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 $U_{ip}$ 为 $10\text{mV}$ ），测得输出电压峰值为 $U_{op}$，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 $R_2$ 和 $R_3$ 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 $R_1$（ $50\Omega$ ），故其净输入电压$${\dot{U}}_d\approx {\dot{U}}_n\approx \frac{R_1}{R_1+R_2}\cdot {\dot{U}}_i$$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˙n​U˙o​​ ​≈(1+R1​R2​​) ​U˙i​U˙o​​ ​为了更接近实际的 $A_{od}$，在 Multisim 中可直接测试 ${\dot{U}}_n$、${\dot{U}}_p$ 和 ${\dot{U}}_o$，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˙p​U˙o​​ ​实际测试发现 ${\dot{U}}_p$ 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˙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 $C_1$ 使 ${\dot{U}}_o$ 和 ${\dot{U}}_n$ 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 $C_1$ 参数作适当的调整。

五、仿真结果

型号	LF347N	AD380JH	CA0124E	MAX402CPA
${\dot{U}}_n$/μV	-95.578	-9.806	-100.744	-99.453
${\dot{U}}_o$/V	10.500	0.385	2.384	0.83
$A_{od}$/dB	101	92	87	78