实验十一基于multisim的仪器放大器设计

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1、£=□—►—H_1_41■1■学生姓名:实验类型:南昌大学实验报告Ki仪表放大器典型结构学号：专业班级：□验证口综合■设计口创新实验日期：实验成绩：实验H■—基于mu11isim的仪器放大器设计实验目的1.掌握仪器放大器的设计方法；2.理解仪器放大器对共模信号的抑制能力；3.掌握仪器放大器的调试方法；4.掌握虚拟仪器库中关于测试模拟电路仪器的使用方法，如示波器、信号发生器等虚拟仪器的使用；实验原理仪表放大器电路的典型结构如右图所示。它主要由两级差分放大器电路构成。其屮，运放Al，A2为同相差分输入方式，同相输入可以大幅度提高电路的输入

2、阻抗，减小电路对微弱输入信号的衰减；差分输入可以使电路只对差模信号放大，而对共模输入信号只起跟随作用，使得送到后级的差模信号与共模信号的幅值之比(即共模抑制比CMRR)得到提高。这样在以运放A3为核心部件组成的差分放大电路中，在CMRR要求不变情况下，可明品降低对电阻R3和R4,Rf和R5的精度匹配要求，从而使仪表放大器电路比简单的差分放大电路具有更好的共模抑制能力。在R1=R2，R3=R4,Rf=R5的条件下，图1电路的增益为：G=(l+2Rl/Rg)(Rf/R3)«由公式可见，电路增益的调节可以通过改变Rg阻值实现。实验器材741

3、三片、电阻8只、万用表、示波器、函数信号发生器等实验内容1.采用运算放大器设计并构建一仪器放大器，指标如下:(1).输入信号％=2mv时，要求输出电压信号^=0.4V,人z尸200,f=lkHz;(2)要求输入阻抗尺〉1A/Q;(3)共模抑制比的测量；2.用虚拟仪器库屮关于测试模拟电路仪器，按设计指标进行调试。实验步骤1.计算，由尸/二〜/代(1+2/?71//?4)=200确定各电阻阻值(R=/?门或Rf2);1.按下图一和图二连接好电路图并设置各个元件的参数；1.打开仿真开关，调节输入电压函数发生器的正、负端分别接"/2和Ui｝，

4、使得输入的共模信号为零；2.调节示波器使波形能在示波器上显示，记录万用表的示数。实验总结1.仪器放大器设计输入差模仿真结果如下图AVd=UoIUi=399.932mv/2mv=199.702;2.测量共模抑制比的仿真结果如下图="o/A=1.537uv/lmv=0.001537Kcmr=1/A/cI=129929.733dB图三仪器放大器仿真结果Multimeter-XMMl^jXMM1VCmVXFG1&IO4-Set...Functiongenerator-XFGlWaveformsSignaloptionsFrequency:D

5、utycyde:Amplitude:Offset:1kHz50%1.4145mVp0VMultimeter-XMM2

6、23,

7、Setrise/Falltime1.537uVCommonT)HRM'、厂vSet...VCC22R3AAAr50kQCH12mVCH2500mVMSms四共模抑制比测量仿真电路ReadyMPos:OsMEASURECH2CycRMS4QQmVCH1Min•1.41mVCH1NoneCH1NoneCH1NoneCHl/X).05fV图五仪器放大器波形图1.通过木次软件仿真使我对运算放大器、差分电路、反馈电路有了

8、进一步的了解，而在仪器放大器屮我更进一步的理解了其放大的特点：•高共模抑制比共模抑制比(CMRR)则是差模增益(Ad)与共模増益(Ac)之比；仪表放大器具有很高的共模抑制比，CMRR典型值为70〜100dB以上，KCMR=/AvcdB.•高输入阻抗要求仪表放大器必须具有极高的输入阻抗，仪表放大器的同相和反相输入端的阻抗都很高而且相互十分平衡.