实验一 放大器噪声测试实验

实验一 放大器噪声测试实验

一、实验目的

1.熟悉低噪声放大器的基本特性及其各个指标； 2.掌握仪器噪声对前置放大器的要求；

二、预习要求

1．课前预习本实验习题，熟悉实验内容，掌握频率特性的测量原理和测量方法。

2．按实验电路图中给定元器件参数，估算出静态工作点、电压放大倍数。

3．根据实验习题和实验要求来设计实验数据表格，供实验时记录数据用。

三、实验设备

模拟电路实验箱、双踪示波器、信号发生器、稳压电源、万用表

四、实验原理

放大器是仪器模拟电路中的重要功能单元，其主要作用是为传感器输出的微弱信号提供电压增益，以适应后续滤波和A/D转换对信号电平的要求。作为重要的模拟部件，放大器的失真度、频率响应范围、幅值响应动态范围是决定整个系统相关特性的重要因素。由于在实际应用中，对放大器的失真度、频率响应范围、幅值响应动态范围的概念比较混淆，在此给出以下定义。

失真度：又称为非线性失真（NLD：None Linear Distortion），是指放大器输入一单一频率的正弦信号时，其输出信号中谐波频率成分的总和与基波成分的比值。

频率响应范围：又称为通频带（BW：Band Width），是指放大器的放大倍数在高频和低频段分别下降到其标准放大倍数（中频段）的0.707倍时的频率范围。

放大器噪声：又称为本底噪声（Base Noise），是指放大器在没有信号输入（放大器入口接地）时，由于放大电路内部噪声源的存在，放大器仍有输出信号，该信号即为放大器的本底噪声。把放大器电路输出端测得的噪声有

效值VON除以该电路的增益K，即得到放大器的等效输入噪声VIN

VIN?VON/K

幅值响应动态范围：又简称为动态范围（DR：Dynamic Range），是指放大器在其规定的失真度和频率响应范围内其最大输出信号幅值与其最大本底噪声信号幅值的比值，该值通常用分贝形式给出，即

DR?20logVsV （dB） n这里，Vs为失真度规定范围以内的最大输出信号电压幅值；Vn为最大本底噪声信号电压幅值。考虑到放大器的额定输入信号幅值VImax=Vs/K ，放大器的动态范围又可表示为

DR?20logVImaxV IN从上面的定义可以看出，放大器的动态范围是关于放大器的综合性能指标，它是在失真度和频率响应范围规定下的一个重要指标。显然，不失真输出信号的幅值越大、放大器的本底噪声越小，其动态范围越大。对于一个具体的放大器而言，其不失真输出信号的幅值主要取决于放大

器的工作电压、静态工作点设置和所使用的器件的性能；其本底噪声则主要取决于器件本身的特性和静态工作点的设置情况。一般情况下，具有100dB以内动态范围的放大器比较容易实现，而对于超过100dB动态范围的放大器，需要考虑采用特殊的器件和电路形式。

五、实验内容

（一）、反向放大器指标测试

3R10 10K V3Rin 10 10K - 3RA 3R12 Vo

10 3K 10K + 图1-1 反向放大器电路

1.放大器本底噪声测试

连接电路如图1-1，输入端接地，用万用表测量无输入信号时，输出信号电压 。

2.频率响应范围测试

如图1-1所示，输入30Hz的正弦波信号，使输出为2V，改变输入信号的频率，记录使输出信号幅值下降为原来的0.707倍时上限频率 ,下限频率 ，计算通频带（频率响应范围） 。

3.动态范围测试

在通频带内，加入输入信号，用万用表测量不失真的输出信号最大幅值 ，计算动态范围(幅值响应范围) 。

2.频率响应范围测试

如图1-2所示，输入30Hz的正弦波信号，使输出为2V，改变输入信号的频率，记录使输出信号幅值下降为原来的0.707倍时上限频率 ,下限频率 ，计算通频带（频率响应范围） 。

3.动态范围测试

在通频带内，加入输入信号，用万用表测量不失真的输出信号最大幅值 ，计算动态范围(幅值响应范围) 。

（三）、测量差动放大器共模抑制比

图1-3 差动放大器原理图

电路如图1-3所示。 1.测量静态工作点 （1）调零

（二）、同向放大器指标测试 Vin 3R10 10K 3R10 10K 3R10 10K 图1-2 同向放大器电路

1.放大器本底噪声测试

连接电路如图1-2，输入端接地，用万用表测量无输入信号时，输出信号电压 。

+ A - 3R12 5K Vo

将输入端短路并接地，接通直流电源，调节电位器RP3，使输出电压V0=0。

（2）测量静态工作点

测量V1、V2、 V3、 各极对地电压填入下表中。 表1 对地VC 电压 1 测量值（V） VC2 VC3 Vb1 Vb2 Vb3 Ve1 Ve2 Ve3 +12V Vin Rp13 Vin1 Vc1 2R2 2R2 Vc2 Vcc V0 2Rp Vi 3R1 2V1 2V2 2R4 2R6 Vin2 2V3 2R5 2R7 Vee -12V

2.测量差模电压放大倍数

在输入端加入直流电压信号Vid=?0.1V，按表2要求测量并记录，又测量数据算出当单端和双端输出的电压放大倍数。注意先调好直流信号的OUT1和OUT2 ，使其分别为+0.1V和-0.1V ，再接入Vi1和Vi2。

3.测量共模电压放大倍数

将输入端b1、b2短接，接到信号源的输入端，信号源另一端接地，直流信号分先后接OUT1 和OUT2 ，分别测量并填入表2。由测量数据算出单端和双端输出的电压

放大倍数，进一步计算共模抑制比：

表2

输入差模输入

信号

+0.1V 测量值（V） 计算值

Ad2 Ad双 VC1 VC2 V0双 Ad1

-0.1V

输入共模输入

信号

+0.1V 测量值（V） 计算值

Ad双 VC1 VC2 V0双 Ad1 Ad2

-0.1V

CMMRR?Ad Ac计算共模抑制比为 。

六、注意事项

1.检查电路连接是否正确之后再接通电源 2.使用的所有设别必修共地.

七、实验报告

整理实验数据，初步分析数据的正确性，详细说明实验原理。