差分輸入毫伏表實驗報告

1、華中師范的大學 物理科學與技術學院 卓濤璐差分輸入毫伏表實驗報告一、實驗目的：1、熟悉差分輸入毫伏表的工作原理。2、掌握差分輸入毫伏表的調試方法。、實驗原理:v1n-r111kr1100kr2100kr121kr31d0kr4100kic1alb84十r556c1147utp1 1r6 20 kr710kd11n4148ic1 tld84v-d21n4148r1356r9200 ktp2r8820 krp1100kc2 104hic1ctu5849_10r1056 tp3(1)放大倍數為表述方便，將原理圖最左邊5個接口，從上到下依次標號為a、b、c、d、e。ui / 2向c接口輸入電壓ui,其

2、余4個借口均視為接地，芯片引腳1 口輸出電壓為uq,利用運算放大器中虛 短虛斷，可以得到等式：w0 _ r4 + r' uj 2/?,代入電阻值，可以得到放大倍數力1。同理電壓從a、b、d借口輸入時的電壓放大倍數分別為-100、 -1、100。當輸入電壓為10mv時，輸出端(或tp1端)，電壓力1 omv (a=l)或iv (a=ioo)。(2)差分輸入以放大倍數a=1進行說明。信號源的正極連c接口，負極連b接口，正極輸入電壓為u,負極輸 入電壓為-u，|u|=0.5v，輸出電壓為:= a w + (a) (z/) = 2a | w |= 1(3)共模輸入以放大倍數a=1進行說明。信號

3、源的正極連c、b接口，負極接地，正極輸入電壓為u，輸出電 壓為：wq = a' u (a) (w) = 0(4)第一級輸入的是正弦波，第二級屮由于二極管的作用，使得第二級輸出的波形是沒有正半周期的正弦波。第三級又巾于電界的作用，使得其輸出為直流，且輸出的電壓值與第一級輸入的有 效電壓值相等。三、調試步驟：(1) 第一級差分放大器：a、測量計算共模抑制比(a=l , vin=1v f=lkhz； a=100, v1n=10mv f=100hz),結果用 db方式表示。對照測試結果，分析不同a時對共模抑制比的影響。b、連接成同相放大器，測量帶寬(a=l , vin=1v； a=100, v

4、in=10mv)c、連接成反相放大器，測量輸入失調電壓(a-100)(2) 精密檢波器。從第一級輸入，第二級精密檢波器tp2輸出：觀察記錄波形。(a=l, v1n=1v , f=lkhz)。改變信號源頻率，同時觀察記錄檢波器帶寬。(3)毫伏表定標。從第一級輸入，第三級濾波器tp3輸出：vin=1v, f=lkhz,誤差小于5%。 測量-1.5db帶寬(a=l)。(4)使用差分放大器，如圖：將電容104和電阻1k串接，并接入信號源，vin=1v ,差分放大 器接在電容vout1兩端，示波器ch1接tp1、ch2接電阻vout上信號，示波器置x-y狀態(tài), 改變信號源頻率，同時觀察記錄實驗情況。測試

5、a容實驗記澩四、實驗數據:aa=l, k=55. 24db;a=100,k=58. 77dbba=l,bw=121khz;a=100,bw=16. 2khztp2波形 檢波器帶寬 毫伏表-1.5db帶寬 差分放大器波形c7.58mv只冇下半部分的正弦波 fl=l. 5iiz, fii=130kiiz, bw=130kiiz fl=l. 2hz, fh=87. 5khz, bw=87. 5khz 李薩如圖形毫伏定標0. 7viv1.5v500iiz0.68050. 98861.48772.8%1. 14%0. 82%1khz0. 67940. 98581.48282. 94%1.42%1. 15

6、%20khz0.6678 0.967. 1.4800 4.6%3.3%1.33%五、數據分析：(1) 將a=1的共模抑制比kl=55.24db與a=1oo的共模抑制比k2=58.77db相比較,說明放大倍 數越大，共模抑制比越大。因為放大倍數越大，運放內部的干擾噪聲也將被放大的多，從而使差 模輸出變大，從而導致共模抑制比增加。(2) 將a=1的帶寬bwl=121khz與a=1oo的帶寬bw2=16.2khz進行比較，說明，放大倍數越 大，帶寬則越小。理論上對于同一個電路而言，增益帶寬積是一個常數，也就是說bwl = 100*bw2, 然而這里并不符和這個關系，因為干擾并不能被我們所排除。(3)

7、 影響差分輸入毫伏表工作頻率范圍的因素：(a) 芯片內部參數的影響，電路的對稱結構。(b) 三級運放各級的增益都對工作頻率有影響(c) 負反饋使頻帶展寬到基本放大電路(1+af)倍(d) 濾波器的截止頻率與rc有關(e) 運算器本身有帶寬，有內部參數決定。(4) 為何存在輸入失調電壓分析：理想情況下，在不加信號源的時候，運放的輸出應該為0,但是由于器件受溫度等因素的影響， 使輸出不為0,這吋為了使輸出為0,就需要在輸入端加信號，使得輸山為0。(5)李薩如圖形分析：被測頻率的信號與標準頻率的信號分別加至示波器的x軸與y軸輸入端，在示波器上形成一個合 成圖形。當兩者的相位相差90度時，恰好為一個正橢圓(如果乂有兩者幅度相同則為正圓)；相 位差為0度吋，為一條直線。六、實驗總結：實驗原理閣上是分為三級，然而實際的元件上，三級是在同一個芯片上的，因此在實際焊接電路 的時候，要自己先重新布局電路，這時要特別留心不能把各元件之間的連接搞錯。在焊接