《测控系统与电路》实验指导书.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑《测控系统与电路》实验指导书 《测控系统与电路》测验指导书 - 1 - 电气自动化测验中心 ２０15年3月 测验一 信号放大电路测验 一、测验目的 1．研究由集成运算放大器组成的典型的三运放高共模抑制比放大电路的功能 2．了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题 二、测验原理 集成运算放大器是一种具有电压放大倍数高的直接耦合多级放大电路当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反应电路时，可以生动地实现各种特定的函数关系性应用方面，可以组成反相比例放大器，同相比例放大器，电压跟随器，同相交流放大器，自举组合电路，双运放高共模抑制比放大电路，三运放高共模抑制比放大电路等在非线性应用方面，可以利用它产生正弦波、三角波、方波等信号 本测验仅对集成运放施加线性反应所具有的三运放高共模抑制比放大电路的功能举行分析 1．梦想运算放大器的特性： 在大多数处境下，将运放视为梦想运放，就是将运放的各项技术指标梦想化，得志以下条件（如表1-1所示）的运算放大器称为梦想运放。

梦想运放失调与漂移均为零等 表1-1 开环电压增益 Aud=∞ 输入阻抗 ri=∞ 输出阻抗 ro=0 带宽 fBW=∞ 2．梦想运放性应用时的两个重要特性： （1） 输出电压UO与输入电压之间得志关系式：U0=Aud(U+-U-)，而U0为有限值， 因此，(U+-U-)=0，即U+=U-，称为“虚短” （2）由于ri=∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即称为“虚断”这说 明运放对其前级吸取电流微小 以上两个特性是分析梦想运放应用电路的根本原那么，可简化运放电路的计算 3．三运放高共模抑制比放大电路 三运放高共模抑制比放大电路又称测量放大器、仪表放大器等电路如图1-1所示它的输入阻抗高，易于与各种信号源相匹配,它的输入失调电压和输入失调电流及输入偏置电流小，并且漂移小，稳定性好其共模抑制比大，能适于在大 - 2 - 的共模电压的背景下对微小差值信号举行放大 布局上：主要由两级差分放大器电路构成其中，运放A1，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要求不变处境下，可明显降低对电阻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朴的差分放大电路具有更好的共模抑制才能 在R1=R2=10K，R3=R4=10K，Rf=R5=10K的条件下，图1-1电路的增益为： G=(1+2R1/Rg)(Rf/R3)由公式可见，电路增益的调理可以通过变更Rg阻值实现 概括的计算如下： （1） （2） 由公式（2）得： 将VO1、VO2代入公式（1）中 (3) 将R1=R2，R3=R4，Rf=R5代入公式（3）中 得： - 3 - 由VO结果看出，变更电位器Rg的阻值，那么可以变更对差模信号的放大倍数， 整个放大器对差模信号的增益为G 整个放大器对共模信号的增益为KC KCMRR是A3放大器的共模抑制比 整个放大器的共模抑制比为KCMR 若取R1=R2=10K、R3=R4=10K、Rf=R5=10K、Rg=5K时 那么VO=5（V2-V1） - 4 - V1 VO1 V2 VO2 图1-1 三运放高共模抑制比放大电路 三、测验设备 1．测控电路测验箱 2．虚拟示波器 3．万用表 四、测验内容及步骤 1．测验前的打定工作 熟谙“测控电路测验箱” 熟谙“双踪示波器”的使用方法 熟谙相应的测验单元： “电源单元”、“信号发生单元一”、“信号运算放大和电压对比器”单元 2．三运放高共模抑制比放大电路测验(注：本测验使用的运算放大器为TL081。

) （1）运放调零 在测验箱上找到“信号运算放大和电压对比器”单元，用连接线按图1-2搭建好电路——反相放大电路，留心检查连线，确保无误输入端Ui接地，用万用表测量运放A1的输出端UO，调理本单元的电位器，使运放A1输出为零 同理：对运放A2、A3举行上述调零处理 留神：调零终止后，三个调零电位器不要再旋转 - 5 - — 6 —。