實驗三 差模小信號放大器設計

2021-02-25 我愛EE

一、實驗目的

1.測量高共模信號中的小差模信號

2.掌握提高運放輸入阻抗的方法 

二、實驗原理

我們以壓力計的前端模擬電路為例，研究如何在內阻大的信號源中提取耦合在高共模電壓中的小差模信號。

圖1是常見的壓力計的模擬前端處理電路。壓力計一般採用惠更斯電橋將壓-阻傳感器的阻值變化變換成電壓的變化。P1是電阻式壓力傳感器，該傳感器的滿量程為100Kg，並按-0.15歐姆/Kg變化，當施加在P1上的重量發生變化時，P1的電阻也發生變化，則VBA兩點間的差模電壓同時也發生變化，當重量從0變化到100kg時，差模電壓的變化範圍是0-20mv，而BA兩點間的共模電壓接近2.5v，對我們來說，有用的是差模電壓，要把這個差模電壓提取出來，要解決的主要問題：

•對這個差模電壓放大50倍

•對共模電壓進行抑制

•差模放大器的輸入阻抗要高，因為電橋的等效內阻高

•對放大的差模電壓進行低通濾波處理

圖1  壓力計模擬前端處理電路

圖2  壓力計模擬前端處理電路輸出仿真結果

圖3  低通濾波電路

三、實驗內容及步驟

1.按照圖1，在麵包板上連接電路，改變可調電阻P1的值（1k-985歐姆），記錄VBA，Vout的直流電壓值（用萬用表DC電壓檔）。

2.按照圖3，在麵包板上連接電路，用示波器測量最終的輸出信號，對比濾波器的輸入、輸出信號。

四、思考題

根據實際測試結果，對比式子

 分析直流電壓值發生偏差的原因，及解決辦法。

附：與差動放大器一樣，儀表放大器也有其顯著的特點，優點在於其輸入阻抗非常高，共模抑制比非常，適合用在信號源阻抗較高的需要抑制共模信號的場合，比如惠更斯通橋，人體信號處理（在醫療信號處理中的模擬信號前段調理中，總是可以看到非常多的儀表放大器）。除此之外，TI通過先進的模擬技術及工藝賦予了其儀表放大器一些新的特點，以INA333為例。


INA333內部結構圖

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