《差分输出毫伏表》doc版.doc

差分输入毫伏表实验报告122136241、 实验目的1、熟悉各种电子元件，认识元件的主要参数，读英文版的芯片资料2、练习焊接技术与安装；学会分析电路原理3、学习差分输入毫伏表的调试方法4、理解差分放大电路，同相、反相放大器，检波器，滤波器等基本电路二、实验原理1、实验电路图（1）TL084芯片引脚图（2）实验原理图2. 实验电路分析 第一级为差分放大器，输入信号接成右图所示时，构成差分输入，当输入相同信号可测试共模放大倍数，当输入不同信号可测试差模放大倍数（或输入相同信号但相位180度）。 反相电路按图接法 同相放大电路 第二级精密检波器：用普通检波二极管作检波器时，由于其正向伏安特性不是线性的，因此在小信号下，检波失真相当严重。另外，二极管的正向压降随温度而变，所以检波器的特性也受温度影响。用运算放大器构成的精密检波器，能克服普通二极管的缺陷，得到与理想二极管接近的检波性能。而且检波器的等效内阻及温度敏感性也比普通检波器好得多。 如图所示：当Usr为负时，经放大器反相，Usc0，D2截止，D1导通。D1的导通为放大器提供了深度负反馈，因此，放大器的反相输入端2为虚地点，检波器从虚地点经过R2输出信号。所以Usc=0。当Usr为正时，Usc0，所以D1截止，只要Usc达到-0.7V，D2就导通，这时，可把D2的正向压降UD看成是放大器的输出失调电压，因此电路相当于反相输入的比例放大器，其传输特性为Usc=-(R2/R1)Usr=-Usr。综上所述，上图的传输特性为Usc=0(Usr0)。由于运放的开环增益Gol很高，因此，当输入信号为正时，只要UsrUD/Gol，就会使D2导通，而且D2一旦导通，放大器就处于深度的闭环状态，非线性失真非常小，从小信号开始，输入和输出之间就是具有良好的线性关系。它的死区电压非常小，等于二极管的正向压降UD的1/Gol倍。设D2导通时检波器的反馈系数为F，则这种精密检波器的内阻和温度系数为普通检波器的1/(GolF)倍，当R2R1时，检波器还兼有电压放大作用，可将信号放大R2/R1倍。 第三级低通滤波器三、实验内容及分析按要求完成下列内容：注意工作电压+/-12V。（1）第一级差分放大器：a、测量计算共模抑制比（A=1 ，VIN=1V f=1kHz；A=100，VIN=10mV f=100Hz），结果用dB方式表示。对照测试结果，分析不同A时对共模抑制比的影响。 b、连接成同相放大器，测量带宽（A=1 ，VIN=1V； A=100，VIN=10mV） c、连接成反相放大器，测量输入失调电压（A=-100）（2） 精密检波器。从第一级输入，第二级精密检波器TP2输出： 观察记录波形。（A=1，VIN=1V ，f=1kHz）。改变信号源频率，同时观察记录检波器带宽。（3）毫伏表定标。从第一级输入，第三级滤波器TP3输出：VIN=1V， f=1kHz，误差小于5%。测量-1.5dB带宽（A=1）。（4）使用差分放大器，如图：将电容104和电阻1K 串接，并接入信号源，VIN=1V ，差分放大器接在电容VOUT1两端，示波器CH1接TP1、CH2接电阻VOUT上信号，示波器置X-Y状态，改变信号源频率，同时观察记录实验情况。（5）制作时注意工艺。实验数据：项目序号测试的电路测试内容测试仪器实验记录第一部分1第一级差分电路以及第一级与第二级构成的精密检波电路a示波器A=1,K=34.6; A=100,K=64.2;b万用表A=1,fL=1.3Hz,fH=955KHz,BW=955kHz A=100,fL=1.4Hz,fH=37kHz,BW=37KHz c 记录TP2波形示波器交流毫伏表 记录检波器的带宽 fL = Hz fH = Hz BW = Hz 第二部分2毫伏表定标和差分放大器的相位情况记录观察记录差分放大器的实验情况示波器测量毫伏表的-1.5dB带宽示波器交流毫伏表 fL = Hz fH = Hz BW = Hz 李沙育波形： 实验分析： 1、将A=1和 A=100的共模抑制比进行比较,说明原因。 A=1,K=34.6; A=100,K=64.2；说明放大倍数越大，共模抑制比就越大。放大倍数越大，就对运放内部干扰参数放大的越多，导致差模放大倍数增加，最后共模抑制比增加。 差模信号电压放大倍数Aud越大，共模信号电压放大倍数Auc越小，则CMRR越大。此时差分放大电路抑制共模信号的能力越强，放大器的性能越好。当差动放大电路完全对称时，共模信号电压放大倍数Auc=0，则共模抑制比CCMR，这是理想情况，实际上电路完全对称是不存在的，共模抑制比也不可能趋于无穷大。差分放大器影响共模抑制比的因素 电路对称性电路的对称性决定了被放大后的信号残存共模干扰的幅度，电路对称性越差，其共模抑制比就越小，抑制共模信号（干扰）的能力也就越差。 电路本身的线性工作范围实际的电路其线性范围不是无限大的，当共模信号超出了电路线性范围时，即使正常信号也不能被正常放大，更谈不上共模抑制能力。实际电路的线性工作范围都小于其工作电压，这也就是为什么对共模抑制要求较高的设备前端电路也采用较高工作电压的原因。 2、分析影响差分输入的毫伏表工作频率范围的原因。（1） 芯片内部参数的影响，电路的对称性（2） 三级运放共同决定，多级放大电路，增益等于各级增益之和（dB）,而带宽会减小。（3） 负反馈使频带展宽到基本放大电路的（1+AF)倍。（4） 滤波器截止频率与RC有关。（5） 运算放大器本身有带宽，其内部参数决定。 3、“李沙育图形”，即“李萨如图形”，就是将被测频率的信号和频率已知的标准信号分别加至示波器的Y轴输入端和x轴输入端，在示波器显示屏上将出现一个合成图形，这个图形就是李沙育图形。李沙育图形随两个输入信号的频率、相位、幅度不同，所呈现的波形也不同。当两个信号相位差为90时，合成图形为正椭圆，(是否应为“当两个信号频率相同时，合成图形为正椭圆，此时振幅相同，合成图形为圆，相位差为零，合成图形为直线。”（已经labview编程测试）)此时若两个信号的振幅相同的话，合成图形为圆；当两个信号相位差为0时，合成图形为直线，此时若两个信号振幅相同则为与x轴成45的直线。四、实验总结 通过本次实验了解有运放构成的基本电路，对差分电路，滤波器，检波器电路有了基本认识。实验中学习了电路的测试方法，例如接成基本电路的方法，对地线的处理，测量带宽，失调电压，共模抑制比，李沙育图形等。很多知识在课本上都找得到，都是细节，需要我们积累经验。首先要保证焊接没问题，刚开始自己TP1始终波形不对，自己感觉这么简单的电路应该没问题，后来经过助教老师逐点测试波形，还是自己没有把TP1焊接上，教会了我