一種典型的差分放大電路設(shè)計(jì)與測(cè)試

作者：時(shí)間：2011-01-11 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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表3 不同頻率信號(hào)的衰減情況

不同頻率信號(hào)的衰減情況

3 差分放大電路測(cè)試

以直流耦合放大電路為例簡(jiǎn)要說(shuō)明測(cè)試方法和步驟， 測(cè)試框圖如圖4 所示。差分輸入電壓由YOKOGAWACA100 系列小型校驗(yàn)儀產(chǎn)生，差分輸出電壓由四位半精度的VC9806 + 系列數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量得出。注意，為了使運(yùn)放工作在線性放大區(qū)，需要給運(yùn)放提供適當(dāng)?shù)钠秒妷篬 8]。表4 所示為CA100 輸出不同電壓時(shí)VC9806+ 的測(cè)試結(jié)果，結(jié)果表明直流耦合放大電路的差分比例放大倍數(shù)約為21。

直流信號(hào)放大測(cè)試框圖
直流耦合通道交流信號(hào)測(cè)試框圖

在直流電壓上疊加交流信號(hào)，測(cè)試交流信號(hào)放大、差分濾波器的設(shè)計(jì)是否正確。測(cè)試框圖如圖5 所示。輸入信號(hào)由Fluke282 多信道信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生，輸出信號(hào)由Tek DPO 4054 示波器測(cè)量得出。由于Fluke 282 信號(hào)發(fā)生器的輸出直流偏置電壓受輸出交流信號(hào)幅值的影響，當(dāng)交流信號(hào)的幅值越小時(shí)，直流偏置電壓越低，此時(shí)，運(yùn)放共模抑制比很低，而且可能超出運(yùn)放共模輸入電壓范圍。因此，采用如下方法：Fluke 282 輸出兩路同相位正弦波信號(hào)，信道1 信號(hào)加在a 端，參數(shù)設(shè)置為1000 mVpp ，10 Hz， 2.50 V 偏置電壓，0° 主模式；信道2 信號(hào)加在b 端，參數(shù)設(shè)置為900 mVpp ，10 Hz，2.50 V 偏置電壓，0° 從模式。示波器測(cè)量結(jié)果如表5 所示, 其中CH1、CH2、CH3 、CH4 分別測(cè)量TP1、TP2、TP7 、TP8 處交流信號(hào)峰峰值電壓和相位，設(shè)置CH1 相位為0°。

表5 直流耦合通道交流信號(hào)測(cè)試結(jié)果

直流耦合通道交流信號(hào)測(cè)試結(jié)果

由表5 可知，VTP1=980.0 mV，VTP2=880.9 mV, 帶入式(5) 和式(6) ，可得VTP7 =1971 mV，VTP8 =-100.1 mV，其中VTP1、VTP2、VTP7、VTP8的值均為矢量值。表5 所示峰峰值測(cè)量結(jié)果表明交流信號(hào)的放大是正確的。

表6 所示為不同頻率時(shí)，a、b、TP1、TP2 處測(cè)試結(jié)果，結(jié)果顯示通過(guò)差分濾波，實(shí)際信號(hào)衰減稍大于理論值，這是由信號(hào)發(fā)生器輸出阻抗及電路板寄生電容引起的。

表6 不同頻率時(shí)a、b、TP1、TP2 處測(cè)量結(jié)果
不同頻率時(shí)a、b、TP1、TP2 處測(cè)量結(jié)果

不同頻率時(shí)a、b、TP1、TP2 處測(cè)量結(jié)果

交流耦合差分放大電路測(cè)試方法與交流信號(hào)測(cè)試方法相似，但是，由于電阻容差、運(yùn)放輸入偏置電流、失調(diào)電壓及隔直電容漏電流等因素的影響，差分輸出端存在一定直流電壓差，這與仿真的結(jié)果是不同的。

該差分放大電路可以看成兩路單端同相放大電路的合成。但是，差分放大電路放大差分信號(hào)，抑制共模信號(hào)；兩路輸出信號(hào)之間存在相位差。因此，采用單端探頭測(cè)量差分放大電路時(shí)，需要同時(shí)考慮信號(hào)的幅值和相位，以便計(jì)算和分析。

使用雙運(yùn)放搭成的具有儀表放大器輸入結(jié)構(gòu)的差分輸入差分輸出放大電路能有效抑制電路溫度漂移、零點(diǎn)漂移和共模噪聲。在沒(méi)有差分探頭時(shí)，使用單端探頭對(duì)差分放大電路進(jìn)行測(cè)試，并計(jì)算輸入通道信號(hào)失量差和輸出通道信號(hào)矢量差來(lái)驗(yàn)證差分信號(hào)的放大，具有較好的實(shí)用價(jià)值。