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测量放大器实验报告

目录摘要 (1)Abstract (2)1. 设计准备 (3)1.1 引言 (3)1.2 Multisim简单介绍 (3)2. 测量放大器原理图设计 (5)2.1 设计任务及要求 (5)2.2 设计原理 (5)2.3 设计方案及实现 (7)2.3.1 方案1及电路图 (7)2.3.2 方案2及电路图 (8)2.3.3 方案3及电路图 (9)2.3.4 方案4及电路图 (9)2.4 比较后选择的方案及合适器件 (13)2.5 部分功能电路 (10)3. 电路的仿真、测量波形及实物图 (13)3.1 电路的仿真 (13)3.2 测量波形 (15)3.2.1输入差模信号 (19)3.2.1输入共模信号 (20)3.3 实物图和调试波形图 (20)3.3.1实物图 (20)3.3.1调试波形图 (21)4. 设计过程的问题和解决办法........................................................................ . (19)4.1 元器件的选择............................................................................................... .194.2 实验发现的问题和解决方法....................................................................... .195. 元器件清单............................................................................................................ .216. 小结........................................................................................................................ .227. 参考文献................................................................................................................ .23摘要测量放大器又称为数据放大器或仪表放大器,常用于热电偶,应变电桥.流量计,生物电测量以及其他有较大共模干扰的支流缓变微弱信号的检测。

测量放大器是一种高增益、直流耦合放大器,它具有差分输入、单端输出、高输入阻抗和高共模抑制比等特点,因此得到广泛的应用。

在工业自动控制等领域中,常需要对远离运放的多路信号进行测量,由于信号远离运放,两者地电位不统一,不可避免地存在长线干扰和传输网络阻抗不对称引入的误差。

为了抑制干扰,运放通常采用差动输入方式。

对测量电路的基本要求是:高输入阻抗, 高共模抑制比, 高增益及宽的增益调节范围。

本次设计通过采用仪用放大器的改造来实现设计一测量放大器,并满足其高输入阻抗和高共模抑制比及高通频带的要求。

关键词:测量放大器,集成运算放大器,数据放大器,高共模抑制比,高通频带,低噪声AbstractAmplifier is an important component of electronic systems to understand and master the amplifier for the learning and application of electronic systems of great help. Signal detection amplifier circuit there are many types of real systems are often used in measurement amplifiers and isolation amplifiers.Signal detection amplifier circuit there are many types of real systems are often used in measurement amplifiers and isolation amplifiers.Instrumentation Amplifier is also known as data amplifiers or instrumentation amplifiers, commonly used in thermocouples, strain bridge. Flowmeters, bio-electrical measurements, and other tributaries of a larger common-mode interference in weak signal detection of slow changes.Instrumentation Amplifier is a high-gain, DC-coupled amplifiers, it has a differential input, single-ended output, high input impedance and high common-mode rejection ratio and other characteristics, it is widely used.In the industrial automation and other areas, often far from the op amp need for multi-channel signals are measured, because the signal away from the op amp, the two ground potential are not unified, there is inevitably long-term interference and transmission network impedance asymmetry introduced error. In order to suppress interference, commonly used op amp differential input mode. The basic requirements of the measuring circuit are: high input impedance, high common-mode rejection ratio, high gain and wide gain adjustment range.The design through the use of instrumentation amplifier designed to achieve the transformation of a measuring amplifier and its regulated power supply used, and to meet their high input impedance and high common-mode rejection ratio and high-pass band requirements.Key words: measurement amplifier, integrated operational amplifiers, data amplifier, high common-mode rejection ratio, high-pass band, low-noise1. 设计准备1.1 引言在工业自动控制等领域中,常需要对远离运放的多路信号进行测量,由于信号远离运放,两者地电位不统一,不可避免地存在长线干扰和传输网络阻抗不对称引人的误差。

为了抑制干扰,运放通常采用差动输人方式。

对测量电路的基本要求是:高输人阻抗, 高共模抑制比, 高增益及宽的增益调节范围。

本次设计通过采用仪用放大器的改造来实现设计一测量放大器及其所用的稳压电源,并满足其高输入阻抗和高共模抑制比及高通频带的要求.。

1.2 Multisim简单介绍Multisim是加拿大图像交互技术公司(Interactive Image Technoligics 简称IIT公司)推出的以Windows为基础的仿真工具,适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。

它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式,具有丰富的仿真分析能力。

工程师们可以使用Multisim交互式地搭建电路原理图,并对电路行为进行仿真。

Multisim提炼了SPICE仿真的复杂内容,这样工程师无需懂得深入的SPICE技术就可以很快地进行捕获、仿真和分析新的设计,这也使其更适合电子学教育。

通过Multisim和虚拟仪器技术,PCB设计工程师和电子学教育工作者可以完成从理论到原理图捕获与仿真再到原型设计和测试这样一个完整的综合设计流程。

图1 Multisim登陆画面2.测量放大器原理图设计2.1 设计任务及要求1.基本功能:(1)差模电压放大倍数A VD=1~500,可手动调节;(2)最大输出电压为± 10V,非线性误差< 0.5%;(3)在输入共模电压+7.5V~-7.5V范围内,共模抑制比K CMR >105 ;(4)在A VD=500时,输出端噪声电压的峰-峰值小于1V;(5)通频带0~10Hz ;(6)直流电压放大器的差模输入电阻≥2MW。

2.扩展功能:(1)提高差模电压放大倍数至A VD=1000,同时减小输出端噪声电压。

(2)在满足基本要求(1)中对输出端噪声电压和共模抑制比要求的条件下,将通频带展宽为0~100Hz以上。

(3)提高电路的共模抑制比。

(4)差模电压放大倍数A VD可预置并显示,预置范围1~1000,步距为1,同时应满足基本要求(1)中对共模抑制比和噪声电压的要求。

2.2 设计原理放大器是电子系统的重要组成部分,了解和掌握放大器对于学习和应用电子系统有很大的帮助。

信号检测中的放大电路有很多种类型,实际系统中常采用的有测量放大器和隔离放大器。

测量放大器又称为数据放大器或仪表放大器,常用于热电偶,应变电桥,流量计,生物电测量以及其他有较大共模干扰的支流缓变微弱信号的检测。

测量放大器是一种高增益、直流耦合放大器,它具有差分输入、单端输出、高输入阻抗和高共模抑制比等特点,因此得到广泛的应用。

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