测控电路实验指导书.docx
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测控电路实验指导书
山东建筑大学实验报告
(含实验指导)
课程名称:
学生姓名:
所在院系:
专业:
指导教师:
实验一比例求和运算电路
一.实验目的
1.掌握用集成运算放大器组成比例,求和电路的特点及功能。
2.学会上述电路的测试和分析方法。
二.实验仪器
1.数字万用表
2.示波器
3.信号发生器
三.预习要求
1.计算表1.1中地Vo和Af
2.估算表1.3的理论值。
3.估算表1.4、1.5中的理论值。
4.计算表1.6中的Vo值
5.计算表1.7中的Vo值。
四.实验内容
1、电压跟随器
图1.1电压跟随器
实验电路如图1.1所示。
按表1.1内容实验并测量记录。
表1.1
Vi(V)
-2
-0.5
0
+0.5
1
V0(V)
Rl=∞
Rl=5K1
2、反相比例放大器
图1.2反相比例放大器
实验电路如图1.2所示。
(1)按表1.2内容实验并测量记录。
表1.2
直流输入电压Vi(mv)
30
100
300
1000
3000
输出电压V0
理论估算(mv)
实测值(mv)
误差
(2)按表1.3要求实验并测量记录。
表1.3
测试条件
理论估算
实测值
△U0
RL开路,直流输入信号UI由0变为800mV
△UAB
△UR2
△UR1
△UOL
UI=800mV
RL由开路变为5K1
(3)自行设计实验方法和步骤测试图1.2电路的上限截至频率。
3、同相比例放大器电路如图1.3所示
图1.3同相比例放大器
按表1.3实验测量并记录。
表1.4
直流输入电压Vi(mv)
30
100
300
1000
输出
电压V0
理论值(mv)
实测值(mv)
误差
表1.5
测试条件
理论估算
实测值
△U0
RL开路,直流输入信号UI由0变为800mV
△UAB
△UR2
△UR1
△UOL
UI=800mV
RL由开路变为5K1
(2)测出电路的上限截至频率。
4、反相求和放大电路。
图1.4反相求和放大电路
实验电路如图1.4所示。
按表1.6内容进行实验测量,并与预习计算比较。
表1.6
Vi1(V)
0.3
—0.3
Vi2(V)
0.2
0.2
V0(V)
5双端输入求和放大电路(减法电路)
图1.5双端输入求和放大电路
实验电路为图1.5所示。
表1.7
Vi1(V)
1
2
0.2
Vi2(V)
0.5
0.8
—0.2
Vo(V)
按表1.7要求实验并测量记录。
五.实验报告
1.总结本实验中5种运算电路的特点及功能。
2.分析理论计算与实验结果误差的原因。
实验二积分与微分电路
一、实验目的
1、掌握使用集成运算放大器构成积分微分电路的方法。
2、了解积分微分电路的特点及性能。
二、实验仪器
1、模拟电子实验箱
2、双踪示波器
3、数字式万用表
三、预习要求
1、分析图2.1电路,若输入正弦波,Vo与Vi相位差是多少?
当输入信号为100Hz有效值为2V
2、分析图2.2电路,若输入正弦波,Vo与Vi相位差多少?
当输入信号为160Hz幅值为1V时,
3、列出计算公式,画好记录表格。
四、实验内容
1.积分电路
实验电路如图2.1所示。
图2.1积分电路
(1)取Vi=01V,断开开关K(开关K用一连线代替,拔出连线一端作为断开。
)用示波器观察Vo变化。
(2)测量饱和输出电压及有效积分时间。
(3)将图2.1中积分电容改为0.1u,在积分电容两端并接100K电阻,Vi分别输入频率为lOOHz幅值为±1V(Vp-p=2V)的正弦波信号,观察和比较Vi和Vo的幅值大小及相位关系,并记录波形。
(4)改变信号频率为1KHz,观察Vi与Vo的相位、幅值关系。
2、微分电路
实验电路如图2.2所示。
图2.2微分电路
(1)输入正弦波信号,f=160Hz有效值为1V,用示波器观察Vi与Vo波形并测量输出电压。
(2)改变正弦波频率为20~400Hz,观察Vi与Vo的相位、幅值变化情况并记录。
(3)输入方波,f=200Hz,V=±5V,用示波器观察Vo波形,按上述步骤重复实验步骤重复实验。
3、积分——微分电路:
实验电路如图2.3所示。
图2.3积分——微分电路
(1)在Vi输入f=200Hz,V=±6V的正弦波信号,用示波器观察Vi和Vo的波形并记录。
(2)将f改为500Hz,重复上述实验。
五、实验报告
1、整理实验中的数据及波形。
2、分析实验结果与理论计算的误差原因。
七、思考题:
1、总结积分、微分电路的特点。
2、若增大积分时间常数,应如何调整电路?
实验三有源滤波器
一、实验目的
1、熟悉有源滤波器构成及其特性
2、学会测量有源滤波器幅频特性
二、仪器及设备
1、示波器
2、信号发生器
三、预习要求
1、预习教材有关滤波器内容
2、分析图一、图二、图三所示电路,写出它们的增益特性表达式
3、计算图一、图二电路的截止频率,图三的中心频率
4、画出三个电路的幅频特性曲线
5、设计报告要求的电路,准备用实验测试验证
四、实验内容
1、低通滤波器
实验电路如图一所示
图一低通滤波器
按表一内容测量并记录填表
Vi(v)
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
f(Hz)
5
10
15
30
60
100
150
200
300
400
V。
(v)
注意:
改变信号频率时,一定要保持Vi不变。
2、高通滤波器
实验电路如图二所示
图二高通滤波器
按表二内容测量并记录填表
Vi(v)
1
1
1
1
1
1
1
1
1
f(Hz)
10
16
50
100
130
160
200
300
400
V。
(v)
3、带阻滤波器
实验电路如图三所示
图三带阻滤波器
(1)实测电路中心频率
(2)以实测中心频率为中心,测出电路幅频特性
五、实验报告
1、整理数据,画出各电路曲线,与理论计算绘制的曲线比较,分析误差原因。
2、如何组成带通滤波器?
试设计一中心频率为300Hz,带宽为200Hz的带通滤波器,并搭接电路,测试验证。
实验四电压比较器
一、实验目的
1、掌握比较器的电路构成及特点。
2、学会测试比较器的方法。
二、仪器设备
1、双踪示波器
2、函数信号发生器
3、数字万用表
4、模拟电路实验箱
三、预习要求。
分析图4.1电路,弄清以下问题
(1)比较器是否要调零?
原因何在?
(2)比较器两个输入端电阻是否要求对称?
为什么?
(3)运放两个输入端电位差如何估计?
1、分析图4.2电路,计算:
(1)使Vo由+Vom变为-Vom的Vi临界值。
(2)使Vo由-Vom变为+Vom的Vi临界值。
(3)若由Vi输入有效值为1V正弦波,试画出Vi—Vo波形图。
2、分析图4.3电路,重复2的各步。
3.按实习内容准备记录表格及记录波形的坐标纸。
四、实验内容
1、过零比较器
实验电路如图4.1所示
图4.1过零比较器
(1)图接线Vi悬空时测Vo电压。
(2)Vi输入500Hz峰峰值为3Vp-p的正弦波,观察Vi—Vo波形并记录。
(3)改变Vi幅值,观察Vo
2.反相滞回比较器
实验电路如图4.2所示
图4.2反相滞回比较器
(1)按图接线,并将Rf调为100k,Vi接DC电压源,测出Vo由+Vom→-Vom时Vi的临界值。
(2)同上,Vo由-Vom→+Vom
(3)Vi接500Hz峰峰值3Vp-p的正弦信号,观察并记录Vi-Vo波形。
(4)将电路中RF调为200K,重复上述实验。
3、同相滞回比较器
实验电路为图4.3所示
图4.3同相滞回比较器
(1)参照
(二)自拟实验步骤及方法。
(2)将结果与
(二)相比较。
五、实验报告
1、整理实验数据及波形图,并与预习计算值相比较。
2、总结几种比较器特点。
实验五电流/电压转换电路
一、实验电路
在工业控制中需要将4mA~20mA的电流信号转换成±lOV的电压信号,以便送
到计算机进行处理。
这种转换电路以4mA为满量程的0%对应-lOV;12mA为50%对应0V;20mA为100%对应+10V。
参考电路见图5.1
二、实验仪器
数字万用表2块(或毫安表一块,电压表一块)
三、预习内容
1.按实验箱面版图,设计一个能产生4mA~20mA电流的电流源(提示:
利用可调电源317L电路单元串接适当电阻)。
画出电路实际接法。
2.分析图5.1电路的工作原理,根据实验箱面板图中元器件参数选择图中元器件参数。
3.设计调试方法和步骤。
图5.1
四、实验内容
1.按预习内容1接线,并调试好毫安信号源。
2.参照图5.1,按预习2设计图接线,并调试。
五、选做与思考
1.本实验电路可改为电压/电流转换电路吗?
试分析并画出电路图。
2.按本实验思路设计一个电压/电流转换电路,将±10V电压转换成4mA~20mA电流信号。
实验6隔离放大电路
一、实验目的
1.熟悉和掌握隔离放大电路的工作原理。
2.验证隔离放大电路的提高驱动能力特性。
二、实验设备及参考电路图
1.实验部件:
隔离放大电路板、直流稳压电源、电压表(毫伏表)
2.实验参考电路图
三、实验步骤
1.参考信号为直流电压
⑴将直流稳压电源+5V接入光电隔离放大电路的+5V电源端,地端接入TLP521-2的2端;
⑵将直流稳压电源+12V接入光电隔离放大电路的+12V电源端,地端接入电路板的GND端;
(3)用电压表测测量OUTPUT端的电压值。
四、实验报告要求
1.画出该隔离放大电路的电路图,并说明该电路的工作原理。
2.记录输出的电压值。
五、思考题
1.什么是隔离放大器?
为什么要采用隔离放大器?
实验七脉宽调制器控制直流电机
一、实验目的
1.学习脉宽调制控制直流电机的基本工作原理。
2.掌握电路设计及调试的方法。
3.掌握有关仪器仪表的使用方法。
二、实验设备及器件
1.IBMPC机一台。
2.DP-51PRO单片机综合仿真实验仪一台。
三、实验内容
脉宽调制控制电路,是利用半导体功率晶体管或晶闸管等开关器件的导通和关断,把直流电压变成电压脉冲列,控制电压脉冲的宽度或周期以达到变压的目的,或者控制电压脉冲宽度和脉冲列的周期以达到变压变频目的的一种变换电路。
基本的脉宽调制控制电路包括电压-脉宽转换器(可以通过软件实现)和开关式功率放大器两部分,功率放大器参考电路如下图所示。
此电路是通过改变占空比的方法,来调节直流电动机的转速。
本实验学习如何控制直流电机。
四、实验要求
利用D1区的按键KEY1和KEY2改变PWM的占空比来控制直流电机的转速。
五、实验步骤
1.用导线连接A2区的P11和D1区的J53接口的KEY1。
2.用导线连接A2区的P12和D1区的J53接口的KEY2。
3.用导线连接A2区的P10和B8区的J78接口的ZDJ_A。
4.B8区J78接口的ZDJ_B连接到C1区的GND。
5.短接B8区JP18的电机电源跳线。
六、思考题
1.设计另外一种脉宽调制控制直流电机的电路。
画出电路图,说明工作原理。
实验八温度测量与控制实验
一、实验目的
1、了解温度是一个基本物理量,也是一个与人们的生活环境、生产活动密切相关的重要物理量。
温度的测量和控制技术应用十分广泛。
2、了解温度传感器的种类。
3、了解检测温度的传感器种类不同,采用的测量电路和要求不同,执行器、开关等的控制方式也不同。
二、实验要求与内容
1、运用电子技术来实现温度测量和控制任务,完成温度测量和控制电路的连接和调试。
2、学会对电子电路的检测和排除电路故障,进一步熟悉常用电子仪器的使用,提高分析问题和解决问题的能力。
3、编写程序,通过单片机的P3.3口控制一个DS18B20完成数字温度的采集,然后用程序处理采集后的数据结果。
4、编写程序,实现温度数据的输出显示。
5、结合上述两部分程序,编程实现数字式温度计的程序设计。
三、实验所用设备及元件
1.IBMPC机一台。
2.DP-51PRO单片机综合仿真实验仪一台。
四、实验参考电路图
五、实验步骤
1、安装D3区JP12接口上的短路帽,将D3区J91接口DQ针与A2区J58接口的INT1(P3.3)相连。
2、安装D7区JP1接口上的短路帽,将D7区J4接口SDA、SCL针分别与A2区P17、P16相连。
3、将D7区J2接口的/RST针接上高电平。
4、运行编写好的软件程序,观察D7区数码管显示的温度数据。
然后改变DS18B20的表面温度,查看显示的温度数据是否有变化,并调整实验程序使测量值更准确。
六、思考题
1、电路中所用温度传感器有何特点?
2、指出本实验电路的优缺点,并提出对电路的改进意见。
附录
1、温度与温标
温度不能直接加以测量,只能借助于冷热不同的物体之间的热交换,以及物体的某些物理性质随着冷热程度不同而变化的特性间接测量。
为了定量描述温度的高低,必须建立温度标尺(温标),温标就是温度的数值表示。
各种温度计和温度传感器的温度数值均有温标确定。
国际温标是一个国际协议性温标。
其规定仍以热力学温度作为基本温度,1K等于水三相点热力学温度的1/273.16。
它同时定义国际开尔文温度(符号T90)和国际摄氏温度(符号t90)和之间的关系:
t90/oC=T90/K-273.16
在实际应用中一般直接用t和T代替t90和T90。
2、温度测量的主要方法和分类
温度传感器的组成:
现场的感温元件和控制室的显示装置两部分组成。
温度测量方法按感温元件是否与被测介质接触分成接触式测温和非接触式测温两大类。
接触式测温是使测温敏感元件和被测介质接触,当被测介质与感温元件达到热平衡时,温度感温元件与被测介质的温度相等。
这类温度传感器结构简单、工作可靠、精度高、稳定性好、价格低、应用广泛。
非接触式测温是应用物体的热辐射能量随温度的变化而变化的原理。
可测高温、腐蚀、有毒、运动物体和固体、液体表面的温度,但精度低,使用不方便。
实验五电压/频率转换电路
实验电路
实验电路如图5-1所示。
该图实际上就是锯齿波发生电路,只不过这里是通过改变输
入电压Vi的大小来改变波形频率,从而将电压参量转换成频率参量。
实验仪器
1.示波器
2.数字万用表
预习内容
1.指出图5-1中电容C的充电和放电回路。
2.定性分析用可调电压Vi改变V0频率的工作原理。
3.电阻R4和R5的阻值如何确定?
当要求输出信号幅值为12Vp—p,输入电压值为3V,输出频
率为3000Hz,计算R4,R5的值。
图5-1电压-频率转换电路
实验内容
按图图5-1接线,用示波器监视V0波形。
按表图5-1内容,测量电压——频率转换关系。
可先用示波器测量周期,然后再换算成频率。
表5.1
Vi(V)
0
1
2
3
4
5
T(ms)
f(Hz)
实验报告
1、做出频率——电压关系曲线。
2、阐述实验电路原理。
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- 测控 电路 实验 指导书