南昌大学实验报告
学生姓名： 学 号: 专业班级： 实验类型： □ 验证 □ 综合设计 □ 创新 实验日期： 实验成绩：
实验十一 基于multisim 的仪器放大器设计
实验目的
1.掌握仪器放大器的设计方法；
2.理解仪器放大器对共模信号的抑制能力；
3.掌握仪器放大器的调试方法；
4.掌握虚拟仪器库中关于测试模拟电路仪器的使用方法，如示波器、信号发生器等虚拟仪器的使用；
实验原理
仪表放大器电路的典型结构如右图所
示。

它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 要求不变情况下，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单的差分放大电路具有更好的共模抑制能力。

在R1=R2，R3=R4，Rf=R5的条件下，图1电路的增益为：G=(1+2R1/Rg)(Rf/R3)。

由公式可见，电路增益的调节可以通过改变Rg 阻值实现。

实验器材
741三片、电阻8只、万用表、示波器、函数信号发生器等
实验内容
1.采用运算放大器设计并构建一仪器放大器，指标如下：
（1）.输入信号i u =2mv 时，要求输出电压信号o u =0.4V ，Vd A =200，f=1kHz;
（2）要求输入阻抗Ω>M R i 1;
（3）共模抑制比的测量；
2.用虚拟仪器库中关于测试模拟电路仪器，按设计指标进行调试。

实验步骤
1.计算,由Vd A =vf A =-)/21(/4113R R R R f f +=200确定各电阻阻值(R=1f R 或2f R )；
2.按下图一和图二连接好电路图并设置各个元件的参数；
3.打开仿真开关，调节输入电压mV U i 1=，函数发生器的正、负端分别接2i U 和1i U ，使得输入的共模信号为零；
4.调节示波器使波形能在示波器上显示，记录万用表的示数。

实验总结
1.仪器放大器设计输入差模仿真结果如下图 i Vd U U A /0==399.932mv/2mv=199.702;
2.测量共模抑制比的仿真结果如下图
i Vc U U A /0==1.537uv/1mv=0.001537
|/|VC Vd CMR A A K ==129929.733dB
图一 仪器放大器电路设计
图二 共模抑制比测量电路
图三仪器放大器仿真结果
图四共模抑制比测量仿真电路
图五 仪器放大器波形图
3.通过本次软件仿真使我对运算放大器、差分电路、反馈电路有了进一步的了解，而在仪器放大器中我更进一步的理解了其放大的特点：
● 高共模抑制比
共模抑制比(CMRR) 则是差模增益( A d) 与共模增益( Ac) 之比 ;仪表放大器具有很高的共模抑制比，CMRR 典型值为 70～100 dB 以上，|/|VC Vd CMR A A K dB 。

● 高输入阻抗
要求仪表放大器必须具有极高的输入阻抗，仪表放大器的同相和反相输入端的阻抗都很高而且相互十分平衡.。