哈工大模电自主设计实验

电子学自主设计实验仪用放大器电路的研究二零一二年六月仪用放大器电路的研究实验目的1、了解仪表放大器与运算放大器的性能区别2、掌握仪表放大器的电路结构及设计方法3、掌握仪表放大器的测试方法实验原理仪表放大器时一种高增益放大器，其具有差分输入、单端输出、高输入阻抗及高共模抑制比等特点。仪表放大器采用运算放大器构成，但在性能上与运算放大器有很大的差异。其电路构成主要分为两类：第一类由单运算放大器〔例如集成运放LM324〕组合而成，设计出不同的仪表放大器电路，第二类以单片集成芯片〔例如：INA128〕为核心。本实验主要研究由单运放组合而成的仪用放大器。其电路根本组成结构如下列图所示：利用上图推导仪用放大器的差模电压放大倍数:在第一级电路中，V1,V2分别加到A1和A2的同向端，R1和两个R2组成的反应网络，引入了负反应，两运放A1、A2的两输入端形成虚短和虚断由求差电路关系可得V0故有：A实验仪器名称及型号直流稳压电源数字示波器电子技术试验箱及实验箱子版LM324芯片实验内容本实验过程中主要利用以上设计出的仪表放大器测量如下性能：1、电压增益测量：从信号源输入正弦波，改变输入信号幅度或频率，用示波器监视输出波形；2、通频带的测量：在保持输入电压不变的情况下，测量当电压放大倍数变为中频带的0.707倍时的频率大小；2、最大不失真电压的测量：测量输出波形不失真情况下的最大输入电压，及此时输出电压的大小。实验电路图如下列图所示：电压增益测量按电路图连接电路。输入一幅值一定的正弦信号，并用示波器通道分别检测输入信号与输出信号。记录Ui和UUi=50mVUo=-0.782VAud=UoAudAud,=(1+2*通频带的测量保持输入信号幅值与1中相同，增大信号频率至放大倍数变为中频带的0.707倍。记录此时的输入信号频率：Audh=0.707×15.6=11.03Uoh=f0通频带为：0~249kHz最大不失真电压的测量保持输入信号频率与1中相同，增大信号幅度至输出波形出现非线性失真。记录此时的输入、输出电压的大小：Uih=480Uoh最大不失真输入电压：480mV最大不失真输出电压：7.4V心得体会仪用放大器性能分析：仪表放大器采用运算放大器构成，但在性能上与运算放大器有较大的差异。仪用放大器由3个运算放大器排成两级：一个由两运放组成的前置放大器，后面为一个差分放大器。前置放大器提供高输入阻抗、低噪声和增益。差分放大器抑制共模噪声，而且能在需要时提供一定的附加增益。由三运算放大器构成的仪表放大器具有以下特点：输入缓冲电路增加了输入阻抗，差分电压按1+2*R1实验误差来源：1、信号源输出电压太小导致示波器波形不稳定产生误差；2、信号源的频率在实验时产生波动，不稳定产生的误差3、实验器件实际值与标称值不同引起的误差实验心得：1、对于集成运放运算电路实验，在做实验前先进行软件仿真了解其根本特性是很有必要的。这使得自己在自己动手实践时对实验结果有一定的预期。不仅可以提高实验效率，也可以有效减小实验失误；2、在做基于运放的实验时，接线要小心谨慎，特别是对于偏置电压的接入，一定要判断清楚恒压源的正负极性才能接入。一旦接反很容易烧掉运放；3、此实验中正确使用