1）实验要求

（1）建立差动放大电路，分析差动放大电路性能。

（2）掌握Multisim 12瞬态分析方法以及后处理器的使用方法。

2）电路基本原理

基本差动放大电路可以看成由两个电路参数完全一致的单管共发射极电路所组成。差动放大电路对差模信号有放大能力，而对共模信号具有抑制作用。差模信号指电路的两个输入端输入大小相等、方向相反的信号；共模信号指电路的两个输入端输入大小相等、方向相同的信号。

3）Multisim 12仿真分析

建立如图5.76所示差动放大电路。VT1、VT2均为NPN晶体管（2N2222A），电流放大系数设置为80。通过拨动开关K1、K2，可选择在差动放大电路的输入端加入直流信号或交流信号。数字万用表用来测量差动放大电路的直流输出电压，示波器用来测量差动放大电路的交流输入、输出电压。

图5.76　差动放大电路

（1）静态工作点分析

在菜单栏中依次执行Simulate/Analyses/DC Operating Point（直流工作点分析）命令，设置节点1、3、4、5、6、7、11为输出节点，得出如图5.77所示的静态工作点分析结果。

（2）直流信号输入

①直流差模信号分析

分别拨动开关K1、K2，在差动放大电路的输入端加入直流差模信号，Ui=0.2 V（Ui1=0.1 V、Ui2=-0.1 V），通过数字万用表测得Uo1=2.664 V，Uo2=6.728 V。差模电压放大倍数Aud=（2.664-6.728）/0.2=-20.32。

图5.77　静态工作点分析结果

②直流共模信号分析

在图5.76所示电路中加入直流共模信号，Ui=0.1 V（Ui1=Ui2=0.1 V），通过数字万用表测得Uo1=Uo2=4.627 V。共模电压放大倍数Auc为零。

（3）交流信号输入（单端输入方式）(www.daowen.com)

分别拨动开关K1、K2，在差动放大电路的输入端加入交流信号，设置函数信号发生器输出频率为1 kHz、幅值为10 mV的正弦波信号。

①单端输出差模信号分析

打开仿真开关，通过示波器观察差动放大电路差模信号输入波形和单端输出波形，如图5.78所示。可见输入波形和输出波形同相（如果从晶体管VT1的集电极输出，则输入波形和输出波形反相）。由图5.78测得单端输出电压的幅值约为100 mV，而差模输入电压幅值为10 mV，因此电路单端输出差模电压放大倍数为10。

图5.78　差动放大电路的输入波形和单端输出波形

②双端输出差模信号分析

由于Multisim 12提供的示波器不能直接测量Uo两端的电压波形，因此需通过使用后处理器来观察双端输出电压波形。在进行后处理之前需要对电路进行瞬态分析，然后将瞬态分析结果进行后处理。

瞬态分析是一种非线性电路分析方法，可用来分析电路中某一节点的时域响应。在进行瞬态分析时，Multisim 12会根据给定的时间范围，选择合理的时间步长，计算所选节点在每个时间点的输出电压。通常以节点电压波形作为瞬态分析的结果。

在菜单栏中依次执行Simulate/Analyses/Transient Analysis（瞬态分析）命令，选择图5.76中节点Uo1、Uo2的电压作为输出变量，得到如图5.79所示的瞬态分析结果。

图5.79　差动放大电路瞬态分析结果

后处理器（Postprocessor）是专门对仿真结果进行进一步计算处理的工具，不仅能对仿真得到的数据进行加法、减法等运算，还能对多个曲线或数据之间进行数学运算处理。

在菜单栏中依次执行Simulate/Postprocessor（后处理器）命令，在弹出的后处理器对话框中，选择对两个节点（Uo1、Uo2）输出电压进行减法运算，得到Uo两端的电压波形，如图5.80所示。

图5.80　后处理器处理后的Uo两端电压波形

从图5.80右侧可测得双端输出电压Uo的幅值约为201.7 mV。因此，电路双端输出差模电压放大倍数为-20.2，这与步骤（2）进行的直流差模信号分析结果基本相同。结合单端输出测量数据（单端输出电压的幅值约为100 mV），可知单端输出时电压放大倍数只有双端输出时电压放大倍数的一半。

③共模信号分析

在差动放大电路两个输入端同时加入同样的交流信号，采用与上述分析差模信号相同的操作方法，通过示波器观察差动放大电路共模信号输入波形和单端、双端输出波形，可测得双端输出电压Uo的幅值仅为0.045 mV，双端输出共模电压放大倍数Auc≪1，因此，差动放大电路对共模信号具有很好的抑制作用。