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昨天给放大器输出端加了低通滤波,截止频率为800Hz,输出噪声大大降低,在几十µV以内。但出现一个问题,本放大电路是一个差分放大电路,当用信号发生器一电压直接输出加到差分放大器时,放大器的放大倍数约为0.5045,而当通过电阻分压并把信号发生器输出负端接到放大器电路地上时,放大倍数却变成了0.5051,感到很奇怪。
一些实验测量数据:
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输出端电压 Vo |
输入端电压(V2-V1) |
放大倍数 Vo/(V2-V1) |
平均放大倍数 |
不滤波(不接地) |
1.6565 |
3.2789 |
0.5052 |
0.505142 |
1.4116 |
2.7946 |
0.505117 |
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1.18620 |
2.3484 |
0.50511 |
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不滤波(接地) |
3.2722 |
1.6511 |
0.504584 |
0.50454 |
1.4058 |
2.7867 |
0.504468 |
||
1.17736 |
2.3334 |
0.504568 |
||
滤波(不接地) |
1.6590 |
3.2844 |
0.505115 |
0.505095 |
1.4176 |
2.8068 |
0.505059 |
||
1.1760 |
2.3282 |
0.505111 |
||
滤波(接地) |
1.6593 |
3.2886 |
0.504561 |
0.504554 |
1.4200 |
2.8144 |
0.504548 |
||
1.18686 |
2.3523 |
0.504553 |
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滤波(直接接) |
2.0215 |
4.002 |
0.505122 |
0.505121 |
1.5117 |
2.9927 |
0.505129 |
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1.01058 |
2.0007 |
0.505113 |
从表中数据可以看出,因为测量误差使得有一定不准确性,但总体趋势还是表现出来了,滤波对放大电路没什么影响,但接地与不接地(接地带来的问题是使V1和V2都是大于0的,而不接地时V1为负V2为正)放大倍数有所变化。这是实际在板电路测试出来的结果,因为存在两种情况,一种是不接地,一种是接地,使得两种情况的校准不一致,一种情况校准出来的系数不适合另一种情况。
这个问题想了两天也没有找出是什么问题导致的,由于直接测输入端V1和V2的电压差,信号源内阻应该不是影响因素,放大器输出偏移也不会产生这样的结果,后续电路因素排除。不知道是哪里出了问题。
在《Op Amp Applications》中看到关于差分放大器的介绍,差分放大电路存在一些问题,首先从两端看进去输入阻抗不等,这会影响放大器的CMR性能。其次是CMR主要由匹配电阻的匹配程度决定,与运放无关。由于在选电阻时没有仔细考虑这个问题,只是用了理论值的电阻,没有手工匹配,这个可能影响了电路的CMR性能。因为任何两个信号都可以分解成共模信号和差模信号,当两个电压都是大于0时其共模信号更大,可能给放大器性能带来影响,这个因素也可能是对于共模噪声干扰抑制不佳导致输出噪声较大。
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