6版《精密仪器电路》实验指导书 .docx
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1、精品名师归纳总结目 录目录 1试验一:固定增益放大器和可变增益放大器试验1试验二:光电耦合放大器试验3试验三:开关式全波相敏检波电路试验6试验四:电桥放大电路 9试验五:温度测量与掌握试验13试验六:脉宽调制器掌握直流电机17试验七:微小电流测量仪设计19试验八:压力测量仪设计 22试验九: 有源滤波器设计 26试验一:固定增益放大器和可变增益放大器试验试验学时: 2 学时试验类型:常规 试验要求:选修一、试验目的1. 通过试验,明白固定增益放大器和可变增益放大器的设计方法。2. 进一步熟识放大器性能指标的测量方法。3. 学会用常用运放设计符合要求的放大器。二、试验原理及内容通过数字规律电路由
2、确定的程序来掌握放大电路增益的电路称为可编程增益放大电 路,亦称程控增益放大电路,简称PGA。可编程增益放大电路除了本身具有可编程增益切换功能外,仍可与D/A 转换器构成可编程低通滤波器,与D/A 转换器组成减法器电可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结路,与 A/D 转换器组合实现量程自动转换等等,其应用非常广泛。可编程增益放大电路的结构形式多种多样,按所采纳的放大器可分为单运放、多运放以及测量放大器可编程 增益放大电路和单片集成可编程增益放大器。按增益变化可分为连续、断续可编程增益 放大电路。本试验主要运用集成运放 LM358 构成,通过转变反馈网络来转变增益。本电路为简洁常用放
3、大电路,实现的是反向放大。用一个DIP 开关来转变反馈电阻的大小,从而转变放大倍数 A=R f/R2。三、试验组织运行要求依据本试验的特点、要求和详细条件,采纳以同学自主训练为主的开放模式组织教案。四、试验仪器及元器件直流稳压电源信号发生器双踪示波器试验用面包板万用表集成运放 LM358可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结电阻如干DIP 开关五、试验步骤1、在试验用电路板插接电路,检查无误,再接通电源。2、利用信号发生器产生方波信号,接入电路输入端,并用示波器显示输入、输出波形。3、输入信号不变,分别闭合 DIP 开关每次只能闭合一个),观看输出,并记录。六、试验报告1、画出试验电
4、路图。2、对试验所测数据进行分析、运算,测出反馈电阻和放大倍数的关系,并与理论值进行比较。3、试验总结。试验二:光电耦合放大器试验试验学时: 2 学时试验类型:常规 试验要求:选修一、试验目的1. 明白光电耦合放大器的优点。2. 通过试验,明白光电耦合放大器的设计方法。3. 进一步熟识放大器性能指标的测量方法。4. 学会用常用运放设计符合要求的光电耦合放大器。二、试验原理及内容隔离放大电路是一种特别的测量放大电路,其输入、输出和电源电路之间没有直接的电路耦合,即信号在传输过程中没有公共的接的端。隔离放大电路主要用于便携式测量仪器和某些测控系统中,能在噪声环境下以高阻抗、高共模抑制才能传送信号。
5、应用于生物医学测量中,可确保人体不受超过 10 A 以上漏电流和可达几百伏以至数千伏高压的危害。应用于工业中,可防止因故障而使电网电压对低压信号电路 包括电子运算可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结机)造成损坏。仍常应用于一般电站和核电站、自动化试验设备、工业过程掌握系统等。可用作输入、输出隔离的有光、超声波、无线电波和电磁等方式。在隔离放大电路 中采纳的隔离方式主要有电磁 变压器耦合浮置电源可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结输入输入放大器VLC光耦合器输出输出放大器可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结b 光电耦合本电路为光电隔离放大电路,能供应输入电路和
6、输出电路间的隔离,且具有肯定的电压或电流增益,增益精度和线性度均较高。对直流、低频、高频或宽带信号均有肯定的响应才能,具有很强的抗共模干扰电压的才能。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结三、试验组织运行要求依据本试验的特点、要求和详细条件,采纳以同学自主训练为主的开放模式组织教案。四、试验仪器及元器件直流稳压电源双踪示波器 试验用面包板信号发生器万用表集成运放电阻如干LM358光电隔离集成芯片 OPTOISO1五、试验步骤1、在试验用电路板插接电路,检查无误,再接通电源。2、利用信号发生器产生正弦波信号,接入电路输入端,并用示波器显示输入、输出波形。3、转变输入信号,观看记录输出信
7、号,并记录。六、试验报告可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1、画出试验电路图。2、比较输入信号波形和输出信号波形,体会光电隔离电路在实际电路中的作用。3、试验总结。试验三:开关式全波相敏检波电路试验试验学时: 2 学时试验类型:常规 试验要求:必修一、试验目的1. 熟识和把握相敏检波器的工作原理。2. 验证相敏检波器的检幅特性和鉴相特性。二、试验原理及内容相敏检波电路是具有鉴别调制信号相位和选频才能的检波电路。相敏检波电路与包络检波电路在功能上的主要区分是相敏检波电路能够鉴别调制信号相位,从而判别被测量变化的方向,同时相敏检波电路仍具有选频的才能,从而提高测控系统的抗干扰能 力。
8、从电路结构上看,相敏检波电路的主要特点是,除了所需解调的调幅信号外,仍要输入一个参考信号。有了参考信号就可以用它来鉴别输入信号的相位和频率。只要将输可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结u入的调制信号 xcosU tx m乘以幅值为 1 的载波信号cosc t 就可以得到双边频调幅信号可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结u su xcosc tU x mcos t cosc t 。如将u s 再乘以cosc t ,就得到可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结u ou
9、scosc tU xmcos2 t cosc t1U xm2cos t1U xm2cos t cos 2c t可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结U1xmcos t21Uxmccos24 tccos 2 t 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结利用 低通滤波器滤 除频 率为 2c 和 2c 的高频信号后 就得到 调制信 号可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结U x mcos t,只是乘上了系数 1/2。这就是说,将调
10、制信号ux 乘以幅值为 1 的载波信号可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结cosc t 就可以得到双边频调幅信号us,将双边频调幅信号 us 再乘以载波信号cosc t ,经可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结低通滤波后就可以得到调制信号ux。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结相敏检波器与调幅电路在结构上的主要区分是调幅电路实现低频调制信号与高频载波信号相乘,输出为高频调幅信号。而相敏检波器实现高频调幅信号与高频载波信号相乘,经滤波后输出低频解调信号。这使它们的输入、输出耦合回路与滤波器的结构和参数不同。试验
11、参考电路图如下:三、试验组织运行要求依据本试验的特点、要求和详细条件,采纳集中授课形式。四、试验仪器及元器件直流稳压电源信号发生器双踪示波器测控电路试验台导线如干五、试验步骤将音频振荡器的输出信号 。1参考信号为直流电压 将直流稳压电源 +2V 接入相敏检波器参考信号输入端 4,用双踪示波器测试相敏检波器输入端 1和输出端 3的波形。 将直流稳压电源 -2V 接入相敏检波器参考信号输入端 4,用双踪示波器测试相敏检波器输入端 1和输出端 3的波形。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2. 参考信号为沟通电压 将音频信号 00 接入相敏检波器参考信号输入端 2,用双踪示波器观看 1
12、6端波形。 将音频信号1800 接入相敏检波器参考信号输入端2,用双踪示波器观看 1 6端波形。3. 相敏检波器检幅特性将相敏检波器的输出端 3接低通滤波器的输入端,将低通滤波器的输出端接数字电压表。 相敏检波器的输入信号 )和参考信号 )同相,转变音频信号的输入幅值 Vp-p,分别读出电压表显示的数值填入下表。输入 VP-P0.5V1V2V4V8V16V20V输出 V 0V 相敏检波器的输入信号 )与参考信号 )反相时,转变音频信号的输入幅值 Vp-p,分别读出电压表显示的数值填入下表。输入 VP-P0.5V1V2V4V8V16V20V输出 V 0V4. 相敏检波器的鉴相特性将音频信号接移相
13、器的输入端,移相器电路输出接相敏检波器参考输入端2,旋转移相器的电位器旋钮,转变参考电压的相位,音频振荡器输出幅值不变,用示波器观看1 6波形,并读出对应的电压表值。六、摸索题1. 什么是相敏检波 . 为什么要采纳相敏检波 .2. 什么是相敏检波器的鉴相特性 .可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结七、试验报告1. 画出该相敏检波器的电路图,并说明该电路的工作原理。2. 画出该试验第三步骤和第四步骤的原理框图。03. 分别画出参考电压与相敏检波器的输入信号同相、反相时1 6点的波形图及低通滤波器的输出波形。4. 画出参考电压通过移相器后 6点及低通滤波器的输出波形。5. 分别纪录当参
14、考电压与输入信号同相时、反向时,相敏检波器经低通滤波器输出对应输入信号的电压值。试验四:电桥放大电路试验学时: 2 学时试验类型:常规 试验要求:必修一、试验目的1. 明白金属箔式应变片的应变效应,电桥工作原理,放大器性能。2. 通过试验,可以理论联系实际,增加同学对传感器的感性熟识。3. 同学在试验中,要把握一些基本传感器的使用方法,深化理论学问。4. 能够设计信号放大电路。5. 利用试验数据,验证所学理论学问。二、试验原理及内容应变电阻在外力作用下发生气械变形时,其电阻值发生变化,叫做电阻应变效应。试验时,将金属箔式应变片贴在一个悬臂梁上,转变测微头,使应变电阻发生气械变 形,通过放大器输
15、出电量的变化,如下图所示:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结三、试验组织运行要求依据本试验的特点、要求和详细条件,采纳集中授课形式。四、试验仪器及元器件直流稳压电源信号发生器双踪示波器试验用面包板万用表电桥、差动放大器测微头电压表 毫伏表)五、试验步骤1、单臂电桥试验先用万用表测量,传感器试验台应变片R1、R2、R3、R4、R5、R6 阻值。应变片电阻的阻值约 350 左右。毫伏表选定在 50mv 档处,使用必需输入对的短路调零。差动放大器使用前调零,将差动放大器两输入端对的短路,输出端接到毫伏表的IN ,调整差动放大器下面电位器使表头为零。将测微头调整为 10mm 处作为基准零
16、),使梁处于水平位置。按图一接线,将试验台电源打开,预热数分钟后防止应变片的自热效应),对系统调零,调整电桥 WD,使毫伏表头指示为零,同时将差放的增益调整到用手提拉梁时处可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结于 50mv 档的毫伏表指针左右均打满档为宜。此后就差放增益不再变化。用测微头分别将梁向上和向下作20mm 上下移动,将梁端位移于表头电压的指示值记入表中,每 2mm 记录一个数值。依据结果运算系统灵敏度S, S U/ X。Xmm )20mm18mm16mm14mm12mm10mm8mm6mm4mm2mm0mm UOV)留意事项:电桥面板上四个标虚线的电阻并不存在,仅仅为搭桥供
17、应插座。差放的增益不宜太大,以减小运放漂移。电压显示在做桥路试验时一般以指针毫伏表较为直观。更换应变片时应将直流稳压源断开。2补偿片性能试验按图三接线, R1 为工作片, R5 为补偿片。调整电桥的WD,时系统输出为零 梁可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结处于水平位置时)。Xmm )UOV)20mm18mm16mm14mm12mm10mm8mm6mm4mm2mm0mm3半桥性能试验比较金属应变片半桥和单臂桥的性能、明白其特点,如图四。不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边,电桥输出灵敏度提高非线性得到改善。按图四接线,保持差放增益不变,将R5 换成一片与 R2 受力方向相反的箔
18、式片,形成半桥,调好零。重复试验 1 的第五步骤,填入下表。Xmm )UOV)20mm18mm16mm14mm12mm10mm8mm6mm4mm2mm0mm旋动测微头使梁向上移动,每隔2mm 记一数据,填入下表。4全桥性能试验明白全桥测量电路的优点,全桥测量电路中,将受力性质相同的两应变片接入电桥对边,不同的接入邻边,当应变片初始值R1 R2 R3 R4,其变化值 R1 R2R3R4 时,其桥路输出电压、灵敏度系数比半桥又提高一倍,非线性误差和温度误差均得到改善。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结六、试验报告在同一坐标纸上描出 XUO 曲线,比较三种桥路的灵敏度。试验五:温度测量
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