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1、华中师范的大学 物理科学与技术学院 卓涛璐差分输入毫伏表实验报告一、实验目的：1、熟悉差分输入毫伏表的工作原理。2、掌握差分输入毫伏表的调试方法。二、实验原理:F：11F：4F：5F：7F：13F：8F：P11）放大倍数为表述方便，将原理图最左边5个接口，从上到下依次标号为a、b、c、d、e。向c接口输入电压U.,其余4个借口均视为接地，芯片引脚1 口输出电压为U0，利用运算放大器中虚1 0 短虚断，可以得到等式：u / 2 uu R + Ri=0A = 0 =41R R + Ru u2 R141，i1代入电阻值，可以得到放大倍数为1。同理电压从a、b、d借口输入时的电压放大倍数分别为-100
2、、 -1、100。当输入电压为10mV时，输出端（或TP1端），电压为10mV（A=1 ）或1V （A=100）。（2）差分输入以放大倍数A=1进行说明。信号源的正极连c接口，负极连b接口，正极输入电压为u负极输 入电压为-u, lul=0.5V，输出电压为：u A u + （-A） （-u） 2 AI u I 1（3）共模输入以放大倍数A=1进行说明。信号源的正极连c、b接口，负极接地，正极输入电压为u,输出电 压为：u 二 A - u + （-A） - （u）二 0（4）第一级输入的是正弦波，第二级中由于二极管的作用，使得第二级输出的波形是没有正半周 期的正弦波。第三级又由于电容的作用，使
3、得其输出为直流，且输出的电压值与第一级输入的有 效电压值相等。三、调试步骤：（1）第一级差分放大器：a、 测量计算共模抑制比（A=1，VN=1V f=lkHz； A=100, V【N=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, VlN=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
4、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。四、实验数据：测试内容abcTP2波形 检波器带宽 毫伏表-1.5dB带宽 差分放大器波形实验记录A=l,K=55.24dB;A=100,K=58.77dB A=l,BW=121KHz;A=100,BW=16.2KHz 7.58mV只有下半部分的正弦波fL=
5、1.5Hz,fH=130KHz,Bw=130KHzfL=1.2Hz,fH=87.5KHz,BW=87.5KHz李萨如图形C3 时104常 V0UT2毫伏定标0.7v1V1.5V500HZ0.68050.98861.48772.8%1.14%0.82%1KHZ0.67940.98581.48282.94%1.42%1.15%20KHZ0.66780.967.1.48004.6%3.3%1.33%五、数据分析：(1) 将A=1的共模抑制比Kl=55.24dB与A=100的共模抑制比K2=58.77dB相比较，说明放大倍 数越大，共模抑制比越大。因为放大倍数越大，运放内部的干扰噪声也将被放大的多，从
6、而使差 模输出变大，从而导致共模抑制比增加。(2) 将A=1的带宽BW1=121KHz与A=100的带宽BW2=16.2KHz进行比较，说明，放大倍数越 大，带宽则越小。理论上对于同一个电路而言，增益带宽积是一个常数，也就是说BW1=100*BW2, 然而这里并不符和这个关系，因为干扰并不能被我们所排除。(3) 影响差分输入毫伏表工作频率范围的因素：(a) 芯片内部参数的影响，电路的对称结构。(b) 三级运放各级的增益都对工作频率有影响(c) 负反馈使频带展宽到基本放大电路(1+AF)倍(d) 滤波器的截止频率与RC有关(e) 运算器本身有带宽，有内部参数决定。(4) 为何存在输入失调电压分析
7、：理想情况下，在不加信号源的时候，运放的输出应该为0,但是由于器件受温度等因素的影响， 使输出不为0,这时为了使输出为0,就需要在输入端加信号，使得输出为0。(5) 李萨如图形分析：被测频率的信号与标准频率的信号分别加至示波器的X轴与Y轴输入端，在示波器上形成一个合 成图形。当两者的相位相差90度时，恰好为一个正椭圆(如果又有两者幅度相同则为正圆)；相 位差为0度时，为一条直线。六、实验总结：实验原理图上是分为三级，然而实际的元件上，三级是在同一个芯片上的，因此在实际焊接电路 的时候，要自己先重新布局电路，这时要特别留心不能把各元件之间的连接搞错。在焊接时要特 别注意缺焊，短路。短路一般会注意到，然而缺焊却是不经意间的。一旦缺焊，在测试过程中就 会出现与预期不同的结果，此时需要我们反复比对焊接的电路和电路图，找出问题，并解决。通 过测试，我们也复习巩固了有关差分放大器的模拟电路知识。
