差分输入毫伏表实验报告

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。、实验原理:v1n-r111kr1100kr2100kr121kr31d0kr4100kic1alb84十r556c1147utp1 1r6 20 kr710kd11n4148ic1 tld84v-d21n4148r1356r9200 ktp2r8820 krp1100kc2 104hic1ctu5849_10r1056 tp3(1)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。ui / 2向c接口输入电压ui,其

2、余4个借口均视为接地，芯片引脚1 口输出电压为uq,利用运算放大器中虚 短虚断，可以得到等式：w0 _ r4 + r' uj 2/?,代入电阻值，可以得到放大倍数力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、 -1、100。当输入电压为10mv时，输出端(或tp1端)，电压力1 omv (a=l)或iv (a=ioo)。(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，|u|=0.5v，输出电压为:= a w + (a) (z/) = 2a | w |= 1(3)共模输入以放大倍数a=1进行说明。信号

3、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：wq = a' u (a) (w) = 0(4)第一级输入的是正弦波，第二级屮由于二极管的作用，使得第二级输出的波形是没有正半周期的正弦波。第三级又巾于电界的作用，使得其输出为直流，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=l , vin=1v f=lkhz； a=100, v1n=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=l , vin=1v； a=100, v

4、in=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=l, v1n=1v , f=lkhz)。改变信号源频率，同时观察记录检波器带宽。(3)毫伏表定标。从第一级输入，第三级滤波器tp3输出：vin=1v, f=lkhz,误差小于5%。 测量-1.5db带宽(a=l)。(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。测试

5、a容实验记泶四、实验数据:aa=l, k=55. 24db;a=100,k=58. 77dbba=l,bw=121khz;a=100,bw=16. 2khztp2波形 检波器带宽 毫伏表-1.5db带宽 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 李萨如图形毫伏定标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、数据分析：(1) 将a=1的共模抑制比kl=55.24db与a=1oo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bwl=121khz与a=1oo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bwl = 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)

7、 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：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,这吋为了使输出为0,就需要在输入端加信号，使得输山为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(如果乂有两者幅度相同则为正圆)；相 位差为0度吋，为一条直线。六、实验总结：实验原理阁上是分为三级，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