差动式放大电路 课程设计

电子与电气工程学院

课程设计报告

课程名称模拟电子技术课程设计设计题目差动式放大电路

所学专业名称

班级

学号

学生姓名

指导教师

年月日

电气学院模拟电子技术课程设计

任务书

设计名称：差动式放大电路

学生姓名：指导教师：

起止时间：自年月日起至年月日止

一、课程设计目的

利用Multisim设计一个差动式放大电路。

二、课程设计任务和基本要求

设计任务：能够运用Multisim软件对模拟电路进行设计和性能分析，掌握设计的基本方法和步骤。

基本要求：

1. 加深对差动放大器性能及特点的理解；

2. 学习差动放大器主要性能指标的测试方法；

3.在仿真软件中进行调试检测完成课程任务；

4. 撰写课程设计论文要求符合模板的相关要求，字数要求3000字以上。

目录

摘要与关键词 (4)

1.设计任务 (4)

2.系统工作原理 (4)

3.总电路图设计 (5)

4.仿真测试与分析 (7)

4.1 静态工作点分析 (7)

4.2 直流信号输入 (7)

4.2.1 直流差模信号分析 (7)

4.2.2 直流共模信号分析 (8)

4.3 交流信号输入 (8)

4.4 双端输入分析 (10)

4.4.1 单端输入共模信号分析 (10)

4.4.2 双端输入共模信号分析 (11)

5.设计总结 (13)

6.主要参考文献 (13)

摘要与关键词

摘要：差动放大电路又叫差分电路，他不仅能有效的放大直流信号，而且能有效的减小由于电源波动和晶体管随温度变化多引起的零点漂移，因而获得广泛的应用。特别是大量的应用于集成运放电路，他常被用作多级放大器的前置级。差分放大电路利用电路参数的对称性和负反馈作用，有效地稳定静态工作点，以放大差模信号抑制共模信号为显著特征，广泛应用于直接耦合电路和测量电路的输入级。

关键词：差动放大器；Multisim软件；示波器；耦合器；晶体管

1.设计任务

利用Multisim设计一个差动式放大电路。主要参数：选用三极管2N2222A，采用±12V的双电源，差模电压增益|Avd|>20，共模抑制比KCMR>>20.

2.系统工作原理

图一系统工作原理图

单元单路的设计与选择

如图所示采用两个完全一样的三极管组成对称式结构作为差分放大电路的基本单元。

2N2222A：它的特征频率较高为300MHz,导通截止特性良好，所以被推荐用来做高速开关，同时可以用在音频放大上。放大倍数100—300，集电极电流Ic=600mA,集电极功耗Pc=0.3W。

开关DSWPK3：由三个拨键构成，每一个拨键控制着一路信号的输入与截至，开关上拨为导通状态，下拨为截至状态。

图二差分放大电路

3.总体电路图设计

利用Multisim的设计:

建立如图所示的差动放大电路。设置Q1、Q2均为结构相同的NPN型晶体管（2N2222A）。让他们具有相同的基极和集电极偏置电阻，使用电源由正负极性相反的12V 双电源构成，放置470欧姆的滑动变阻器控制两个三极管发射极电阻相同。通过拨动开关J1可选择在差动放大电路的输入端加入直流信号、交流信号。、拨动开关J2可选择接+0.1V、-0.1V直流电源或者接地。数字万用表用来测量差动放大电路的直流输出电压，示波器用来测量差动放大电路的交流输入、输出电压。

图三总体电路图

4.仿真测试与分析

4.1静态工作点分析

在菜单栏中执行Simulate/Analyses/DC Operating Point命令，设置4、5、6、8、9、11、12为输出节点，得出如图静态工作点分析结果

图四静态工作点分析

需调整Q1、Q2 VCE=6V使得其工作于放大区。

4.2 直流信号输入

4.2.1直流差模信号分析

分别拨动开关J1、J2，在差动放大电路的输入端加入直流差模信号，Ui=0.2V(Ui1=0.1V、Ui2=-0.1V),通过数字万用表测得Uo1=2.093V，Uo2=7.147V。

通过分析计算差模放大倍数Aud=(2.093-7.147)/0.2=-25.27。

图五万用表-XMM1|2（直流差模信号）

4.2.2直流共模信号分析

电路中加入直流共模信号，Ui=0.1V(Ui1=Ui2=0.1V),通过数字万用表测量

Uo1=Uo2=4.551V。共模电压放大倍数Auc为零。

图六万用表-XMM1|2（直流共模信号）

4.3交流信号输入（单端输入方式）

分别拨动开关J1、J2，在差动放大电路的输入端加入交流信号，设置函数信号发生器输出频率1KHz、幅值为10mV正弦波信号。

1)单端输出差模信号分析

2)打开仿真开关，通过示波器观察差动放大电路差模信号输入波形和单端输出波形，

如图所示，可看出输入波形和输出波形同

3)可测得单端输出幅值约为4.801V，而差模输入电压幅值为9.450mV，因此电路单

端输出差模电压放大倍数为50

图七示波器-XSC1示数

2)双端输出差模信号分析

由于Multisim提供的示波器不能直接测量输出端两端电压波形，因此需通过使用后处理器来观察双端输出点压波形。在进行后处理之前需要对电路进行瞬态分析，然后将瞬态分析结果进行后处理。

瞬态分析是一种非线性电路分析方法，可用来分析电路中某一节点的时域响应。在进行瞬态分析时，Multisim会根据给定的时间范围，选择合理的时间步长，计算所选节点在每个时间点的输出点压。通常以节点点压波形作为瞬态分析的结果。

在Multisim菜单栏中依次执行Simulate/Analyses/Transient Analysis命令，选择节点9、11的电压作为输出变量，得到如图所示瞬态分析结果。

图八记录仪示数