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 $10\text{Hz}$、峰值 UipU_{ip}Uip​ 为 $10\text{mV}$ ），测得输出电压峰值为 UopU_{op}Uop​，即可得开环差模放大倍数。
$C$ 为耦合电容，故应取值足够大。

$$图1测量集成运放开环差模增益$$（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 R2R_2R2​ 和 R3R_3R3​ 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 R1R_1R1​（ $50\Omega$ ），故其净输入电压U˙d≈U˙n≈R1R1+R2⋅U˙i\\dot U_d\\approx\\dot U_n\\approx\\frac{R_1}{R_1+R_2}\\cdot\\dot U_iU˙d​≈U˙n​≈R1​+R2​R1​​⋅U˙i​如果能够较准确地测出输出电压，则开环差模增益Aod≈∣U˙oU˙n∣≈(1+R2R1)∣U˙oU˙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˙n​U˙o​​​≈(1+R1​R2​​)​U˙i​U˙o​​​为了更接近实际的 AodA_{od}Aod​，在 Multisim 中可直接测试 U˙n\\dot U_nU˙n​、U˙p\\dot U_pU˙p​ 和 U˙o\\dot U_oU˙o​，得Aod≈∣U˙oU˙n−U˙p∣A_{od}\\approx\\Big|\\frac{\\dot U_o}{\\dot U_n-\\dot U_p}\\Big|Aod​≈​U˙n​−U˙p​U˙o​​​实际测试发现 U˙p\\dot U_pU˙p​ 可忽略不计，因此 Aod≈∣U˙oU˙n∣A_{od}\\approx\\Big|\\frac{\\dot U_o}{\\dot U_n}\\Big|Aod​≈​U˙n​U˙o​​​

三、仿真电路

（2）在 Multisim 环境下搭建如图2所示的测试电路。

$$图2测量集成运放的开环差模放大倍数$$

四、仿真内容

为了测试方便，观察示波器 XSC1，调整 C1C_1C1​ 使 U˙o\\dot U_oU˙o​ 和 U˙n\\dot U_nU˙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 C1C_1C1​ 参数作适当的调整。

五、仿真结果