基于Multisim10的差分放大电路温漂分析

摘要：在模拟电路的教学中，差分放大电路的温漂抑制作用无疑是一个难点内容。如果在教学中应用Multisim10进行仿真分析，可以将复杂的知识简单化，从而加深学生对理论知识的理解，大大提高课堂教学效果。
关键词：Multisim10；差分放大电路；仿真分析

    差分放大电路又称差动放大电路，是集成运算放大器中重要的基本单元电路，广泛地应用于多级直接耦合放大电路的输入级，它的最大优点就是对“温漂”等“零点漂移”现象具有很强的抑制作用。但在教学中，差分放大电路对温漂的抑制作用却难于理解，并且在实验室的条件下也难于实现。如果在教学中利用Muhisim10的温度扫描分析功能进行仿真分析，可以将传统电路环境温度变化对输出电压的影响，差分电路环境温度变化对输出电压的影响形象地展示在学生面前，既加深了学生的理解，又减轻了老师的负担，提高了教学效果，有利于辅助教学。通过实际运用，取得了很好的教学效果。

1 传统放大电路的温度扫描分析
    在Multisim10的电路窗口中建立如图1所示共射放大电路。单击Muhisim10界面菜单“Simulate／Analyses／Temperature Sweep…”(温度扫描分析)按钮，在弹出的对话框Analyses Parameters设置栏中设置：扫描方式为线性(Linear)；所要扫描的起始温度为25℃，终止温度为100℃；扫描的点数为2点；分析类型为瞬态分析(Transient Analyses)；单击“Edit Analyses”按钮后设置扫描起始时间为0 Sec，终止时间为0．001 Sec(即一个信号周期)；随后在Output选项中选择节点V[2]为待分析的输出电路节点。单击“Simulate”仿真按钮，即可得到如图2所示共射放大电路的温度扫描分析特性曲线及参数。

    从图2所示的温度扫描分析特性曲线及参数中可以看出，一是图1所示共射放大电路的输出电压呈负温度系数变化，二是当温度从25℃上升到100℃时，产生的最大输出电压偏差为△V0=(540．068 9-508．562 1)mV=31．506 8 mV，大约变化了5．8％。

2 带恒流源的差分放大电路的温度扫描分析
    为了使两种放大电路具有可比性，采用同一个三极管2N2222A组成的单端输入、单端输出接法的带恒流源的差分放大电路，且信号源、负载等电路参数都相同，在Muhisim10电路窗口中搭建如图3所示电路，启动仿真开关，进行仿真测量，如图4所示。

    由电路分析可知，在差分放大电路，尤其是单端输出接法的差分放大电路中，增大发射极电阻，能够有效地抑制每一边电路的温漂，提高共模抑制比。因此在集成运放电路中广泛采用这种由工作在放大区内的三极管构成的恒流源电路代替差分电路中的发射极电阻。这样，既可以增大了发射极电阻的阻值，又可以将共模抑制比提高1～2个数量级。

    单击Multisim10界面菜单“Simulate／Analyses／TemperatuFe Sweep…”(温度扫描分析)按钮，在弹出的对话框Analyses Parameters设置栏中设置：扫描方式为线性(Linear)；所要扫描的起始温度为25℃，终止温度为100℃；扫描的点数为2点；分析类型为瞬态分析(Transi ent Analyses)；单击“EditAnalyses”按钮后设置扫描起始时间为0 Sec，终止时间为0．001 Sec(即一个信号周期)；随后在Output选项中选择节点V[6]为待分析的输出电路节点。单击“Simulate”仿真按钮，即可得到图3所示带恒流源的差分放大电路的温度扫描分析特性曲线及参数，如图5所示。

    从图5所示温度扫描仿真分析及参数中可以看出，当温度从25℃上升到100℃时，带恒流源的差分放大电路节点V[6]产生的最大输出电压偏差为：
    △V0=(5．510 5-5．471 6)V=0．038 9 V
    100℃时的输出电压幅值仅比25℃时输出电压幅值下降了0．7％左右。
    从以上分析可以得出结论如下：用Multisim10的温度扫描分析功能可简单、形象地检测放大电路的“温漂”特性，差分放大电路比传统放大电路确实具有明显的“温漂”抑制作用。单端输出接法的差分放大电路的电压放大倍数是相应双端输出接法的差分放大电路的电压放大倍数的一半；带恒流源的差分放大电路共模抑制比较普通的放大电路可提高1～2个数量级。

3 结束语
    在差分放大电路的教学中，充分运用Multisim10的温度扫描分析功能，将动态仿真分析与理论学习相结合，学生的学习兴趣、学习效率都会得到大幅度的提高，教学也会收到令人满意的教学效果。