实验十八、测量运放的开环差模放大倍数
一、题目
如图1所示为简易测试集成运放开环差模增益的电路。因集成运放的上限频率很低，开环差模增益很高，故输入为低频正弦小信号（如频率为
10
Hz
10\,\textrm{Hz}
10Hz、峰值
U
i
p
U_{ip}
Uip 为
10
mV
10\,\textrm{mV}
10mV ），测得输出电压峰值为
U
o
p
U_{op}
Uop，即可得开环差模放大倍数。
C
C
C 为耦合电容，故应取值足够大。
图
1
测量集成运放开环差模增益
图1\,\,测量集成运放开环差模增益
图1测量集成运放开环差模增益（1）分析电路中的反馈，说明测量原理，求出开环差模放大倍数的表达式。
（2）在 Multisim 环境下仿真，测试集成运放的开环差模增益。
二、测量原理
（1）图1所示电路中通过 R 2 R_2 R2 和 R 3 R_3 R3 引入了负反馈。当有交流信号输入时，由于集成运放的输入电阻远大于 R 1 R_1 R1（ 50 Ω 50\,Ω 50Ω ），故其净输入电压 U ˙ d ≈ U ˙ n ≈ R 1 R 1 + R 2 ⋅ U ˙ i \dot U_d\approx\dot U_n\approx\frac{R_1}{R_1+R_2}\cdot\dot U_i U˙d≈U˙n≈R1+R2R1⋅U˙i如果能够较准确地测出输出电压，则开环差模增益 A o d ≈ ∣ U ˙ o U ˙ n ∣ ≈ ( 1 + R 2 R 1 ) ∣ U ˙ o U ˙ i ∣ A_{od}\approx\Big|\frac{\dot U_o}{\dot U_n}\Big|\approx\big(1+\frac{R_2}{R_1}\big)\Big|\frac{\dot U_o}{\dot U_i}\Big| Aod≈ U˙nU˙o ≈(1+R1R2) U˙iU˙o 为了更接近实际的 A o d A_{od} Aod，在 Multisim 中可直接测试 U ˙ n \dot U_n U˙n、 U ˙ p \dot U_p U˙p 和 U ˙ o \dot U_o U˙o，得 A o d ≈ ∣ U ˙ o U ˙ n − U ˙ p ∣ A_{od}\approx\Big|\frac{\dot U_o}{\dot U_n-\dot U_p}\Big| Aod≈ U˙n−U˙pU˙o 实际测试发现 U ˙ p \dot U_p U˙p 可忽略不计，因此 A o d ≈ ∣ U ˙ o U ˙ n ∣ A_{od}\approx\Big|\frac{\dot U_o}{\dot U_n}\Big| Aod≈ U˙nU˙o
三、仿真电路
（2）在 Multisim 环境下搭建如图2所示的测试电路。
图
2
测量集成运放的开环差模放大倍数
图2\,\,测量集成运放的开环差模放大倍数
图2测量集成运放的开环差模放大倍数
四、仿真内容
为了测试方便，观察示波器 XSC1，调整
C
1
C_1
C1 使
U
˙
o
\dot U_o
U˙o 和
U
˙
n
\dot U_n
U˙n 为反相，读出它们的峰值，即得开环差模增益。
对于不同型号的集成运放，需对信号源及
C
1
C_1
C1 参数作适当的调整。
五、仿真结果
| 型号 | LF347N | AD380JH | CA0124E | MAX402CPA |
|---|---|---|---|---|
| U ˙ n \dot U_n U˙n/μV | -95.578 | -9.806 | -100.744 | -99.453 |
| U ˙ o \dot U_o U˙o/V | 10.500 | 0.385 | 2.384 | 0.83 |
| A o d A_{od} Aod/dB | 101 | 92 | 87 | 78 |