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[導(dǎo)讀]摘要:在模擬電路的教學(xué)中,差分放大電路的溫漂抑制作用無疑是一個難點內(nèi)容。如果在教學(xué)中應(yīng)用Multisim10進(jìn)行仿真分析,可以將復(fù)雜的知識簡單化,從而加深學(xué)生對理論知識的理解,大大提高課堂教學(xué)效果。 關(guān)鍵詞:Mu

摘要:在模擬電路的教學(xué)中,差分放大電路的溫漂抑制作用無疑是一個難點內(nèi)容。如果在教學(xué)中應(yīng)用Multisim10進(jìn)行仿真分析,可以將復(fù)雜的知識簡單化,從而加深學(xué)生對理論知識的理解,大大提高課堂教學(xué)效果。
關(guān)鍵詞:Multisim10;差分放大電路;仿真分析

    差分放大電路又稱差動放大電路,是集成運(yùn)算放大器中重要的基本單元電路,廣泛地應(yīng)用于多級直接耦合放大電路的輸入級,它的最大優(yōu)點就是對“溫漂”等“零點漂移”現(xiàn)象具有很強(qiáng)的抑制作用。但在教學(xué)中,差分放大電路對溫漂的抑制作用卻難于理解,并且在實驗室的條件下也難于實現(xiàn)。如果在教學(xué)中利用Muhisim10的溫度掃描分析功能進(jìn)行仿真分析,可以將傳統(tǒng)電路環(huán)境溫度變化對輸出電壓的影響,差分電路環(huán)境溫度變化對輸出電壓的影響形象地展示在學(xué)生面前,既加深了學(xué)生的理解,又減輕了老師的負(fù)擔(dān),提高了教學(xué)效果,有利于輔助教學(xué)。通過實際運(yùn)用,取得了很好的教學(xué)效果。

1 傳統(tǒng)放大電路的溫度掃描分析
    在Multisim10的電路窗口中建立如圖1所示共射放大電路。單擊Muhisim10界面菜單“Simulate/Analyses/Temperature Sweep…”(溫度掃描分析)按鈕,在彈出的對話框Analyses Parameters設(shè)置欄中設(shè)置:掃描方式為線性(Linear);所要掃描的起始溫度為25℃,終止溫度為100℃;掃描的點數(shù)為2點;分析類型為瞬態(tài)分析(Transient Analyses);單擊“Edit Analyses”按鈕后設(shè)置掃描起始時間為0 Sec,終止時間為0.001 Sec(即一個信號周期);隨后在Output選項中選擇節(jié)點V[2]為待分析的輸出電路節(jié)點。單擊“Simulate”仿真按鈕,即可得到如圖2所示共射放大電路的溫度掃描分析特性曲線及參數(shù)。


    從圖2所示的溫度掃描分析特性曲線及參數(shù)中可以看出,一是圖1所示共射放大電路的輸出電壓呈負(fù)溫度系數(shù)變化,二是當(dāng)溫度從25℃上升到100℃時,產(chǎn)生的最大輸出電壓偏差為△V0=(540.068 9-508.562 1)mV=31.506 8 mV,大約變化了5.8%。



2 帶恒流源的差分放大電路的溫度掃描分析
    為了使兩種放大電路具有可比性,采用同一個三極管2N2222A組成的單端輸入、單端輸出接法的帶恒流源的差分放大電路,且信號源、負(fù)載等電路參數(shù)都相同,在Muhisim10電路窗口中搭建如圖3所示電路,啟動仿真開關(guān),進(jìn)行仿真測量,如圖4所示。


    由電路分析可知,在差分放大電路,尤其是單端輸出接法的差分放大電路中,增大發(fā)射極電阻,能夠有效地抑制每一邊電路的溫漂,提高共模抑制比。因此在集成運(yùn)放電路中廣泛采用這種由工作在放大區(qū)內(nèi)的三極管構(gòu)成的恒流源電路代替差分電路中的發(fā)射極電阻。這樣,既可以增大了發(fā)射極電阻的阻值,又可以將共模抑制比提高1~2個數(shù)量級。


    單擊Multisim10界面菜單“Simulate/Analyses/TemperatuFe Sweep…”(溫度掃描分析)按鈕,在彈出的對話框Analyses Parameters設(shè)置欄中設(shè)置:掃描方式為線性(Linear);所要掃描的起始溫度為25℃,終止溫度為100℃;掃描的點數(shù)為2點;分析類型為瞬態(tài)分析(Transi ent Analyses);單擊“EditAnalyses”按鈕后設(shè)置掃描起始時間為0 Sec,終止時間為0.001 Sec(即一個信號周期);隨后在Output選項中選擇節(jié)點V[6]為待分析的輸出電路節(jié)點。單擊“Simulate”仿真按鈕,即可得到圖3所示帶恒流源的差分放大電路的溫度掃描分析特性曲線及參數(shù),如圖5所示。


    從圖5所示溫度掃描仿真分析及參數(shù)中可以看出,當(dāng)溫度從25℃上升到100℃時,帶恒流源的差分放大電路節(jié)點V[6]產(chǎn)生的最大輸出電壓偏差為:
    △V0=(5.510 5-5.471 6)V=0.038 9 V
    100℃時的輸出電壓幅值僅比25℃時輸出電壓幅值下降了0.7%左右。
    從以上分析可以得出結(jié)論如下:用Multisim10的溫度掃描分析功能可簡單、形象地檢測放大電路的“溫漂”特性,差分放大電路比傳統(tǒng)放大電路確實具有明顯的“溫漂”抑制作用。單端輸出接法的差分放大電路的電壓放大倍數(shù)是相應(yīng)雙端輸出接法的差分放大電路的電壓放大倍數(shù)的一半;帶恒流源的差分放大電路共模抑制比較普通的放大電路可提高1~2個數(shù)量級。

3 結(jié)束語
    在差分放大電路的教學(xué)中,充分運(yùn)用Multisim10的溫度掃描分析功能,將動態(tài)仿真分析與理論學(xué)習(xí)相結(jié)合,學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)效率都會得到大幅度的提高,教學(xué)也會收到令人滿意的教學(xué)效果。

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