实验一-仪器放大器设计与仿真

南昌大学实验报告

学生姓名： 刘 阳 学 号: 58 专业班级： 电子165 实验类型： □验证 □综合 ■设计 □创新 实验日期： 实验成绩：

实验八 仪器放大器设计与仿真

一、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、熟悉仪器放大器的调试功能

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

二、实验原理

下图是由三个集成运放构成的仪器放大器电路。其中，集成运放U2C 组成减法电路，即差值放大器，集成运放U2A 和U2B 各对其相应的信号源组成对称的同相放大器，且645321R R R R R R ===，，。

由于v - →v +，因而加在RG （即R7)两端的电压为，相应通过RG 的电流G l l G R v v i 21-=，由于-i 0，因而

当R 3=R 2=R 时，

对于U2C 而言，U2B 加在反相输入端，U2A 加在同相输入端，利用叠加原理，合成的输出电压： 25

4134o -o o v R R v R R v += 由于R3=R5,R4=R6,因而

仪器放大器的差模电压增益：

因此改变电阻的值可以改变仪器放大器的差值电压增益，此仪器放大器的增益是负的，要使增益为正的，则可在输出时加一个反相器，即可得到增益为正的仪器放大器。

三、实验器材

Multisim 虚拟仪器中的函数发生器、运算放大器、示波器。

四、实验内容

1、采用运算放大器设计并构建一起放大器：

（1）输入信号u i ＝2sinwt(mV)时，要求输出电压信号u o ＝(V)，A vd =200，f=1kHZ ；

（2）输入阻抗要求R i >1M Ω。

2、用虚拟仪器库中关于测试模拟电路仪器，按设计指标进行调试。

主要虚拟仪器中的函数发生器、运算放大器、示波器。

实验方案

实验设计思路：

输入差模信号：

输入差模信

号 设计仪器放大器 由增益设定所有电阻值 用示波器观察输出与输入关系

通过函数信号发生器正负输出端使U2A=1sinwt （mV ）U2B=-1sinwt （mV ），则输入的差模信号Ui=2sinwt （mV ）

3、设计仪器放大器，并由增益设定相关电阻值

由实验原理可知，要使Avf=200，则由公式⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛+=G R R R R A 21-34vf 可令Ω==Ω=====Ω=k 100k 1 ,k 2645321R R R R R R R R G ，

4、实验总原理图：

实验仿真结果

CH1和CH2组成差模输入，CH3为Uo输出。右边为共模信号输出电压

七、误差分析

经过仿真计算得到以下主要数据：

输入差模电压：

Uid=

仪器放大器的输出电压：

Uo1=397mV Uo2=

仪器放大器的差模电压增益：

Avd=≈（误差极小）

K CMR=∞

八、实验心得

通过本实验的学习，不仅让我能够熟练掌握了mutisim软件的操作及仿真流程，通过老师对我的提问，这还增加了我对差模与共模的深刻认识。在做实验前，只是基于理论课上的知识，我对理论课上学的差模与共模还未搞懂，现在做完实验后，知道了它的原理和作用，并且老师的提问，更能让我了解和掌握这方面知识。