实验十八、测量运放的开环差模放大倍数

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一、题目

如图1所示为简易测试集成运放开环差模增益的电路。因集成运放的上限频率很低,开环差模增益很高,故输入为低频正弦小信号(如频率为 10   Hz 10\,\textrm{Hz} 10Hz、峰值 U i p U_{ip} Uip 10   mV 10\,\textrm{mV} 10mV ),测得输出电压峰值为 U o p U_{op} Uop,即可得开环差模放大倍数。
C C C 为耦合电容,故应取值足够大。

运算放大器开环增益测试,模电Multisim实验,硬件工程,嵌入式硬件 图 1    测量集成运放开环差模增益 图1\,\,测量集成运放开环差模增益 1测量集成运放开环差模增益(1)分析电路中的反馈,说明测量原理,求出开环差模放大倍数的表达式。
(2)在 Multisim 环境下仿真,测试集成运放的开环差模增益。

二、测量原理

(1)图1所示电路中通过 R 2 R_2 R2 R 3 R_3 R3 引入了负反馈。当有交流信号输入时,由于集成运放的输入电阻远大于 R 1 R_1 R1 50   Ω 50\,Ω 50Ω ),故其净输入电压 U ˙ d ≈ U ˙ n ≈ R 1 R 1 + R 2 ⋅ U ˙ i \dot U_d\approx\dot U_n\approx\frac{R_1}{R_1+R_2}\cdot\dot U_i U˙dU˙nR1+R2R1U˙i如果能够较准确地测出输出电压,则开环差模增益 A o d ≈ ∣ U ˙ o U ˙ n ∣ ≈ ( 1 + R 2 R 1 ) ∣ U ˙ o U ˙ i ∣ A_{od}\approx\Big|\frac{\dot U_o}{\dot U_n}\Big|\approx\big(1+\frac{R_2}{R_1}\big)\Big|\frac{\dot U_o}{\dot U_i}\Big| Aod U˙nU˙o (1+R1R2) U˙iU˙o 为了更接近实际的 A o d A_{od} Aod,在 Multisim 中可直接测试 U ˙ n \dot U_n U˙n U ˙ p \dot U_p U˙p U ˙ o \dot U_o U˙o,得 A o d ≈ ∣ U ˙ o U ˙ n − U ˙ p ∣ A_{od}\approx\Big|\frac{\dot U_o}{\dot U_n-\dot U_p}\Big| Aod U˙nU˙pU˙o 实际测试发现 U ˙ p \dot U_p U˙p 可忽略不计,因此 A o d ≈ ∣ U ˙ o U ˙ n ∣ A_{od}\approx\Big|\frac{\dot U_o}{\dot U_n}\Big| Aod U˙nU˙o

三、仿真电路

(2)在 Multisim 环境下搭建如图2所示的测试电路。

运算放大器开环增益测试,模电Multisim实验,硬件工程,嵌入式硬件
图 2    测量集成运放的开环差模放大倍数 图2\,\,测量集成运放的开环差模放大倍数 2测量集成运放的开环差模放大倍数

四、仿真内容

为了测试方便,观察示波器 XSC1,调整 C 1 C_1 C1 使 U ˙ o \dot U_o U˙o U ˙ n \dot U_n U˙n 为反相,读出它们的峰值,即得开环差模增益。
对于不同型号的集成运放,需对信号源及 C 1 C_1 C1 参数作适当的调整。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-596343.html

五、仿真结果

型号 LF347N AD380JH CA0124E MAX402CPA
U ˙ n \dot U_n U˙n/μV -95.578 -9.806 -100.744 -99.453
U ˙ o \dot U_o U˙o/V 10.500 0.385 2.384 0.83
A o d A_{od} Aod/dB 101 92 87 78

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