分放大电路,自己独立完成,在实验中通过自己动手设计仿真电路,达到真正明白原理的目的.
2.1.2对双端输入双端输出恒流源式差分放大电路的分析
(1)，正确理解电路中所设置的参数对电路输出的影响.
(2)，正确处理理论数据和和仿真数据,通过比较加深对电路的理解.
2.2 multisim10.0的介绍
Multisim是加拿大IIT公司（Interrative Image Technologies Ltd）推出的基于Windows的电路仿真软件，由于采用交互式的界面，比较直观、操作方便，具有丰富的元器件库和品种繁多的虚拟仪器，以及强大的分析功能等特点，因而得到了广泛的引用。

针对不同的用户，提供了多种版本，例如学生版、教育版、个人版、专业版和超级专业版。

其中教育版适合高校的教学用。

Multisim10.0主界面。

启动Multisim，就会看到其主界面，主要是由菜单栏、系统工具栏、设计工具栏、元件工具栏、仪器工具栏使用中元件列表、仿真开关、状态栏以及电路图编辑窗口等组成。

如下图所示。

Multisim 10.0提供了丰富的元器件。

这些元器件按照不同的类型和种类分别存放在若干个分类库中。

这些元件包括现实元件和虚拟元件。

所谓的现实元件给出了具体的型号，它们的模型数据根据该型号元件参数的典型值确定。

而所谓的虚拟元件没有型号，它的模型参数是根据这种元件各种元件各种型号参数的典型值，而不是某一种特定型号的参数典型值确定。

另外，Multisim 10.0元件库中还提供一种3D虚拟元件，这种元件以三维的方式显示，比较形象、直观.。

Multisim 10.0容许用户根据自己的需要创建新的元器件，存放在用户元器件库中。

图元器件库所示。

主界面
Multisim 10.0提供了品种繁多、方便实用的虚拟仪器。

比如数字万用表、信号发生器、示波器等17种虚拟仪器。

点击主界面中仪表栏的相应的按钮即可方便地取用所需的虚拟仪器如下图所示。

元器件库
仪表栏
Multisim 10.0提供了各种不同功能的分析工具。

点击分析按钮，即可拉出分析菜单，其中列出了Multisim 10.0的各种分析工具，例如直流工作点分析、交流分析、瞬态分析等。

3 电路模型的建立
双端输入双端输出恒流源式差分放大电路模型如下图所示：
其中三极管的50321===βββ，Ω===3003'2'1'bb bb bb r r r ，调零电位器w R 的滑动端调在中点。

XSC1
A
B
C
D
G T
XMM1
XMM2
XMM3
Rc1
100kΩ
R110kΩ
R33kΩ
Rc2100kΩRe 33kΩ
R2
10kΩ
VCC
12V
VEE -12V
VD 6 V
Ui1
5mVrms
1kHz 0° Ui25mVrms 1kHz 0°
Rw 200ΩKey=A
50%
9
10
11
VCC VEE
VT11
VT2
VT3
2
3
4
5
67
812
双端输入双端输出恒流源式差分放大电路连接图
4 理论分析及计算
4.1电路组成
双端输入双端输出恒流源式差分放大电路模型如上图双端输入双端输出恒流源式差分放大电路连接图所示。

由图可见，恒流管3VT 的基极电位由电阻1b R ，2b R 分压后得到，可认为基本不受温度变化的影响，则当温度变化时3VT 的发射极电位和发射极电流也基本保持稳定，而两个放大管的集电极电流1c i 和2c i 之和近似等于3c i ，所以1c i 和2c i 将不会因温度的变化而同时增大或减小，可见，接入恒流三极管后，抑制了共模信号的变化。

4.2静态工作点分析
估算双端输入双端输出恒流源式差分放大电路时，通常可从确定恒流三极管的电流开始。

由双端输入双端输出恒流源式差分放大电路连接图可知，VD U =6v 则恒流管3VT 的静态电流为 uA mA mA R U U I I e
BEQ R EQ CQ VD 161161.033
7
.063
33==-=
-=
≈ 于是可得到两个放大管的静态电流和电压为：
uA I I I CQ CQ CQ 5.802
1
321=≈=
V V R I V U U c CQ CC CQ CQ 4)1000805.012(121=⨯-=-== uA uA I I I CQ BQ BQ 6.150
5
.801
1
21==
≈
=β mV mV R I U U BQ BQ BQ 16)106.1(1121-=⨯-=-==
4.3动态工作点分析
为了估算d A ，需先求出bb r 。

Ω=Ω=Ω⨯+=++=k I mV r EQ bb 9.1616875)0805
.051
26300()(26)1(300β 159
2
.05.0519.1610100
502)
1('
-=⨯⨯++⨯=
+++-
=W be L d R r R R A ββ Ω=Ω⨯⨯++⨯=+++=k k R
r R R W be id 64)2.05.0519.1610(2)2
)1((2β
Ω=Ω⨯==k k R R C 200100220
5仿真结果分析
（1）利用Multisim 的直流工作点分析功能测量电路的静态工作点，结果如下：
静态工作点功能测量图
根据双端输入双端输出恒流源式差分放大电路连接图，由图可得 V U U CQ CQ 35585.421==（对地） V U U BQ BQ 28826.1521-==（对地） 则 uV mV mV R U V I I c CQ CC CQ CQ 4.760764.0100
35585
.4121
1
21==-=
-=
=
（2）加上正弦输入电压，由虚拟示波器可看到1C U 与I u 相反，2C U 与 I u 同相。

电压波形图
当i U =10mV 时，利用虚拟仪表可测的V U 543.10=,nA I i 89.153=，如图所示
电压电流数据图
则 3.15410
10543
.130-=⨯-=-
=-i d U U A Ω=Ω⨯==
k k I U R i i i 98.641089
.153103 在两个三极管的集电极之间接上一个负载电阻Ω=k R L 100，此时可测得mV U 29.5140=，如下图所示。

前面已测得当负载电阻开路时V U 543.10'=,则
Ω=Ω⨯-===k k R U U R L 200100)129
.5141543
()1(0'00
输出电压数据图
6设计总结和体会
6.1 设计总结
在进行仿真后，对双端输入双端输出恒流源式差分放大电路静态工作点与动态工作点有了进一步的理解，并且书上总结出的规律和公式有了更深层次的掌握。

为符合书上的要求，需要对一些元器件进行调试，例如三极管放大倍数等的调试，各元器件参数正确电路才能成功运行及得到正确数据。

6.2心得体会
这次设计使我系统的学习了multisim 软件，更好掌握了有关放大电路所学的知识，并且得以应用。

在设计过程认真学习了相关的知识，极大地拓宽了我的知识面,从熟悉这些知识到对整体设计的了解，再从概要设计、详细设计到开始使用软件，以及最后的调试，整个过程感觉很充实。

虽然遇到了不少困难，但当通过自己查资料，向指导老师请教以及与同学互讨论，而设计出解决方案，是对自己的一种锻炼。

经过这段时间的设计实习，确实学到了不少的东西，对自己的分析问题及动手能力得到提高。

7 参考文献
[1] 作者：杨素行书名：模拟电子技术基础简明教程出版社：高等教育出版社
[2] 作者：长友书名：电子线路设计应用手册出版社：福建科学技术出版社
[3] 作者：刘修文书名：电子控制电路出版社：机械工业出版社。