南昌大学实验报告
学生姓名：罗 族 学 号: 6103413001 专业班级： 生医131班
实验类型： □ 验证 □ 综合 □ 设计 □ 创新 实验日期： 实验成绩：
十一基于Multisim的仪器放大器设计
一、实验目的
1、掌握仪器放大器的设计方法；
2、理解仪器放大器对共模信号的抑制能力；
3、熟悉仪器放大器的调试方法；
4、掌握虚拟仪器库中关于测试模拟电路仪器的使用方法，如示波器、毫伏表、信号发生器等虚拟仪器的使用。
二 、实验原理
仪表放大器是一种具有差分输入和相对参考端单端输出的闭环增益组件，具有差分输入和相对参考端的单端输出。与运算放大器不同之处是运算放大器的闭环增益是由反相输入端与输出端之间连接的外部电阻决定，而仪表放大器则使用与输入端隔离的内部反馈电阻网络。仪表放大器的 2 个差分输入端施加输入信号，其增益即可由内部预置，也可由用户通过引脚内部设置或者通过与输入信号隔离的外部增益电阻预置。如图1所示，其中，集成运放U3组成差值放大器集成运放U1、U2组成对称的同相放大器，且
R1=R2=R，R3=R5，R4=R6。此时，仪器放大器的差模电压增益Avf=-R4/R3(1+2R/RG)。
仪器放大器的共模抑制比主要取决于第一级集成运放U1、U2的对称性和各电路电阻的匹配精度。如果U1、U2对称，且各电阻值得匹配误差为+0.001%，则仪器放大器的共模抑制比可达到100dB以上。
由于采用了对称的同相放大器，因而仪器放大器两端具有相同的输入电阻，且其值可达到几百MΩ以上。
三、实验仪器与设备
Multisim虚拟仪器库中的函数发生器、毫伏表、示波器、集成运放、电阻等。
四、实验内容
1、采用运算放大器设计并构建一仪器放大器，具体指标为：
（1） 输入信号Ui=2mV时，要求输出电压信号Uo=0.4V，Avd=200，f=1KHz；
（2） 输入阻抗Ri>1MΩ。
2、用虚拟仪器库中关于测试模拟电路仪器，按设计指标进行调试。
3、测量所构建放大器的共模抑制比。
4.自拟实验步骤，记录实验数据并进行整理分析。
五、实验步骤
差模输入：①计算,由Avd=Avf=-R4/R3(1+2R/RG)=200确定各电阻阻值；
②按图2接好电路；
③打开仿真开关，调节函数发生器使万用表1示数为1mv；
④调节示波器使输入输出波形都能很好显示；
共模输入：①按下图4连接好电路，重复上面步骤的②③④。
六、实验结果及数据分析
1、设计好的仪器放大器仿真结果如下图3
差模输入：Ui1=1mv,Ui2=-1mv
Avd=Uo/Ui=Uo/(Ui1-Ui2)=400/2=200
2、测量共模抑制比的仿真结果如下图5
Avc=Uo/Ui=1uv/1mv=0.001
KCMR=[ Avd/Avc]=200÷0.001=200000dB
图2 放大器设计电路
图3 差模结果
图4共模输入
图4 测量共模抑制比仿真结果
七、实验总结
通过这次实验加强了对仪器放大器的了解及设计方法，了解了仪器放大器具有高共模抑制比、高输入阻抗等特性，熟悉仪器放大器的调试方法，理解了仪器放大器对共模信号的抑制能力。
第二篇：仪器放大器实验报告
南昌大学实验报告
学生姓名：段博 学 号： 6100212256 班级： 电气I类126
实验类型：□ 验证 □ 综合 ■ 设计 □ 创新 实验日期：2013/12/28 实验成绩：
实验一：仪器放大器设计与仿真
一． 实验目的
1．掌握仪器放大器的设计方法
2．理解仪器放大器对共模信号的抑制能力
3．熟悉仪器放大器的调试方法
4．掌握虚拟仪器库中关于测试模拟电路仪器的使用方法，如示波器、毫伏表信号发生器等虚拟仪器的使用
二． 实验原理
仪器放大器是用来放大差值信号的高精度放大器，它具有很大的共模抑制比，极高的输入电阻，且其增益能在大范围内可调。仪器放大器原理图如下所示：
仪器放大器由三个集成运放构成。其中，U3构成减法电路，即差值放大器，U1、U2各对其相应的信号源组成对称的同相放大器，且R1=R2，R3=R5，R4=R6。 令R1=R2=R时，则
Vo2—Vo1=（1+2R/Rg）（Vi2—Vi1）
U3是标准加权减法器，Vo1、Vo2是其输入信号，其相应输出电压
Vo=—（R6/R5）Vo2+R4/（R3+R4）Vo1（1+R6/R5）
由于R3=R5=R4=R6=R，因而
Vo=Vo1—Vo2=（1+2R/Rg）（Vi1—Vi2）
仪器放大器的差值电压增益
Avf=Vo/（Vi1—Vi2）=1+2R/Rg
因此改变电阻的值可以改变仪器放大器的差值电压增益，此仪器放大器的增益是正的。
三． 实验内容
1．按照上述原理图构成仪器放大器，具体指标为：
（1）当输入信号Ui＝2sinwt(mV)时，输出电压信号Uo＝0.4sinwt(mV)，Avf=200，f=1kHz
（2）输入阻抗要求Ri>1MΩ
2．用虚拟仪器库中关于测试模拟电路仪器，按设计指标进行调试。
3．记录数据并进行整理分析
四．实验步骤
按下图连好电路，并设置函数信号发生器，输出正弦，频率为1kHz，幅度为2mV；用示波器观察波形变化
其中Avf=1+2R/Rg≈200，输入的为差模信号2mV符合实验要求
五．实验结果
如图示波器CH1、CH2、CH3分别是Vi1、Vi2、Vo， 由图可知输出Vo=0.4sinwt（V）， 且和Vi1同相
六．实验心得体会
从这次实验中我学会了multisim的基本操作方法，理解了仪器放大器的原理，而且通过仿真实验更加熟悉了一些常见电路元件的功能