Multisim10在差動(dòng)放大電路分析中的應用

　　5 動(dòng)態(tài)參數分析

　　圖1電路的差模電壓放大倍數Aud與單管共射電路相同，且Aud由輸出方式?jīng)Q定，而與輸入方式無(wú)關(guān)。

　　計算雙端輸出差模放大倍數為：

　　5.1 傳遞函數分析

　　依據傳遞函數分析可計算電路中輸入源與兩個(gè)節點(diǎn)的輸出電壓或一個(gè)電流輸出變量之間的直流小信號傳遞函數，同樣可以用于計算輸入和輸出的阻抗。

　　將圖1電路分別設置為直流差模、直流共模信號輸入方式，依次執行Simulate/Analyses/Transfer Function Analysis(傳遞函數分析)命令，設置V3為輸入電壓源，設置輸出節點(diǎn)為u01，分別得到如圖4(a)，4(b)所示傳遞函數分析結果。由圖4測得Aud1=-12.4，Auc1=-0.64，所測參數與式(5)、式(6)分析結果基本一致。

　　5.2 直流信號測試

　　撥動(dòng)開(kāi)關(guān)J1，J2，在圖1電路中兩輸入端加入直流差模信號ui1=+0.1V，ui2=-0.1V，通過(guò)數字萬(wàn)用表測得uo1=2.246V，uo2=7.115V。計算Aud=(2.246-7.115)/0.2=-24.345，Aud1=(2.246-4.68)/0.2=-12.17，Aud2=(7.115-4.68)/0.2=12.175。在圖1電路中兩輸入端加入直流共模信號ui1=ui2=0.1 V，通過(guò)數字萬(wàn)用表測得uo1=uo2=4.616 V。計算Auc1=Auc2=(4.616-4.68)/0.1=-0.64，Auc為零。直流信號測試參數與式(4)～式(6)分析結果基本一致。

　　5.3 交流信號測試

　　5.3.1 單端輸出

　　在圖1電路中兩輸入端分別加入交流差模信號(函數信號發(fā)生器的輸出端接ui1、地端接ui2，構成單端輸入方式)及交流共模信號(函數信號發(fā)生器的輸出端同時(shí)接ui1，ui2)，設置正弦波輸入信號頻率為1 kHz、幅值為10 mV。

　　通過(guò)示波器觀(guān)測差模、共模信號輸入波形和單端輸出波形如圖5所示。由示波器測得：差模單端輸出電壓的幅值約為119mV，Aud2=11.9;共模單端輸出電壓的幅值約為6.4 mV，Auc1=-0.64。單端輸出測試參數與式(5)、式(6)分析結果基本一致。

　　5.3.2 雙端輸出

　　由于Multisim 10提供的示波器不能直接測量uo兩端的電壓波形，因此需通過(guò)后處理器對雙端輸出電壓進(jìn)行觀(guān)測。在進(jìn)行后處理之前需要對電路進(jìn)行瞬態(tài)分析，然后將瞬態(tài)分析結果進(jìn)行后處理。瞬態(tài)分析是一種非線(xiàn)性電路分析方法，可用來(lái)分析電路中某一節點(diǎn)的時(shí)域響應。在進(jìn)行瞬態(tài)分析時(shí)，Multisim 10會(huì )根據給定的時(shí)間范圍，選擇合理的時(shí)間步長(cháng)，計算所選節點(diǎn)在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的輸出電壓，通常以節點(diǎn)電壓波形作為瞬態(tài)分析的結果。圖1電路設置為交流差模信號輸入方式，設置正弦波輸入信號頻率為1 kHz、幅值為10 mV，依次執行Simulate/An-alyses/Transient Analysis(瞬態(tài)分析)命令，選擇圖1電路中節點(diǎn)uo1，uo2的電壓作為輸出變量，得到如圖6所示的瞬態(tài)分析結果?？梢?jiàn)，uo1，uo2大小相等、相位相反。后處理器(PostProcessor)是專(zhuān)門(mén)對仿真結果進(jìn)行進(jìn)一步計算處理的工具，不僅能對仿真得到的數據進(jìn)行各種運算，還能對多個(gè)曲線(xiàn)或數據之間進(jìn)行數學(xué)運算處理，并將結果繪制到曲線(xiàn)圖或圖表中，繪制的結果表現為“軌跡線(xiàn)”的形式。

　　依次執行Simulate/Postprocessor(后處理器)命令，選擇對圖6瞬態(tài)分析結果中兩個(gè)節點(diǎn)(uo1，uo2)輸出電壓進(jìn)行減法運算，得到的差模信號雙端輸出電壓uo波形如圖7所示。由圖7可測得uo的幅值約為242 mV，計算Aud=-24.2，雙端輸出測試參數與式(4)分析結果基本一致。圖1電路設置為交流共模信號輸入方式，通過(guò)瞬態(tài)分析和后處理器測得共模信號雙端輸出電壓uo幅值僅為0.062μV，Auc=6.2×10-6?？梢?jiàn)，差動(dòng)放大電路對共模信號具有很好的抑制作用。

　　6 結語(yǔ)

　　Multisim 10具有強大的電路設計和仿真分析功能，以典型差動(dòng)放大電路為例，利用直流工作點(diǎn)分析和傳遞函數分析對電路的靜態(tài)工作點(diǎn)、差模及共模電壓放大倍數的仿真數據和真實(shí)值進(jìn)行比較，利用參數掃描及溫度掃描分析了電路參數變化對輸出波形的影響，利用瞬態(tài)分析、后處理器分析對實(shí)際應用中難以觀(guān)測的雙端輸出電壓波形進(jìn)行了測試，電路各項參數指標均與真實(shí)值相符，提高了電路的設計和分析效率。研究表明，利用Multisim 10進(jìn)行電子電路計算機仿真設計，不僅速度快，效率高，參數測試精確可靠，而且可廣泛應用于電氣控制、電子信息、通信工程、自動(dòng)化等各種電路設計領(lǐng)域。