差分放大电路仿真

要

点

普通三极管放大电路放大交流信号时，可以采用阻容耦合方式来实现多级放大，只能采用直接耦合方式，这样就产生了新的问题，就是当无输入信号时，温度变化或者电源电压不稳定，使得输出端的电压偏离初始值而上下移动（即零点漂移问题）。

采用差分放大电路，就能较好的解决这个问题。这是因为差分放大电路对共模信号有强烈的抑制作用，共模信号比是差模与共模信号电压放大倍数之比，以衡量差分放大电路的优劣。

一、元器件选取及电路组成

仿真电路所有元件及选取途径如下：

1.电源：Place Source→POWER＿SOURCES→VCC,电源电压默认值为5V。双击打开对话框，将电压值设置为12V。

2.接地：Place Source→POWER＿SOURCES→GROUND，选取电路中的接地。

3.电阻器：Place Basic→RESISTOR，选取，，，，。

4.电位器: Place Basic→POTENTIOMETER，选取。

5.三极管：Place Transistor→BJT＿NPN→2N3903。

6.虚拟仪器：从虚拟仪器栏中调取信号发生器（XFG1）、双通道示波器（XSC2）。

图1 双端输入、双端输出的长尾式差分放大电路

三、仿真分析

1.静态工作点分析

1)调零。信号源先不接入回路中，将输入端对地短接，用万用表测量两个输出节点，调节三极管的射极电位，使万用表的示数相同，即调整电路使左右完全对称。测量电路及结果如图2所示。

2)静态工作点调试。零点调好以后，可以用万用表测量Q1、Q2管各电极电位，结果如图3所示，测得，， 。

2.测量差模放大倍数

将函数信号发生器XFG1的“+”端接放大电路的R1输入端，“—”端接R2输入端，COM端接地。调节信号频率为1kHz，输入电压10mV,调入双踪示波器，分别接输入输出，如图4所示，观察波形变化，示波器观察到的差分放大电路输入、输出波形如图5所示。

图2 差分放大器电路调零

图3差分放大器电路静态工作点测量

图4 测量差模电压放大倍数

图5 差模输入差分放大电路输入、输出波形图

3.测量共模放大倍数

将函数信号发生器XFG1的“+”端接放大电路的共同输入端，COM接地，构成共模输入方式，如图6所示。在输出负载端用万用表测量输出电压值，打开仿真开关，测得两端输出电压值为,几乎为0，所以共模双端输出放大倍数也就近似为0。

图6 共模输入、双端输出电压放大倍数测量

示波器观察到的差分放大电路输入、输出波形如图7所示。

图7共模输入差分放大电路输入、输出波形

图8 单端输出差分放大电路

图9 单端输出差分放大电路波形图

通过仿真实验可以看到，差分放大电路只放大差模信号，对共模信号有很强的抑制作用。这次仿真加深了对差分放大器性能及特点的理解，它利用电路参数的对称性和发射极电阻的负反馈作用，有效地抑制零点漂移。