差分放大电路仿真分析

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1、差分放大电路仿真分析差分放大电路是集成运算放大器的主要单元电路之一，它具有很强的抑制零点漂移的能力。作为集成运算放大器的输入级，差分放大电路几乎完全决定着集成运算放大器的差模输入特性、共模抑制特性、输入失调特性和噪声特性。差分放大电路经由两个参数完全相同的晶体管组成，电路结构对称。电路具有两个输入端和两个输出端，因此差分放大电路具有四种形式：单端输入单端输出、单端输入双端输出、双端输入单端输出以及双端输入双端输出。实验内容：一、理想差分放大电路1、绘制电路图启动CaptureCIS程序，新建工程，利用CaptureCIS绘图软件，绘制如下的电路原理图。双击正弦电压源VS+

2、的图标，在弹出的窗口中设置AC为10mV，DC为0V，VOFF为0，VAMPL为10m，VFREQ1kHz。VS-的设置除AC为-10mV外，其余均与VS+同。2、直流工作点分析选择Spice

3、NewSimulationProfile功能选项或单击按钮，打开NewSimulation对话框，在Name文本框中输入Bias，单击Create按钮，弹出SimulationSettings-Bias对话框，设置如下：保存设置，启动PSpiceA/D仿真程序，调出PSpiceA/D窗口，可以在PSpiceA/D窗口中选择View

4、OutPutFilse功能菜单选项，查看输出文件。

5、在CaptureCIS窗口中，单击I、V按钮，此时电路图中显示电路的静态工作电压与电流值，如下图：3、双端输入是的基本特性上面的电路是双端输入的形式，可以利用上面的电路来分析双端输入时的电路特性。将分析类型设为交流扫描分析ACSweep。选择PSpice

6、NewSimulationProfile功能选项或单击按钮，打开NewSimulation对话框，在Name文本框中输入AC，单击Create按钮，弹出SimulationSettings-AC对话框，设置如下：启动PSpiceA/D仿真程序，显示空的PSpiceA/D窗口，选择Trace

7、AddTrace命令，在Add

8、Trace窗口中设置如下图，即观察单端输出时的电压增益：V(OUT1)/(V(VS+:+)-V(Vs-:+))。再次弹出AddTrace窗口，设置仿真输出变量为双端电压增益，表达式为：(V(OUT1)-V(OUT2))/(V(VS+:+)-V(Vs-:+))，结果如下图。利用光标工具Cusor测得单端输出时的差模电压增益正好是双端输出时的一半。由于差分放大电路的两边完全对称，所以两个输出端输出的是幅度相同，相位相差180度的信号。图中可以测得两条曲线的上行截止频率相同。对于双端输入的共模特性分析如下：对电路图中信号源VS-的AC属性改为10mV，其它与信号源VS+一样，这

9、样就相当于在两个输入端上加了相同的信号。分析类型仍然为交流扫描分析。启动PSpiceA/D仿真程序，显示空的PSpiceA/D窗口，选择Trace

10、AddTrace命令，在AddTrace窗口中设置如下图，即观察单端输出时的电压增益：V(OUT1)/V(VS+:+)。再次弹出AddTrace窗口，设置仿真输出变量为双端电压增益，表达式为：(V(OUT1)-V(OUT2))/V(VS+:+)，结果如下图。双端输出的共模电压增益为零。在中低频段单端输出时的共模电压增益也很小。随着频率的增加，共模电压增益会急剧增加，增加到一定程度后不会再有剧烈的增减，但无论如何这个小于1。4、

11、单端输入时的基本特性在差分放大电路中如果输入信号是通过在两个输入端加上大小相等、相位相反的信号，则称为双端输入，如果输入信号是从一端接入，而另一端输入信号为零，则称为单端输入。修改电路图，双击电源VS-，将其AC、VOFF、VAMPL及FREQ属性均该为零。选择PSpice

12、Markers

13、VoltageLevel功能选项或单击按钮分别在OUT1和OUT2各放置一个电压探针，再选择PSpice

14、Markers

15、VoltageDifferential功能选项，观察两个节点之间的电压差，将正端放置在OUT1，负端放置在OUT2，结果如下图：分析类型选择交流扫描分析ACSwee

16、p。分析设置与前面的双端输入时分析差模电压增益时一样。启动PSpiceA/D仿真程序，输出曲线如下图：图中可以看到三条曲线，使用工具Cusor测得输出端OUT1和OUT2的输出电压均为503.286mV，双端输出电压正好是单端输出电压的两倍。观察各种输出方式中各输出端输出的瞬态波形和相位关系。选择PSpice

17、NewSimulationProfile功能选项或单击按钮，打开NewSimulation对话框，在Name文本框中输入Tran，单击Create按钮，弹出SimulationSettings-Tran对话框，设置如下：