利用Multism研究图1所示差分放大电路在下列情况下对电路静态和动态的影响
（1）两个
R
c
R_c
Rc 阻值相差 5%；
（2）
R
w
R_w
Rw 不在中点；
（3）两个差分管的电流放大倍数不相等。
图
1
差分放大电路
图1\,差分放大电路
图1差分放大电路
在Multism环境下搭建图1所示电路，如图2所示。为了便于调解晶体管参数，采用虚拟晶体管，
Q
1
Q_1
Q1 为
T
1
T_1
T1，
Q
2
Q_2
Q2 为
T
2
T_2
T2，
β
=
150
\beta=150
β=150。
R
1
R_1
R1 和
R
2
R_2
R2 分别为
T
1
T_1
T1 管和
T
2
T_2
T2 管的集电极电阻，电位器用两个电阻
R
3
R_3
R3 和
R
4
R_4
R4 模拟。
在Multism 环境下，可以采用仪器仪表测量的方法得到题目问题的结论，也可采用其分析功能得到答案，这里采用的是分析功能。
图
2
Multism搭建的差分放大电路
图2\,\textrm{Multism}搭建的差分放大电路
图2Multism搭建的差分放大电路
（1）利用 Multism 的“静态工作点分析”（DC Operating point）可得到理想对称、
R
c
R_c
Rc 阻值相差 5%、
R
w
R_w
Rw 不在中点和两个差分管电流放大倍数不等时的静态工作点，静态工作点分析的设置如图3所示，图4(a)~(d)是不同参数下的静态值。图中1是
Q
1
Q_1
Q1 的集电极，2是
Q
2
Q_2
Q2 的集电极；3是
Q
1
Q_1
Q1 的发射极，5是
Q
2
Q_2
Q2 的发射极；4是
R
3
R_3
R3、
R
4
R_4
R4 和
R
5
R_5
R5 的连接点。
Q
Q
Q 点的总结如表1所示。
图
3
静态工作点分析的设置
图3\,静态工作点分析的设置
图3静态工作点分析的设置
(a) 理想对称时的Q点 |
(b) R 1 = 10 k Ω R_1=10\,\textrm kΩ R1=10kΩ、 R 2 = 10.5 k Ω R_2=10.5\,\textrm kΩ R2=10.5kΩ时的Q点 |
( c c c) R 3 = 49 Ω R_3=49\,Ω R3=49Ω、 R 4 = 51 Ω R_4=51\,Ω R4=51Ω时的Q点 |
(d) β 1 = 150 \beta_1=150 β1=150、 β 2 = 140 \beta_2=140 β2=140时的Q点 |
图 4 不同参数时的 Q 点 图4\,不同参数时的Q点 图4不同参数时的Q点
(2) 利用 Multism 的“传递函数分析”（Transfer Function）可获得电路在差模信号作用下的电压放大倍数、输入电阻（阻抗）和输出电阻（阻抗），传递函数分析设置如图5所示，图6为分析结果，图中左列以V1为输入，Q1的集电极为输出，右列以V2为输入，Q2的集电极为输出。
(
a
)
左列传递函数的设置
(a)\,左列传递函数的设置
(a)左列传递函数的设置
(
b
)
右列传递函数的设置
(b)\,右列传递函数的设置
(b)右列传递函数的设置
图
5
传递函数分析设置
图5\,传递函数分析设置
图5传递函数分析设置
|
|
( a ) 理想对称时 (a) \,理想对称时 (a)理想对称时
|
|
( b ) R 1 = 10 k Ω 、 R 2 = 10.5 k Ω (b) \,R_1=10\,\textrm kΩ、R_2=10.5\,\textrm kΩ (b)R1=10kΩ、R2=10.5kΩ
|
|
( c ) R 3 = 49 Ω、 R 4 = 51 Ω (c) \,R_3=49\,\textrm Ω、R_4=51\,\textrm Ω (c)R3=49Ω、R4=51Ω
|
|
(
d
)
β
1
=
150
、
β
2
=
140
(d) \,\beta_1=150、\beta_2=140
(d)β1=150、β2=140
图
6
传递函数分析
图6\,传递函数分析
图6传递函数分析
（3）求共模放大倍数，测试电路如图7所示，分别可得到
R
c
R_c
Rc 阻值相差5%，
R
w
R_w
Rw 不在中点和两个差分管电流放大倍数不等时的共模放大倍数，输出信号为Channel A - Channel B。
图
7
共模放大倍数测试电路
图7\,共模放大倍数测试电路
图7共模放大倍数测试电路
（1）整理图4的结果得如下表1：
表
1
Q
点总结
表1\,Q点总结
表1Q点总结
| R 1 R_1 R1、 R 2 R_2 R2/kΩ | R 3 R_3 R3、 R 4 R_4 R4/Ω | β 1 \beta_1 β1、 β 2 \beta_2 β2 | I C Q 1 I_{CQ1} ICQ1、 I C Q 2 I_{CQ2} ICQ2/μA | I B Q 1 I_{BQ1} IBQ1、 I B Q 2 I_{BQ2} IBQ2/μA | U B E Q 1 U_{BEQ1} UBEQ1、 U B E Q 2 U_{BEQ2} UBEQ2/V | U C E Q 1 U_{CEQ1} UCEQ1、 U C E Q 2 U_{CEQ2} UCEQ2/V |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 10、10 | 50、50 | 150、150 | 508.154、508.154 | 3.388、3.388 | 0.75670、0.75670 | 7.675、7.675 |
| 10、10.5 | 50、50 | 150、150 | 508.154、508.154 | 3.388、3.388 | 0.75670、0.75670 | 7.675、7.421 |
| 10、10 | 49、51 | 150、150 | 513.208、503.102 | 3.421、3.354 | 0.75696、0.75644 | 7.624、7.725 |
| 10、10 | 50、50 | 150、140 | 508.094、507.975 | 3.387、3.628 | 0.75670、0.75669 | 7.676、7.677 |
结论： 由上表可知，
R
c
R_c
Rc 阻值不同使得两只差分管的管压降不同，而不影响基极和集电极电流；
R
w
R_w
Rw 不在中点和
β
1
≠
β
2
\beta_1\neq\beta_2
β1=β2 将使两只差分管的发射结电压不同，基极和集电极电流也就不同，从而管压降不同。
（2）整理图6的仿真数据，并根据共模放大倍数的测试，可以得到如表2所示结果。
表
2
动态参数测试结果
表2\,动态参数测试结果
表2动态参数测试结果
| R 1 R_1 R1、 R 2 R_2 R2/kΩ | R 3 R_3 R3、 R 4 R_4 R4/Ω | β 1 \beta_1 β1、 β 2 \beta_2 β2 | A d A_d Ad | R i R_i Ri/kΩ | R o R_{o} Ro/kΩ | A c A_c Ac |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 10、10 | 50、50 | 150、150 | -99.748 | 60.152 | 20 | 0 |
| 10、10.5 | 50、50 | 150、150 | -102.241 | 60.152 | 20.5 | -0.0481 |
| 10、10 | 49、51 | 150、150 | -99.743 | 60.154 | 20 | 0.0283 |
| 10、10 | 50、50 | 150、140 | -99.724 | 58.160 | 20 | 0.0007 |
结论： 由上表数据可得：两个 R c R_c Rc 阻值有差别和 R w R_w Rw 不在中点将明显影响 A d A_d Ad、 R o R_o Ro 和 A c A_c Ac 的值，而两只管子电流放个大倍数不同将明显影响 A d A_d Ad 和 R i R_i Ri 的值。
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