差动放大器仿真分析

1、 差动放大器仿真分析一 实验目的 1.掌握Pspice的使用方法和对基本电路的仿真过程； 2.了解差动放大器的基本结构和工作原理； 3.加深对差动放大器性能及特点的理解。二实验要求 对电路原理图进行简单介绍和分析：对差动放大器进行直流仿真分析，巢式分析，交流分析和噪声分析。查看幅频输出和相频输出等。三 实验方法 利用Pspice进行电路仿真分析查看相关仿真对象波形，查看输出文本，最后得出结论。四 实验仿真1. 电路原理结构图差动放大器在放大电路中占有重要的地位，绝大多数的运算放大器几乎都以放大器作为输入级。由两个元件参数相同的基本共射放大电路组成。整个电路由电阻，电容以及正弦源和直流源，晶体管

2、构成，本电路采用单电源供电。差分放大电路能有效地抑制零点漂移，是集成运算放大电路的输入级电路 ， 也是其它模拟集成电路的重要单元电路 。掌握差分放大电路的特性对集成运放的原理分析至关重要。 图1电路结构2. 绘制电路图打开Capture CIS文件，选择FileNewProject，然后在New Project对话框的Name栏内输入文件名“cffdq”并选择文件保存路径，连续单击“OK”，出现空的绘图。选择相应的电路元件绘制电路图，修改元件参数并设置相应的网络线路别名。绘制电路图如图2所示： 图2 电路原理图3. 设置Pspice仿真参数选择PspiceNewSimulation Profi

3、le功能菜单选项或者单击按钮，出现如图3（a）所示对话框，在Name内输入DC，其它保持不变，设置之后单击按钮，出现对话框如图3（b）所示，最后单击按钮退出对话框。 图3（a） 图3（b）4. 存档并运行Pspice选择FileSave功能菜单选项或者单击按钮存盘，然后选择PspiceRun功能菜单选项或者单击按钮打开Pspice仿真程序，出现空的Pspice窗口，如图4所示 图4 空的Pspice窗口5. 执行Pspice程序单击Pspice A/D窗口主工具栏中的按钮或者按（Inset）键，打开Add Trace对话框，在Trace Expression栏内输入V(OUT1)，选定仿真对象

4、。设定完仿真对象后，单击“OK”按钮退出对话框，得到仿真曲线如图5所示： 图5 输出曲线图单击Pspice A/D窗口主工具栏中的按钮或者按（Inset）键，打开Add Trace对话框，在Trace Expression栏内输入V(OUT1)，选定仿真对象。设定完仿真对象后，单击“OK”按钮退出对话框，得到仿真曲线如图6所示： 图6 直流分析结果6. 巢式分析（多参数扫描）选择PspiceEdit Simulation Setting功能菜单选项或者单击工具栏内的按钮，进行如图7所示进行设置。 图7 参数设置设置完成后，单击按钮退出对话框，然后选择PspiceRun功能菜单选项或者单击按钮执

5、行Pspice仿真。单击Pspice A/D窗口主工具栏中的按钮或者按（Inset）键，打开Add Trace对话框，在Trace Expression栏内输入V(OUT1)，在加入一个Y轴坐标之后，再打开Add Trace对话框，在Trace Expression栏内输入V(OUT2)，单击按钮后，得到如图8所示的巢式扫描结果图 图8 巢式扫描结果7交流扫描与噪声分析 重新选择PspiceEdit Simulation Setting功能菜单按钮或者单击工具栏中的按钮，进行如图9所示进行设置 图9 交流扫描与噪声分析的设置其中，噪声分析就是针对电路中无法避免的噪声进行的分析，它与交流分析一起

6、使用。设置步骤为：选中Noise Analysis中的Enable,即表示选中了噪声分析； 在Output空格中填入V(OUT2)，表示针对此节点电压作噪声分析； 在I/V空格中填入V3表示每一噪声源以均方根值等效移至此电源处；在Interval空格中填入30，表示每隔30个频率点便在文字输出档中输出一份噪声输出资料。设置完成之后，单击按钮退出对话框，然后单击工具栏内的按钮或选择PspiceRun功能菜单选项执行Pspice仿真；在打开的空Pspice窗口内，依次设置4个Y轴，选择单击Pspice A/D窗口主工具栏中的按钮或者按（Inset）键，打开Add Trace对话框，在Trace E

7、xpression栏内分别输入V(INOISE)、V(ONOISE)，然后单击按钮，就可以得到如图10所示的幅频输出结果图图10 幅频输出结果图关闭现有的Pspice窗口重新打开一个Pspice窗口，在Add Tracesc对话框内分别输入DB(V(INOISE)、DB(V(ONOISE),然后单击按钮后，得到如图11所示的相频输出结果图 图12 相频输出结果图7. 查看输出文本可以通过选择查看ViewOutput File功能菜单选项查看输出文本，其部分如下所示* 06/21/10 19:33:28 * PSpice 9.2 (Mar 2000) * ID# 1 * * Profile: S

8、CHEMATIC1-DC E:ZYEDACDFDQcffdq-SCHEMATIC1-DC.sim * SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C* NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE NODE VOLTAGE( VDD) 12.0000 ( VEE) -12.0000 ( OUT1) 5.4491 ( OUT2) 5.4491 (N01318) 0.0000 (N01352) -.0043 (N01381) -11.3500 (N01504) -.6374 (N01776) -.0043

9、VOLTAGE SOURCE CURRENTS NAME CURRENT V_V3 -4.337E-06 V_V1 -2.478E-03 V_V2 -2.486E-03 TOTAL POWER DISSIPATION 5.96E-02 WATTS* 06/21/10 19:33:28 * PSpice 9.2 (Mar 2000) * ID# 1 * * Profile: SCHEMATIC1-DC E:ZYEDACDFDQcffdq-SCHEMATIC1-DC.sim * NOISE ANALYSIS TEMPERATURE = 27.000 DEG C* FREQUENCY = 1.000

10、E+04 HZ * TRANSISTOR SQUARED NOISE VOLTAGES (SQ V/HZ) Q_Q1 Q_Q2 Q_Q3 Q_Q4 RB 1.033E-14 1.036E-14 1.696E-15 1.699E-15 RC 1.263E-22 9.911E-23 3.230E-23 3.460E-23 RE 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 IBSN 2.389E-17 1.621E-16 1.313E-14 1.597E-14 IC 1.161E-14 1.042E-14 4.405E-15 4.526E-15 IBFN 0.00

11、0E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 TOTAL 2.196E-14 2.094E-14 1.923E-14 2.220E-14 * RESISTOR SQUARED NOISE VOLTAGES (SQ V/HZ) R_Rbias R_Rc1 R_Rc2 R_Rs2 R_Rs1 TOTAL 2.607E-17 3.461E-19 1.530E-16 1.699E-13 1.696E-13 * TOTAL OUTPUT NOISE VOLTAGE = 4.240E-13 SQ V/HZ = 6.512E-07 V/RT HZ TRANSFER FUNCTION

12、 VALUE: V(OUT2)/V_V3 = 1.012E+02 EQUIVALENT INPUT NOISE AT V_V3 = 6.437E-09 V/RT HZ* 06/21/10 19:33:28 * PSpice 9.2 (Mar 2000) * ID# 1 * * Profile: SCHEMATIC1-DC E:ZYEDACDFDQcffdq-SCHEMATIC1-DC.sim * NOISE ANALYSIS TEMPERATURE = 27.000 DEG C* FREQUENCY = 1.000E+07 HZ * TRANSISTOR SQUARED NOISE VOLTA

13、GES (SQ V/HZ) Q_Q1 Q_Q2 Q_Q3 Q_Q4 RB 1.489E-15 1.494E-15 4.253E-19 5.317E-19 RC 3.148E-21 1.344E-20 1.249E-21 1.110E-20 RE 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 IBSN 3.426E-18 2.330E-17 1.980E-18 1.750E-17 IC 1.668E-15 1.536E-15 9.409E-18 3.850E-17 IBFN 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 TOTAL 3.161E-15 3.053E-15 1.182E-17 5.654E-17 * RESISTOR SQUARED NOISE VOLTAGES (SQ V/HZ) R_Rbias R_Rc1 R_Rc2 R_Rs2 R_Rs1 TOTAL 3.744E-18 5.011E-18 7.612E-18 5.317E-17