实验三前置放大器的设计与应用

实验三前置放大器的设计与应用 一、实验目的（1）了解前置放大器的基本特性；（2）掌握前置放大器的指标和测试方法；（3）了解阻抗匹配、偏置电路设计及共模信号抑制的常用方法。二、实验仪器及器件（1）双踪示波器；（2）直流稳压电源；（3）函数信号发生器；（4）数字万用表；（5）UA741.

三、预习要求 (1) 根据提供的附件材料理解与前置放大器相关的一些概念，复习函数信号发生器、数字示波器等仪器的使用方法。 (2) 学会阅读IC的英文数据手册，理解运放各主要指标特性的含义。 (3) 复习运放进行线性放大的相关理论知识，能对输入电阻、输出电阻、共模抑制比CMRR及增益进行计算。

四、实验原理 1、调零前置放大器中差分电路部分对电阻平衡性要求很高，为了克服电阻不对称，在差分电路部分用到了可调电阻。当前置放大器的二个输入端短接到地时，通过调节可调电阻让前置放大器输出为0，一方面保证电路对称性，一方面有效抑制共模信号。

2、前置放大器特点 一个前置放大器（IA）是一个满足下列技术要求的差分放大器：（a)极高的共模和差模输入阻抗；（b）很低的输出阻抗；（c)精确和稳定的增益，一般在1v/v-1000v/v;(d)极高的共模抑制比。经过适当的加工，差分放大器能满意地做成满足上面最后三项技术要求。然而，由于它的差模和共模输入电阻都是有限的而不能满足第一个要求；这样一般就有负载而降低二个输入电压，随之CMRR也会下降。在这个放大器的前面设置二个高输入阻抗的缓冲器可以消除这些缺陷。差分放大电路电压跟随器，提高输入阻抗

OA1和OA2构成常称之为输入级或第一级，而OA3构造输出级或第二级。依据输入电压约束条件，跨在上的电压是;依据输入电流约束条件，流过电阻与流过为同一个电流。 3、前置放大器相关参数 OA3是一个差分放大器，因此有：这表明总增益是第一级和第二级增益和的乘积。因为增益取决于外部电阻的比值，所以利用合适质量的电阻增益可以做得很精确。由于OA1和OA2工作在同相结构，它们的闭环输入电阻极高。同样，OA3的闭环输出电阻也很低。最后，通过适当调节第二级电阻中的一个都能使CMRR达到最大。将上面两个式子结合在一起给出：

五、基础实验内容及要求 1、理解差模信号与共模信号的概念通过调节RV2来改变电桥平衡，实验中通过调节RV2来测量A、B两点的共模电压和差模电压。

五、基础实验内容及要求 2、直流信号差模输入测试操作步骤： (1) 调零。断开电桥部分，即A、B二点不接电桥，然后把A、B二点短接至地点，用万用表观测OUT端的直流电压，调节可调电位器RV3，使得该点电压输出为0 (2)将A、B两点从地点断开后，分别接到电桥的Va、Vb两点，调节RV2导致电桥不平衡。调节RV2，用万用表测试A、B点的输入电压和输出信号电压Vod（OUT端对地电压）的直流电压。测量RV2位于3个不同位置时的Va、Vb、Vod，分别将测量结果填入表2中。表2 直流信号差模输入测试

五、基础实验内容及要求 3、交流信号差模输入测试将下图中给电桥供电的12V换成频率为1K,峰峰值为1V正弦信号，通过调节可调电阻RV2，改变Va值（≈5mV）。用示波器测量RV2位于3个不同位置时的Va、Vb、Vod的峰峰值，分别将测量结果填入表3中。

五、基础实验内容及要求 表3 交流信号差模输入测试

五、基础实验内容及要求 4、交流信号差模单入单出测试（补充测试内容）在第3测试内容的基础上（即电桥供电的12V换成频率为1K,峰峰值为1V正弦信号），断开电源与信号源，将断开B点与电桥的连接，然后将B点接至地点，构成单入单出放大器，将通过调节可调电阻RV2改变Va值（模仿话筒语音输入信号）。用示波器测量RV2位于3个不同位置时的Va、Vod的峰峰值，分别将测量结果填入表4中。

五、基础实验内容及要求 表4 交流信号差模单入单出测试（补充测试内容）

仿真结果

六、扩展实验内容及要求 （1）利用专用仪表放大器AD623放大5KHz的差分信号。 ①双电源供电：VCC+接+5V，VSS-接-5V。将图3.3中产生的差分信号接信号输入端 IN+、IN-。 ②调节RV2，记录现象。在波形无失真时用示波器测量输入、输出电压，计算增益。 ③单电源供电：VCC+接+5V，VSS-接地。 ④调节RV2，记录现象。在波形无失真时用示波器测量输入、输出电压，计算增益。

六、扩展实验内容及要求 （2）利用专用仪表放大器AD623作语音前置放大。电路图如下图所示，在AD623的输入端2、3脚接上一个小喇叭或小耳机，对着喇叭说话，用示波器测量6脚OUT的波形。调节RW1及RW2，记录波形如何变化。另外可在OUT端及AGND端接上喇叭，可以听声音效果。专用仪表放大器AD623作语音前置放大电路

七、电路调试及注意事项 (1)注意供电电源的范围，注意正负电源一定要共地线。 (2)分立运放构成典型仪表放大器电路中元器件较多，特别要注意各处电阻不要连错。要学会多用万用表检测各点的电压来判断故障所在。 (3)示波器测量AD623的输出时是相对AGND进行。

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