差分放大電路利用電路參數(shù)的對稱性和負反饋作用，有效地穩(wěn)定靜態(tài)工作點,，以放大差模信號抑制共模信號為顯著特征,，廣泛應用于直接耦合電路和測量電路的輸入級。但是差分放大電路結(jié)構(gòu)復雜,、分析繁瑣,，特別是其對差模輸入和共模輸入信號有不同的分析方法，難以理解,，因而一直是模擬電子技術(shù)中的難點,。Muhisim作為著名的電路設計與仿真軟件，它不需要真實電路環(huán)境的介入,，具有仿真速度快,、精度高、準確,、形象等優(yōu)點,。因此，Multisim被許多高校引入到電子電路實驗的輔助教學中,，形成虛擬實驗和虛擬實驗室,。通過對實際電子電路的仿真分析，對于縮短設計周期,、節(jié)省設計費用,、提高設計質(zhì)量具有重要意義。
1 Multisim8軟件的特點
Muhisim是加拿大IIT(Interactive Image Tech—nologies) 公司在EWB(Electronics Workbench)基礎 上推出的電子電路仿真設計軟件,，Muhisim現(xiàn)有版本為Muhisim2001,，Muhisim7和較新版本Muhisim8。它具有這樣一些特點：
(1)系統(tǒng)高度集成,，界面直觀,，操作方便。將電路原理圖的創(chuàng)建,、電路的仿真分析和分析結(jié)果的輸出都集成在一起,。采用直觀的圖形界面創(chuàng)建電路：在計算機屏幕上模仿真實驗室的工作臺，繪制電路圖需要的元器件,、電路仿真需要的測試儀器均可直接從屏幕上選取,。操作方法簡單易學。
(2)支持模擬電路,、數(shù)字電路以及模擬／數(shù)字混合電路的設計仿真,。既可以分別對模擬電子系統(tǒng)和數(shù)字電子系統(tǒng)進行仿真，也可以對數(shù)字電路和模擬電路混合在一起的電子系統(tǒng)進行仿真分析,。
(3)電路分析手段完備,，除了可以用多種常用測試儀表(如示波器,、數(shù)字萬用表、波特圖儀等)對電路進行測試以外,，還提供多種電路分析方法,，包括靜態(tài)工作點分析、瞬態(tài)分析,、傅里葉分析等,。
(4)提供多種輸入／輸出接口，可以輸入由PSpice 等其他電路仿真軟件所創(chuàng)建的Spice網(wǎng)表文件,，并自動形成相應的電路原理圖,，也可以把Muhisim環(huán)境下創(chuàng)建的電路原理圖文件輸出給Protel等常見的印刷電路軟件PCB進行印刷電路設計。
2 差分放大電路仿真分析
運行Muhisim 8,，在繪圖編輯器中選擇信號源,、直流電源、三極管,、電阻,，創(chuàng)建雙端輸入雙端輸出差分放大電路(雙入雙出差分放大電路)如圖1所示，標出電路中的結(jié)點編號,。
該次仿真中,，采用虛擬直流電壓源和虛擬晶體管，差分輸入信號采用一對峰值為5 mV,、頻率為1 kHz的 虛擬正弦波信號源,。設置虛擬晶體管的模型參數(shù)BF= 150，RR=300Ω,。
2．1 差模放大性能仿真分析
2．1．1 直流分析
直流分析實際上就是確定靜態(tài)工作點,。選擇Sim-ulate菜單中的Analysis命令，然后選擇Dc OperatingPoint子命令,，分析結(jié)果如圖2所示,。
用靜態(tài)工作點分析方法得VBEQ1=UBEQ2=O．69 V，UCEQ1=UCEQ2=V3一V2Δ8．94 V,，與題中理論計算結(jié)果完全相同,。
2．1．2 差模放大倍數(shù)分析
加差模信號 ui1，ui2,，分別接入電路的左右輸入端,，電阻R1作為輸出負載，則電路的接法屬于雙入雙出,。將四通道示波器XSC1的3個通道分別接在信號源ui1和負載R1兩端,，如圖1所示。運行并雙擊示波器圖標XSC1,，調(diào)整各通道顯示比例,，得差分放大電路的輸入／輸出波形如圖3所示,。
用示波器觀察和測量輸入電壓和輸出電壓值，差模信號單邊電壓V1△一3．597 mV(5 mV／Div),，單邊輸出交流幅值約為170．124 mV(500 mV／Div),，所以雙入雙出差分放大電路的差模放大倍數(shù)AuΔ一170．124／3．597=一47，與單管共射的放大倍數(shù)相同,，即差分放大電路對差模信號具有很強的放大能力。仿真結(jié)果與題中理論計算結(jié)果相同,。
2．2 共模抑制特性仿真分析
2．2．1 共模放大倍數(shù)分析
在圖1中,，將信號源ui2的方向反過來，即加上共模信號,，運行并雙擊示波器圖標XSC1,，調(diào)整A，B通道顯示比例,，可得如圖4所示波形,。
由圖4波形可知，在峰一峰14 mV(有效值為5 mV)的共模信號作用下,，輸出的峰值極小,，峰一峰值為13 mV，因此單邊共模放大倍數(shù)小于1,。且uc1和uc2大小相等,，極性相同。所以,，在參數(shù)對稱且雙端輸出時,，共模放大倍數(shù)等于0，說明差分放大電路對共模信號具有很強的抑制能力,。顯然,，仿真結(jié)果與理論分析結(jié)果一致。
2．2．2 共模抑制比分析
選擇Simulate菜單中的Analysis命令,，然后選擇Transient Analysis子命令,，選擇結(jié)點3，4作為輸出,，單擊Simulate按鈕,；選擇Simulate菜單中的后處理器Postprocessor子命令，在Expression列表框中編輯“V($4)一V($3)”,，然后打開Graph選項卡,，可畫出差分放大電路共模輸入雙端輸出波形，見圖5,?？梢?，波形屬于噪聲信號，且幅值極小,，可忽略不計,。因此，差分放大電路雙端輸出時,，其共模抑制比KCNR趨于無窮大,。如果再將圖1所示的電路中發(fā)射極電阻R2改為恒流源，重復前面步驟,，再分析共模特性,，可得出結(jié)論：具有恒流源的差分放大電路的共模抑制比KCNR更高。
3 結(jié) 語
應用Multisim8軟件對差分放大電路進行仿真分析,，結(jié)果表明仿真與理論分析和計算結(jié)果一致,，應用Multisim進行虛擬電子技術(shù)實驗可以十分方便快捷地獲取實驗數(shù)據(jù)，突破了在傳統(tǒng)實驗中硬件設備條件的限制,，大大提高了實驗的深度和廣度,。利用仿真可以使枯燥的電路變得有趣，復雜的波形變得形象生動,，并且不受場地(可以在教室,、宿舍)，不受時間(課內(nèi),、課外)的限制,，通過教師演示和學生動手設計、調(diào)試,，不但可以使學生更好地掌握所學的知識,，同時提高了學生的動手能力、分析問題和解決問題的能力,。