實驗十一、基于Multisim的儀器放大器設計實驗報告

南昌大學實驗報告學生姓名：羅族學號:6103413001專業(yè)班級：生醫(yī)131班實驗類型：□驗證□綜合□設計□創(chuàng)新實驗日期：實驗成績：十一基于Multisim的儀器放大器設計一、實驗目的1、掌握儀器放大器的設計方法；2、理解儀器放大器對共模信號的抑制能力；3、熟悉儀器放大器的調試方法；4、掌握虛擬儀器庫中關于測試模擬電路儀器的使用方法，如示波器、毫伏表、信號發(fā)生器等虛擬儀器的使用。二、實驗原理儀表放大器是一種具有差分輸入和相對參考端單端輸出的閉環(huán)增益組件，具有差分輸入和相對參考端的單端輸出。與運算放大器不同之處是運算放大器的閉環(huán)增益是由反相輸入端與輸出端之間連接的外部電阻決定，而儀表放大器則使用與輸入端隔離的內部反饋電阻網(wǎng)絡。儀表放大器的2個差分輸入端施加輸入信號，其增益即可由內部預置，也可由用戶通過引腳內部設置或者通過與輸入信號隔離的外部增益電阻預置。如圖1所示，其中，集成運放U3組成差值放大器集成運放U1、U2組成對稱的同相放大器，且R1=R2=R，R3=R5，R4=R6。此時，儀器放大器的差模電壓增益Avf=-R4/R3(1+2R/RG)。儀器放大器的共模抑制比主要取決于第一級集成運放U1、U2的對稱性和各電路電阻的匹配精度。如果U1、U2對稱，且各電阻值得匹配誤差為+0.001%，則儀器放大器的共模抑制比可達到100dB以上。由于采用了對稱的同相放大器，因而儀器放大器兩端具有相同的輸入電阻，且其值可達到幾百MΩ以上。三、實驗儀器與設備Multisim虛擬儀器庫中的函數(shù)發(fā)生器、毫伏表、示波器、集成運放、電阻等。四、實驗內容1、采用運算放大器設計并構建一儀器放大器，具體指標為：（1）輸入信號Ui=2mV時，要求輸出電壓信號Uo=0.4V，Avd=200，f=1KHz；（2）輸入阻抗Ri>1MΩ。2、用虛擬儀器庫中關于測試模擬電路儀器，按設計指標進行調試。3、測量所構建放大器的共模抑制比。4.自擬實驗步驟，記錄實驗數(shù)據(jù)并進行整理分析。五、實驗步驟差模輸入：①計算,由Avd=Avf=-R4/R3(1+2R/RG)=200確定各電阻阻值；②按圖2接好電路；③打開仿真開關，調節(jié)函數(shù)發(fā)生器使萬用表1示數(shù)為1mv；④調節(jié)示波器使輸入輸出波形都能很好顯示；共模輸入：①按下圖4連接好電路，重復上面步驟的②③④。六、實驗結果及數(shù)據(jù)分析1、設計好的儀器放大器仿真結果如下圖3差模輸入：Ui1=1mv,Ui2=-1mvAvd=Uo/Ui=Uo/(Ui1-Ui2)=400/2=2002、測量共模抑制比的仿真結果如下圖5Avc=Uo/Ui=1uv/1mv=0.001KCMR=[Avd/Avc]=200÷0.001=200000dB圖2放大器設計電路圖3差模結果圖4共模輸入圖4測量共模抑制比仿真結果七、實驗總結通過這次實驗加強了對儀器放大器的