差分放大器仿真
PSpice仿真教程8-差分放大电路分析解读
题目：分析差分放大电路的差模电压增益、共模电压增益和共模抑制比绘制差分放大电路原理图如图所示，其中vs+和vs-为正弦源。
另存为chadong1.sch一、分析双端输入时的差模电压增益1.设置信号源的属性。
vs+，vs-为差分放大电路的信号源。
vs+的属性设置如下：Vs-的属性设置如：vs+的“AC”项设为10mv，vs-的“AC”项设为－10mv。
这样才能起到差模输入的作用。
2. 设置分析类型3. Analysis→Simulate，调用Pspice A/D对电路进行仿真计算。
4．测得恒流源给出的静态电流为1.849mA，晶体管Q1和Q2的发射极电流相等，都为0.9246mA。
（思考为什么是相等的）5. 在probe下，单击Trace→Add，在Trace Expression中输入要显示的变量。
若要观察单端输出时的差模电压增益，编辑表达式为：V(out1) / (V(Vs+:+)-V(Vs-:+))；若要观察双端输出时的差模电压增益，编辑表达式为：(V(out1)-V(out2)) / (V(Vs+:+)-V(Vs-:+))。
得到结果如下：6. 用游标测量，双端输出时的差模电压增益为100.68，单端输出时的差模电压增益为50.34.是双端输出时的一半（为什么）。
两条曲线的上限截止频率点都是3.3843Mhz。
二、分析双端输入时的共模电压增益将原理图chadong1.sch打开，另存为chadong2.sch1.设置信号源的属性。
vs+的属性设置不变。
Vs-的“AC”属性设置为10mv，使其和信号源vs+一样，这样就相当于在两个输入端加上了相同的信号，起到共模输入的作用。
2. 设置分析类型3. Analysis Simulate，调用Pspice A/D对电路进行仿真计算。
4. 在probe下，单击Trace→Add，在Trace Expression中输入要显示的变量。
若要观察单端输出时的共模电压增益，编辑表达式为：V(out1) / V(Vs+:+)；若要观察双端输出时的共模电压增益，编辑表达式为：(V(out1)-V(out2)) / V(Vs+:+)。
恒流源式差分放大电路multisim仿真
题目一恒流源式差分放大电路Multisim仿真在Multisim中构建恒流源式差分放点电路，如图1．1．1所示，其中三极管的β1=β2=β3 =50，r bb’1= r bb’2 =r bb’3=300Ω，调零电位器Rw的滑动端调在中点。
图1.1.1恒流源式差分放大仿真电路1.1利用Multisim的直流工作点分析功能测量电路的静态工作点，结果如下：图1.2 恒流源式差分放大电路的静态分析可得：U CQ1=U CQ2=4.29661V (对地)U BQ1=U BQ2= -15.40674 Mv (对地)则I CQ1=I CQ2=（Vcc-U CQ1）/R C1=(12-4.29661)/100 mA=0.077 mA =77μ A1.2加上正弦输入电压，由虚拟示波器可以看到U C1与u1同相。
1.3计算分析当Ui=10mV时，利用虚拟仪器表可测得U0=1.549V,Ii=154.496 nA，图1.4 恒流源式差分放大电路虚拟仪器表则A d=-U0/Ui=-1.549/10*10-3=-154.9Ri=Ui/Ii=10/154.496*103kΩ=64.73 kΩ在两个三极管的集电极之间接上一个负载电阻R L=100 kΩ，此时可测得U0=516.382mV。
前面已测得当负载电阻开路时U0’=1.549V,则R0=（U’0/U0-1）R L=（1549/516.384-1）*100 kΩ=199.97 kΩ1.4 实验结论：在三级管输出特性的恒流区，当集电极电压有一个较大的变化量ΔU CE时，集电极电流i c基本不变。
此时三级管c、e之间的等效电阻r ce=Δu CE/Δi c的值很大。
用恒流源三级管充当一个阻值很大的长尾电阻Re，既可在不用大电阻的条件下有效的抑制零漂，又适合集成电路制造供工艺代替大电阻的特点，因此，这种方法在集成运放中被广泛采用。
题目二电子灭鼠器的设计2.1设计电路：利用Protel 99SE设计一个红外线灭鼠器的电路。
【最新精选】差分放大电路仿真
差分放大电路仿真一、实验目的1.掌握差动放大电路对放大器性能的影响。
2.学习差动放大器静态工作点、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的仿真方法。
3.学习掌握Multisim交流分析4.学会开关元件的使用二、实验原理图3.2-1是差动放大器的基本结构。
它由两个元件参数相同的基本共发射放大电路组成。
当开关K 拨向左边时，构成典型的差动放大器。
调零电位器RP用来调节VT1、VT2管的静态工作点，使得输入信号Ui＝0时，双端输出电压Uo＝0。
R E为两管共用的发射极电阻，它对差模信号无负反馈作用，因而不影响差模电压放大倍数，但对共模信号有较强的负反馈作用，故可以有效地抑制零漂，稳定静态工作点。
图3.2-1 差动放大器原理电路在设计时，选择VT1、VT2特性完全相同，相应的电阻也完全一致，调节电位器RP的位置置50％处，则当输入电压等于零时，UCQ1= UCQ2，即Uo＝0。
双击图中万用表XMM1、XMM2、XMM3分别显示出UCQ1、、UCQ2、Uo电压，其显示结果如图3.2-2所示。
（a）UCQ1显示结果（b）Uo显示结果（c）UCQ2显示结果图3.2-2 UCQ1、、UCQ2、Uo显示结果三、虚礼实验仪器及器材双踪示波器信号发生器交流毫伏表数字万用表四、实验内容与步骤1. 差动放大器的静态工作点分析 典型差动放大器电路静态工作点EBEEE E R U U I -≈（认为UB1＝UB2≈0），E C2C1I 21I I ==恒流源差动放大器电路静态工作点E1BEEE CC 212E3C3R U )U (U R R R I I -++≈≈，C3C1C1I 21I I == （1）按下图3.2-3输入电路图3.2-3（2）调节放大器零点把开关S1和S2闭合，S3打在最左端，启动仿真，调节滑动变阻器的阻值，使得万用表的数据为0（尽量接近0，如果不好调节，可以减小滑动变阻器的Increment 值）。
（3）直流分析启动直流分析，将测量结果填入下表：2. 差模电压放大倍数和共模电压放大倍数 （1）测量差模电压放大倍数当差动放大器的发射极电阻R E 足够大，或采用恒流源电路时，差模电压放大倍数Ad 由输出端方式决定，而与输入方式无关。
模拟cmos集成电路设计拉扎维第4章差分放大器
Rin =
RD + rO
RD
+1
1 + ( g m + g mb )rO ( g m + g mb )rO g m + g mb
R = {[1 + (g + g )r ]R + r } || R 路漫漫其修远兮,
吾将上下而求索
out
m
mb o S
o
D
西电微电子学院－董刚－模拟集成电路设计
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二极管接法的MOS 管做负载的共源级
线性度好，输出摆幅小，增益不能太大（否 则摆幅小、带宽小）
Av =
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
(W / L)1 1
(W / L)2 1 +
Av =
n (W / L ) 1 p (W / L ) 2
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电流源做负载的共源级
增益大
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
Av = m ro1 || ro2
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深线性区MOS管做负载的共源级
输出摆幅大（可以为VDD）
得到精准的Ron2比较困难；受工艺、温度变 化影响比较大，产生稳定、精确的Vb比较 难
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
=
g mR D
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
1 + g mR S
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共漏级－源跟随器
Rin大，Rout小，输出摆幅 小，增益有百分之几非线性； PMOS管能消除体效应，提高 线性度，但输出阻抗大，带宽 降低；电压缓冲器、电压平移
模电设计-电流镜负载的差分放大器
模拟集成电路课程设计报告电流镜负载的差分放大器摘要:差分放大器是最重要的电路发明之一，它可以追溯到真空管时代。
有于差动放大具有很多有用的特性，像对差模输入信号的放大作用和对共模输入信号的抑制作用，所以它已经成为当代高性能模拟电路和混合信号电路的主要选择。
电流源在差分放大器中广泛应用，电流源起一个大电阻的作用，但不消耗过多的电压余度。
在模拟电路中，电流源的设计是基于对基准电流的“复制”，稳定的基准电流则由一个相对复杂的电路来产生。
在电流镜中，只需调整MOS管的W/L就能获得不同的、精确的复制电流。
在本课程设计中，将根据典型电流镜负载差动对中，增益、带宽与MOS管W/L之间的关系，获得满足要求的放大器。
一.设计目标 ................................................................................................................................ - 1 - 二．单个MOS管的的特性 ...................................................................................................... - 2 -2.1 、NMOS特性仿真...................................................................................................... - 2 -2.2 、PMOS特性仿真 ...................................................................................................... - 4 - 三．电路设计与参数推导.......................................................................................................... - 6 -3.1电路设计：.................................................................................................................... - 6 -3.2手工推导参数................................................................................................................ - 7 - 四．差分放大器仿真 ................................................................................................................. - 9 -4.1、HSPICE仿真：......................................................................................................... - 9 -4.2、器件参数修改........................................................................................................... - 10 -4.3 仿真波形..................................................................................................................... - 12 -4.2、共模电平的范围：................................................................................................... - 13 -4.3 数据对比..................................................................................................................... - 16 -五.总结 ...................................................................................................................................... - 17 -一.设计目标设计一款差分放大器，要求满足性能指标：● 负载电容pF C L 1=● V VDD 5=● 对管的m 取4的倍数● 低频开环增益>100● GBW(增益带宽积)>30MHz● 输入共模范围>3V● 功耗、面积尽量小参考电路图：二．单个MOS管的的特性MOS管是金属(metal)—氧化物(oxid)—半导体(semiconductor)你场效应晶体管，或者称是金属—绝缘体(insulator)—半导体。
差分放大电路仿真分析报告
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Capture CIS程序，新建工程，利用Capture CIS绘图软件，绘制如下的电路原理图。
双击正弦电压源VS+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 | New Simulation Profile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Simulation Settings-Bias对话框，设置如下：保存设置，启动PSpice A/D仿真程序，调出PSpice A/D窗口，可以在PSpice A/D窗口中选择View | OutPut Filse功能菜单选项，查看输出文件。
在Capture CIS窗口中，单击作电压与电流值，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AC Sweep。
选择PSpice | New SimulationProfile功能选项或单击按钮，打开New Simulation对话框，在Name文本框中输入AC，单击 Create按钮，弹出Simulation Settings-AC对话框，设置如下：启动PSpice A/D仿真程序，显示空的PSpice A/D窗口，选择Trace | Add Trace命令，在Add 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-:+))。
利用multisim设计惠斯通电桥差分放大器电路
利用multisim设计惠斯通电桥差分放大器电路1.引言1.1 概述概述部分的内容：概述部分旨在介绍本文的主题，即利用Multisim设计惠斯通电桥差分放大器电路。
在当前电子技术的发展中，电路设计和仿真软件的应用越来越广泛，Multisim作为一款功能强大、易于使用的电路设计工具，被广泛应用于电子教学、科研和工程实践领域。
而惠斯通电桥差分放大器电路作为一种常用的信号放大器电路，具有放大稳定性好、噪声水平低等优点，在传感器信号放大、测量控制系统等领域得到了广泛应用。
本文将重点讨论如何利用Multisim这一工具进行惠斯通电桥差分放大器电路的设计。
在引言部分，首先将简要介绍本文的结构和目的，为读者提供概览。
接着，文章将通过正文部分详细阐述设计的关键要点和步骤，包括电路分析、参数计算和电路优化等内容。
最后，在结论部分对所设计的电路进行总结，并展望未来的发展方向。
通过本文的阅读，读者将能够了解到如何利用Multisim这一工具进行惠斯通电桥差分放大器电路的设计，掌握设计的关键要点，并能够根据实际需求进行电路参数的计算和优化，从而能够更好地应用于实际工程和科研中。
1.2文章结构文章结构部分的内容应该包括对整篇文章的组织结构进行介绍和说明。
下面是一种可能的写法：文章结构本文按照以下结构进行组织。
首先在引言部分进行概述，介绍了设计惠斯通电桥差分放大器电路的目的和意义。
接下来，正文部分将详细介绍设计过程中的两个关键要点。
其中，第一个要点将重点阐述如何使用Multisim软件进行电路设计和仿真，包括电路元件的选取、参数设置以及仿真结果的分析。
第二个要点将着重讲解惠斯通电桥差分放大器电路的原理及其在实际应用中的优势。
最后，结论部分对整个设计过程进行总结，并展望了未来该电路在相关领域中的应用前景。
通过以上结构的设计，本文将全面介绍利用Multisim设计惠斯通电桥差分放大器电路的过程和关键要点，旨在帮助读者更好地了解该电路的原理和应用价值。
Lab 5 差分放大器电路仿真
Lab 5 差分放大器电路仿真1.实验目的熟悉ADE环境设置。
掌握层次化设计方法。
了解仿真结果分析方法。
2.实验原理关于仿真部分的实验原理，在lab4中已有详述。
层次化（Hierarchy）设计：在较为复杂的电路中，因为电路元件个数相对庞大，所有电路单元不可能都以元件的形式出现在电路里。
为了简化电路形式，可采用特定的电路符号，每个符号代表一个电路单元，甚至在电路符号中再镶嵌符号，由此形成多层电路结构。
层次化设计简化了电路结构，便于电路设计与仿真，lab4所设计的ampTest测试平台就包含有Lab3所设计的放大电路Amplifier。
在lab11以后的版图设计中，层次化设计成为必然。
层次化设计的特点：①大量元件可以用一个符号代表②符号可以代表元件、单元电路模块③同一符号可以出现在不同层次④设计中不再需要特定的结构形式⑤方便了不同层次间的设计层次化方法（也可使用盲键）①选择要进入下层（或返回上层）的符号②进入下层：选择Design→Hierarchy→Descend Edit [E]③返回上层：选择Design→Hierarchy→Return [^e]④返回顶层：选择Design→Hierarchy→Return To Top3.实验内容运行仿真设置Analyses①在CIW窗口中，打开ampTest的Schematic Editing窗口，选择Tool→AnalogEnvironment，弹出ADE窗口。
②在ADE窗口中，选择Analyses→Choose，打开Choosing Analyses窗口。
③设置Analyses栏目中的ac：a.在Analysis里，选择acb.设置Sweep V ariable为Frequencyc.设置Sweep Rangs为Start－Stop，Start赋值为100，Stop赋值为150Md.设置Sweep Type为Logarithmic，选择Points Per Decade为20e.选择Enabledf.点击Apply④设置Analyses栏目中的tran：a.在Analysis里，选择tranb.设置Stop Time为3uc.设置Accuracy Defaults (errpreset)为Moderated.选择Enablede.点击Apply⑤设置Analyses栏目中的dc：a.在Analysis里，选择dcb.在DC Analysis里，选择Save DC Operating Pointc.选择Enabledd.点击Applye.点击OK设置Design V ariables图5.1 Edit Design V ariables窗口①在Simulation窗口（也即ADE窗口）中，点击Edit Variables图标，弹出Edit Design V ariables窗口如图5.1所示。
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《电子技术计算机绘图基础》
设
计
报
告
题目：差分放大器仿真
学院：通信与信息工程学院
专业班级：电子信息工程
学号：
学生姓名：
指导教师：
差分放大器的仿真
一、设计描述
1、设计目的和任务
1).熟悉差分放大器的工程估算，掌握差分放大器静态工作点的调整与测试方法。
2).能够掌握差分放大器性能指标的测试方法。
3).能够掌握multisim 和protel 的基本用法，做出Multisim 仿真图、Protel 原理图、PCB 板，从而加深理解差分放大器的性能特点。
4).熟悉常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围，能查阅有关的电子器件图书。
2、原理分析
（1）基本原理
差分放大器是一种特殊的直接耦合放大器，它能有效的抑制零点漂移；它的基本性能是放大差模信号、抑制共模信号；常用共模抑制比来表征差分放大器对共模信号的抑制能力；稳流电阻的增加可以提高共模抑制比；但稳流电阻不能太大，因此采用恒流源取代稳流电阻，从而进一步的提高共模抑制比。
（2）静态工作点的调整
实验电路通过调节电位器R p 使两个三极管的集电极电压相等来调节电路的对称性，完成电路的调零。
（3）静态工作点的测量
静态工作点的测量就是测出三极管各电极对地直流电压V BQ 、V EQ 、V CQ ，从而计算得到V CEQ 和V BEQ 。
而测量直流电流时，通常采用间接测量法测量，即通过直流电压来换算得到直流电流。
这样即可以避免更动电路，同时操作也简单。
EQ
CQ CEQ V V V -= EQ
BQ BEQ
V V V -= e
EQ EQ
R V I = C
CQ CC CQ
)(R V V I -=
（4）电压放大倍数的测量
差分放大器有差模和共模两种工作模式，因此电压放大倍数有差模电压放大倍数和共模电压放大倍数两种。
在差模工作模式下，差模输出端U od1是反相输出端，U od2是同相输出端，则差模电压放大倍数为：
ud2
ud1ud A A A += ud2
i
od2i
od1ud1
A U U U U A -=-
==
在共模工作模式下，共模输出端U oc1、U oc2均为反相输出端，则共模电压放大倍数为：
uc2
uc1uc A A A -= uc2
i
oc2i
oc1uc1
A U U U U A ==
=
电路的共模抑制比K CMR 为：
ud CM R uc
A K A =
或 ud CM R uc
20lg
dB A K A =
（5）输入电阻的测量
差分放大器差模输入电阻R i 远小于测量仪表的内阻，所以测试采用图1-2所示的测试方法。
在信号源和电路的输入端之间串接一个电阻R ，将微小的输入电流I i 转换成电压进行测量；在输出波形不失真的情况下输入信号U i ，测量出U s 及U i ，则输入电阻为：
R
U U U R
U U U I U R i
S i i S i
i
i i )(-=
-=
=
可以证明，只有在s i s
2
1U U U =
-时测量误差最小；因此
R ≈R i 。
（6）输出电阻的测量
差分放大器差模单端输出的输出电阻R o 的测量采用图1-3所示的测试方法。
开关K 打开时测出U o ，开关K 闭合时测出U oL ，测输出电阻为：
L
oL
oL
o L
oL oL o o R U U U R U U U R -=
-=
只有在o
oL o
2
1U U U =-时测量误差最小R L ≈R o 。
二、Multisim 仿真
1、在Multisim9中创建Multisim Design File 。
2：在窗口中绘制差分放大器仿真电路图。
电路图如下：
图1-3 输出电阻测量原理图
图1-2 输入电阻测量原理图
如图所示，图中开关k2所打向的方向为恒管，另一个方向为恒阻。
而开关k1现在所示共模情况，所示波形应为同向，而打开后为差模情况，波形应为反向。
现在对各种情况进行特例分析，分析如下：（为了方便起见，将示波器的输入1用蓝色线，输入2用红色线）
一、恒阻：
1、开关打开：
模拟图如下：
2、开关闭合：
模拟图如下：
二、恒管：如同上述恒阻波形一样。
三、Protel 原理图
1、在Protel 2004中创建Altium Schematic Document文件，并绘制差分放
大器电路图。
图形如下：
四、PCB
在Protel 2004中创建PCB文件，并把绘制好的原理图导入PCB文件，并经过规划电路板、器件布局、自动布线后，PCB板截图效果如下：
PCB板正面3D效果图如下：
五、总结与体会
通过本次设计，我加深了对知识的了解，对差分放大器有了进一步的了解：
1. 了解了查分放大器的基本知识，通过具体的电路图，掌握了简单电路元器
件的装配。
2. 对multisim有了一定的认识，基本了解其中的元件及应用，能够用其进行
电路设计模拟。
3.熟悉了PROTEL 2004从绘制原理到制作PCB整个设计流程。
六、参考书目
阎石《数字电子技术基础》高等教育出版社2008年12月
杨欣《电路设计与仿真-基于Multisim8与Protel2004》清华大学出版社2006年1月。