本帖最后由 weiwst 于 2012-2-4 20:45 编辑
仪表放大器实验
我的问题简单说就是，波形在U1A和U1D构成的差分电路输出Vo1、Vo2处失真。请各位高手与前辈指点与批评……
为了说明问题，详细公布自己的思路与实验记录。学模电就是不能怕麻烦与辛苦啊。我用的是一个LM324构成仪表放大器，电路图是书上常见的。阻值是自己选取的，要输入1KHZ,50mV(峰峰值)，输出1KHZ,15V(峰峰值)，放大倍数为300倍。电源电压选为±12V，增加了失调补偿调整部分。仿真电路如下图。
仿真时失调与偏置很小，如下图。
以上都是理论，实际电路中，失调很大（失调也放大了）。我参考的资料是科学出版社《运算放大器原理与应用》蔡锦福编著。
33、34页
反相放大调零，34页 正相放大器的调零，15、35页差动放大器的调零，47页共模抑制比的测试方法，106页差动放大器的增益调整。
实际测试时没有差模信号源，用信号发生器加反相器（放大1倍的反相比例放大）构成差分信号源。
实际电路原理图：
电路设计时，插针孔的大小没有设计好。还有一些检测点没有加好。
实验过程与记录1. 示波器CH1与CH2同时接信号发生器时
说明两个通道不一致。
2.CH1接VS1，CH2接VS2，使波形的有效值相同（与上图数值相同）。
3.CH1接信号源10mVp-p，CH2接Vo。
放大倍数为1.82V/(10mv*2)=91。
4.CH1接信号源为20mVp-p时，CH2接Vo。波形失真。
5.CH1接信号源为20mVp-p（VS1）时，CH2接VS2。
6. CH1接信号源为20mVp-p（VS1）时，CH2接VS2。CH2反相后。
7. CH1接信号源为20mVp-p（VS1）时，CH2接VS2。CH2反相后。A+B即差模信号40mv左右。
8. CH1接信号源为20mVp-p（VS1）时，CH2接VS2。CH2反相后。A-B即共模信号4.4mv左右。
9. 信号源为20mVp-p时，CH1接LM324的1脚（Vo1）时，CH2接LM324的14脚（Vo2）。
结合第4，说明波形在Vo1和Vo2已经失真了。为什么会这样呢？会不会是因为失调的原因？测直流偏置量和失调大小。
10.VS1和VS2与地短接后。CH1接Vo。示波器没设置好，有触发电平。但直流偏置有700多mv。
11.调整RW3使失调尽可能小，最小为559mv。
12.调整RW5，失调变化范围不大。
13.CH1接1脚（Vo1）,CH2接14脚（Vo2）。
14. CH1接1脚（Vo1）,CH2接14脚（Vo2）。A-B即差模信号为-30.8mv左右。
15. CH1接1脚（Vo1）,CH2接14脚（Vo2）。A+B即共模信号为0mv左右。
16.为了使Vo的失调尽可能小，采用加大调整量。将R16=100欧换成470欧。补偿量为±12*（470/470+6200）≈±846mv。CH1接1脚（Vo1）不变，CH2接Vo，调整后Vo最小偏置如图所示。（我认为应该看有效值-235uv，不应该看峰峰值，应该对吧。）
17.信号输入端短接后，重新测，1脚接CH1（Vo1），14脚接CH2（Vo2）。可以看出调整后面的失调对中间的影响不大。
18. 1脚接CH1（Vo1），14脚接CH2（Vo2）。A-B即差模信号为-32.4mv左右。
19. 1脚接CH1（Vo1），14脚接CH2（Vo2）。A+B即共模信号为0mv左右。
20.CH1接Vo，CH2接VS1（10mVp-p）。放大倍数为3.28/(10*2)=164倍。
21. CH1接Vo，CH2接VS1（20mVp-p）。放大倍数为6.56/(20*2)=164倍。
22.CH1接VS1(10mVp-p)，CH2接VS2。
23. CH1接VS1(10mVp-p)，CH2接VS2。A-B即差模信号为12mv左右。
24. CH1接VS1(10mVp-p)，CH2接VS2。A+B即共模信号为6mv左右。
25. 信号源为10mVp-p，1脚接CH1（Vo1），14脚接CH2（Vo2）。波形还算正常，就是波形上下不太对称。
26. 信号源为30mVp-p，1脚接CH1（Vo1），14脚接CH2（Vo2）。波形失真。
27. 信号源为30mVp-p，1脚接CH1（Vo1），14脚接CH2（Vo2）。CH2反相后，CH1与CH2波形完全重合。
28. 信号源为700mVp-p，1脚接CH1（Vo1），14脚接CH2（Vo2）。波形有些失真。不知为什么？
29. 信号源为700mVp-p，1脚接CH1（Vo1），14脚接CH2（Vo2）。CH2反相后，CH1与CH2波形完全重合。
30. 信号源为700mVp-p，14脚接CH2（Vo2）不变，CH1接Vo。可以看出±12V时LM324的输出最大为22.8Vp-p。
31. 信号源为70mVp-p，14脚接CH2（Vo2）不变，CH1接Vo。Vo与Vo2同相且失真地点基本相同。结合前面的可以确定从中间两个运放开始失真。但也可能是构成的差分信号不够好（从第22----25可以看出）。
32.改变信号发生器的输出信号，小于30mVp-p基本不失真，大于30mVp-p开始明显失真。信号源为30mVp-p，1脚接CH1（Vo1），14脚接CH2（Vo2）。A-B即差模信号为460mv左右。
33. 信号源为30mVp-p，1脚接CH1（Vo1），14脚接CH2（Vo2）。A+B即共模信号为0mv左右。
34. 信号源为10mVp-p， CH1接Vo，14脚接CH2（Vo2）。Vo与Vo2同相，放大倍数为3.12/(10*2)=156倍。
35.调节RW2使放大倍数为300倍，10*2*300=6V。实验时调为12V左右，即600倍（没有分清幅度与振幅，幅度应该是峰峰值）。与第34比较，Vo已经明显失真。
信号源为10mVp-p时，VS1和VS2并没有失真，10mVp-p时第2；20mVp-p时第5-8可以看出。
现在可以知道在U1A,U1D开始失真，但也不能排除差分信号不够好的因素。那么，到底是什么原因呢？怎么解决呢？
（题外话：上传太麻烦了，本来已经写好了word文档，图片却不能显示。不知怎么上传，问别人也不会。只能自己摸索，试各种不同的浏览器。。。不支持bmp格式，还要转换格式，太不容易了。不过，总是会了！）
刚才电路仿真了一下，仿真总是理想的。
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