5 動(dòng)態(tài)參數(shù)分析

　　圖1電路的差模電壓放大倍數(shù)Aud與單管共射電路相同，且Aud由輸出方式?jīng)Q定，而與輸入方式無關(guān)。

　　計(jì)算雙端輸出差模放大倍數(shù)為：

　　5.1 傳遞函數(shù)分析

　　依據(jù)傳遞函數(shù)分析可計(jì)算電路中輸入源與兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的輸出電壓或一個(gè)電流輸出變量之間的直流小信號(hào)傳遞函數(shù)，同樣可以用于計(jì)算輸入和輸出的阻抗。

　　將圖1電路分別設(shè)置為直流差模、直流共模信號(hào)輸入方式，依次執(zhí)行Simulate/Analyses/Transfer Function Analysis(傳遞函數(shù)分析)命令，設(shè)置V3為輸入電壓源，設(shè)置輸出節(jié)點(diǎn)為u01，分別得到如圖4(a)，4(b)所示傳遞函數(shù)分析結(jié)果。由圖4測(cè)得Aud1=-12.4，Auc1=-0.64，所測(cè)參數(shù)與式(5)、式(6)分析結(jié)果基本一致。

　　5.2 直流信號(hào)測(cè)試

　　撥動(dòng)開關(guān)J1，J2，在圖1電路中兩輸入端加入直流差模信號(hào)ui1=+0.1V，ui2=-0.1V，通過數(shù)字萬用表測(cè)得uo1=2.246V，uo2=7.115V。計(jì)算Aud=(2.246-7.115)/0.2=-24.345，Aud1=(2.246-4.68)/0.2=-12.17，Aud2=(7.115-4.68)/0.2=12.175。在圖1電路中兩輸入端加入直流共模信號(hào)ui1=ui2=0.1 V，通過數(shù)字萬用表測(cè)得uo1=uo2=4.616 V。計(jì)算Auc1=Auc2=(4.616-4.68)/0.1=-0.64，Auc為零。直流信號(hào)測(cè)試參數(shù)與式(4)～式(6)分析結(jié)果基本一致。

　　5.3 交流信號(hào)測(cè)試

　　5.3.1 單端輸出

　　在圖1電路中兩輸入端分別加入交流差模信號(hào)(函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的輸出端接ui1、地端接ui2，構(gòu)成單端輸入方式)及交流共模信號(hào)(函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的輸出端同時(shí)接ui1，ui2)，設(shè)置正弦波輸入信號(hào)頻率為1 kHz、幅值為10 mV。

　　通過示波器觀測(cè)差模、共模信號(hào)輸入波形和單端輸出波形如圖5所示。由示波器測(cè)得：差模單端輸出電壓的幅值約為119mV，Aud2=11.9;共模單端輸出電壓的幅值約為6.4 mV，Auc1=-0.64。單端輸出測(cè)試參數(shù)與式(5)、式(6)分析結(jié)果基本一致。

　　5.3.2 雙端輸出

　　由于Multisim 10提供的示波器不能直接測(cè)量uo兩端的電壓波形，因此需通過后處理器對(duì)雙端輸出電壓進(jìn)行觀測(cè)。在進(jìn)行后處理之前需要對(duì)電路進(jìn)行瞬態(tài)分析，然后將瞬態(tài)分析結(jié)果進(jìn)行后處理。瞬態(tài)分析是一種非線性電路分析方法，可用來分析電路中某一節(jié)點(diǎn)的時(shí)域響應(yīng)。在進(jìn)行瞬態(tài)分析時(shí)，Multisim 10會(huì)根據(jù)給定的時(shí)間范圍，選擇合理的時(shí)間步長(zhǎng)，計(jì)算所選節(jié)點(diǎn)在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的輸出電壓，通常以節(jié)點(diǎn)電壓波形作為瞬態(tài)分析的結(jié)果。圖1電路設(shè)置為交流差模信號(hào)輸入方式，設(shè)置正弦波輸入信號(hào)頻率為1 kHz、幅值為10 mV，依次執(zhí)行Simulate/An-alyses/Transient Analysis(瞬態(tài)分析)命令，選擇圖1電路中節(jié)點(diǎn)uo1，uo2的電壓作為輸出變量，得到如圖6所示的瞬態(tài)分析結(jié)果?？梢?，uo1，uo2大小相等、相位相反。后處理器(PostProcessor)是專門對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步計(jì)算處理的工具，不僅能對(duì)仿真得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行各種運(yùn)算，還能對(duì)多個(gè)曲線或數(shù)據(jù)之間進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算處理，并將結(jié)果繪制到曲線圖或圖表中，繪制的結(jié)果表現(xiàn)為“軌跡線”的形式。

　　依次執(zhí)行Simulate/Postprocessor(后處理器)命令，選擇對(duì)圖6瞬態(tài)分析結(jié)果中兩個(gè)節(jié)點(diǎn)(uo1，uo2)輸出電壓進(jìn)行減法運(yùn)算，得到的差模信號(hào)雙端輸出電壓uo波形如圖7所示。由圖7可測(cè)得uo的幅值約為242 mV，計(jì)算Aud=-24.2，雙端輸出測(cè)試參數(shù)與式(4)分析結(jié)果基本一致。圖1電路設(shè)置為交流共模信號(hào)輸入方式，通過瞬態(tài)分析和后處理器測(cè)得共模信號(hào)雙端輸出電壓uo幅值僅為0.062μV，Auc=6.2×10-6?？梢?，差動(dòng)放大電路對(duì)共模信號(hào)具有很好的抑制作用。

　　6 結(jié)語

　　Multisim 10具有強(qiáng)大的電路設(shè)計(jì)和仿真分析功能，以典型差動(dòng)放大電路為例，利用直流工作點(diǎn)分析和傳遞函數(shù)分析對(duì)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)、差模及共模電壓放大倍數(shù)的仿真數(shù)據(jù)和真實(shí)值進(jìn)行比較，利用參數(shù)掃描及溫度掃描分析了電路參數(shù)變化對(duì)輸出波形的影響，利用瞬態(tài)分析、后處理器分析對(duì)實(shí)際應(yīng)用中難以觀測(cè)的雙端輸出電壓波形進(jìn)行了測(cè)試，電路各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)均與真實(shí)值相符，提高了電路的設(shè)計(jì)和分析效率。研究表明，利用Multisim 10進(jìn)行電子電路計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)，不僅速度快，效率高，參數(shù)測(cè)試精確可靠，而且可廣泛應(yīng)用于電氣控制、電子信息、通信工程、自動(dòng)化等各種電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域。