2022年西工大模电实验报告.doc

《2022年西工大模电实验报告.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年西工大模电实验报告.doc（52页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、模拟电子技术基础实验报告（2015年秋季，周五第十一、十二节）小组成员：姓名：郭振超学号：01姓名：刘昊然学号：03日期：2015年12月19日一、单级共射放大电路一、实验目的（1）掌握用Multisim13.0仿真软件分析单极放大器主要性能指标的办方法。（2）熟悉常用电子仪器的使用方法，熟悉基本电子元器件的作用。（3）学会并熟悉“先静态后动态”的电子线路的基本调试方法。（4）分析静态工作点对放大器性能的影响，学会调试放大器的静态工作点。（5）掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻级最大不失真输出电压的测试方法。（6）测量放大器的频率特性。二、实验仪表及元器件元件名称参数及数量元件名称参数

2、及数量双路直流稳压电源一台函数信号发生器一台示波器一台毫伏表一台万用表一块三极管一个电阻5个47k电位器一个电解电容10F(2个)100F（一个）模拟电路实验箱一台三、实验原理实验电路如下图所示，采用基极固定分压式偏置电路。电路在接通直流电源Vcc而未加入输入信号（vi=0）时，三极管三个极电压和电流称为静态工作点QVBEQ=（0.60.7）V硅管；（0.20.3）V 锗管VCEQ=R2VCC/(RP+R1+R2)ICQ=IEQ=（VBQ-VBEQ）/ReIBQ=ICQ/1.静态工作点的选择和测量放大器的基本任务是不失真地放大小信号。为此应设置合适的静态工作点。为了获得最大不失真的输出电压，静

3、态工作点应选在输出特性曲线上交流福在线的中点（Q点）。若工作点选得太高则易引起饱和失真；而选的太低，又易引起截止失真。静态工作点的测量是指在接通电源电压后放大器输入端不加信号时，测量晶体管集电极电流 ICQ、管压降V。 静态工作点调整现象动作归纳 现象出现截止失真出现饱和失真两种失真都出现无失真动作减小增大减小输入信号加大输入信号2.电压放大倍数的测量 电压放大倍数是指放大器输出电压V0与输入电压Vi之比,其值与负载RL有关，是衡量放大电路放大能力的指标。AV=V0/VI 式（1）3.输入电阻和输出电阻的测量（1）输入电阻。放大电路的输入电阻可用电流电压法测量求得。 在输入回路中串接一外电阻R

4、=1k,用示波器分别测出电阻两端的电压VS和VI,则可求得放大电路的输入电阻为RI=R=R 式（2） (2)输出电阻。放大电路的输出电阻可通过测量放大电路输出端 开路时的输出电压，带上负载后的输出电压VL，经计算求得=RL 式（3）四、实验内容（一）仿真部分 1、静态工作点的调整和测量（1）按图连接电路（2）输入端加1kHz、幅度为100mV(峰峰值)的正弦波，调节电位器， 使示波器显示的输出波形达到最大不失真。即逐渐增大输入信号的幅度，使放大器的输出信号略有失真（饱和失真或者截止失真），调节电位器RP，消除失真。重复上述步骤，直到略微增大输入信号的幅值，输入信号同时出现截止失真和饱和失真，再

5、略微减小输入信号幅值，输出信号的失真现象同时消失。此时得到的输出信号电压，即为最大不失真输出电压。（3）采用直流点工作分析法。测定直流工作点Q。记录数据于表1。2、放大电路的动态指标测试（1）电压放大倍数的测量。调整放大器到合适的静态工作点，在如下图的电路中闭合开关J1，J2，调整输入信号为1kHz、幅度为100mV(峰-峰值)的正弦信号。单击仿真开关进行仿真，打开示波器，观察输入输出电压波形。在输出波形不失真的情况下，用万用表测出Vi，VO的有效值，根据式（1）电压放大倍数。记录于表2。（2）输入电阻的测量。如上图所示电路中断开开关J1，闭合开关J2，调整输入电压1kHz、幅度为100mV(

6、峰-峰值)的正弦信号。单击仿真开关进行仿真，打开示波器，观察输入输出电压波形。在输出波形不失真的情况下，用万用表测出电阻两端的电压VS和VI,根据式（2）进行计算RI。结果记录于表2（3）输出电压的测量。如上图所示电路中闭合开关J1，调整输入电压1kHz、幅度为100mV(峰-峰值)的正弦信号。单击仿真开关进行仿真，打开示波器，观察输入输出电压波形。在输出波形不失真的情况下，用万用表测出开关J2打开和闭合两种情况下开路时的输出电压，带上负载后的输出电压VL，由式（3）求得。数据记录于表2。（4）用扫描分析法测量放大电路的幅频特性。完成表三。（二）实验室操作部分静态工作点的调整和测量（1）按照实

7、验电路在面包板上连接好电路，检查无误后接通12V直流电 源。（2）在放大电路输入端加入1kHz、幅度为100mV(峰-峰值)的正弦信号， 在放大电路的输出端接示波器，调节电位器，使示波器所显示的输出波形不失真，然后关掉信号发生器的电源，用万用表，测量三极 管三个极分别对地的电压、 、，计算 VCEQ,ICQ 数据记录与表四。（3）测量放大器动态指标完成表五。五、实验结果1、仿真部分表一 静态工作点仿真 电压（V）电流（mA）实际测量值VCEQICQ2.852748.129602.145865.983741.93526 表二放大电路动态指标测试、计算结果（仿真）实际测量值参数ViV0AVRI负载

8、开路70.709mV1.225V17.3253.091 k1.993kRL=2k70.709mV613.617mV8.678VI、V0 的波形（保证不失真）表三 用扫描分析法测量放大电路的幅频特性参数fLfHBW仿真值18.3093kHz55.8222MHz4.87e82、实验室操作部分表四 静态工作点测量 电压（V）电流（mA）实际测量值VCEQICQ3.5166.6102.8613.7492.625表五放大器的动态指标测试计算结果实际测量值参数ViV0AVRI负载开路33.33mv0.588v17.6581272.185kRL=2k33.33mv0.281v8.431二、集成运算放大器的线

9、性应用一 实验目的(1) 加深对集成运算放大器的基本应用电路和性能参数的理解。(2)了解集成运算放大器的特点，掌握集成运算放大器的正确使用方法和基本应用电路。(3)掌握由集成运算放大器组成的比例、加法、减法、积分和微分等基本运算电路的功能。(4)进一步熟悉仿真软件的应用。二 实验仪表及元器件 (1) 双路直流稳压电源一台：(2) 函数信号发生器一台；(3) 示波器一台；(4) 毫伏级电压表一台；(5) 万用表一块；(6) 集成运算放大器（a747)一片；(7) 电容0.01F两个，电阻若干；(8) 模拟电路试验台一台。三 实验原理(1) 反向加法运算电路。电路如下图所示：对于理想运算放大器，该

10、电路输出电与输入电压之间的关系为：=-（）=/此时，=-（）(2) 同相减法运算电路。减法电路实际上是反相放大电路和同相放大电路的组合，电路如下图所示：输出电与输入电压之间的关系为=（1+）（- 当，时=（- ）(3) 反相积分运算电路。电路如下所示：在理想条件下，该电路输出电压与输入电压之间的关系为（t）=-dt+(0)式中 (0)是t=0时刻电容C两端的电压值，即为初始值。如果 是幅值为E的阶跃电压，并设(0) ，则 即输出电压 和时间成正比即（t）=-dt+(0)=t。显然RC的数值越大，达到给定的 值的所需时间更长。积分输出电压所能达到的最大值受集成运算放大器最大输出范围的限制。四 、

11、实验过程以及仿真结果1. 反相加法电路在Multisim13电路窗口创建如图所示电路。输入端加入幅度为100mV、频率为1kHz的正弦信号 和幅度为50mV、频率为1kHz的正弦信号 。点击仿真开关，进行仿真分析，此时电路在示波器XSC1显示的输入、输出波形如图所示。2. 同相减法电路在Multisim13 电路窗口创建如图所示电路。输入端加入幅度为100mV、频率为1kHz的正弦信号 和幅度为250mV、频率为1kHz的正弦信号 。单击仿真开关，进行仿真分析，此时电路在示波器XSC1显示的输入输出波形如图所示。3. 积分电路在Multisim13 电路窗口创建如图所示电路。输入端加入幅度为1

12、00mV、频率为1kHz的方波信号 。单击仿真开关，进行仿真分析，此时电路在示波器XSC1显示的输入输出波形如图所示。三、多级负反馈放大电路一、 实验目的（1） 掌握用Multisim 13 仿真研究多级负反馈放大电路。（2） 学习基层运算放大器的应用，掌握多级集成运算放大电路的工作特点。（3） 研究负反馈对放大器性能的影响，掌握负反馈放大器性能指标的测试方法。（4） 测试开闭环的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、反馈网络的电压反馈系数和通频带。（5） 比较电压放大倍数、输入电阻、输出电阻和通频带在开闭环时的差别。（6） 观察负反馈对非线性失真的改善作用。二、 实验仪表及元器件（1） 双路直流

13、稳压电源一台。（2） 函数信号发生器一台。（3） 示波器一台。（4） 毫伏级电压表一台。（5） 万用表一块。（6） 集成运算放大器（A741）两片。（7） 电阻1k一个，3.9k三个，5.1k一个，10k两个，100kk一个200k，一个，300k一个。 （8） 模拟电路实验箱一台。三、 实验原理（1）反馈。在电子电路中，将输出量（输出电压或输出电流）的一部分或全部通过一定的电路形式作用到输出回路，用来影响其输出量（放大电路的输入电压或输入电流）的措施成为反馈。若反馈的结果使净输入量减小，则称之为负反馈；反之，称之为正反馈。若反馈存在于直流通路，则称为直流反馈；若反馈存在于交流通路，则称为交流

14、反馈。（2）实验电路如图所示。该放大电路由两级运放构成的而反相比例器组成，在末级的输出端引入了反馈网络Cf、Rf2和Rf1，构成了交流电压串联负反馈电路。图1（3）放大器基本参数1. 开环参数。将反馈支路的P点与B点相连，便可得到开环时的放大电路。由此可测出开环时放大电路的电压放大倍数、输入电阻，输出电阻、反馈网络的电压反馈系数F和通频带，即=()F=-式中：为N点对地的交流电压；为负载开路时的输出电压；为加上负载时的输出电压；和和分别为放大器的上、下限频率，其定义为放大器的放大倍数下降为中频放大倍数的1/ 倍时的频率值。2.闭环参数。通过开环时放大电路的电压放大倍数，输入电阻，输出电阻，反馈

15、网络的电压反馈系数F和上、下限频率和，可以计算求得多级反馈放大电路的闭环电压放大倍数、输入电阻、输出电压和通频带的理论值，即=(1+)=式中=测量放大电路的闭环特性时，应将反馈电路的P点与A点相连，以构成反馈网络。此时需要适当增大输入信号电压，使输出电压（接入负载时的测量值）达到开环时的测量值，然后分别测出、及（负载开路时的测量值）的大小，并由此得到负反馈放大电路闭环特性的实际测量值为=()F=上述所得结果应与开环测试时由上式所计算的理论值近似相等，否则应该找出原因后重新测量。在进行上述测试时，应保证各点信号波形与输入信号为同频率且不失真的正弦波，否则应找出原因，排除故障后再进行测量。四、 实

16、验内容（一）仿真部分1.观测负反馈对放大电路输出波形的影响，并测量电压放大倍数及反馈深度。在图1中，将输入信号设置为：正弦信号，频率1kHZ，幅度为10Mv，接入四通道示波器同时观测输入、输出波形。（1） 开关P打向B，测的电路无反馈时的波形图如下并测量此时放大电路的输出电压。（2） 开关P打向A，测的电路有反馈时的波形图如下并测量此时放大电路的输出电压。记录数据，计算反馈深度，记录下表。开环A反馈深度1+AF7.071mV1.179V166.7377606.54闭环7.071mV351.555mv45.6142.观测负反馈对放大电路输出波形非线性失真的影响将输出电压幅度增大到100mV，电路

17、图如下在无反馈时输出波形幅度大但失真明显，如下图所示在有反馈时输出波形幅度小但失真消失，如下图所示3.观测负反馈对通频带的影响引入负反馈后，放大电路总的通频带得到了拓宽。调节输入信号如10mV，如图1打开波特图仪。（1）开关P打向B，单击仿真开关，测的电路无反馈时的幅频特性如下图所示（2）开关P打向A，单击仿真开关，测的电路有反馈时的幅频特性如下图所示 四、RC文氏电桥振荡电路 一、实验目的 （1）学习RC正弦波振荡器的组成及其震荡条件。 （2）学会测量、调试振荡器。 二、实验原理 文氏电桥振荡电路又称RC串并联网络正弦波振荡电路，它是一种较好的正弦波产生电路，适用于频率小于1MHz，频率范围

18、宽，波形较好的低频振荡信号。 从结构上看，正弦波振荡器是没有输入信号的，为了产生正弦波，必须在放大电路中加入正反馈，因此放大电路和正反馈网络是振荡电路的最主要部分。但是，这样两部分构成的振荡器通常是得不到正弦波的，这是由于正反馈量很难控制，故还需要加入一些其它电路。 如图所示，是用运算放大器组成的文氏电桥RC正弦波震荡电路： 图中R3，R4，Rp 构成负反馈支路，调节电位器Rp可以改变负反馈的深度，以满足振荡的振幅条件和改善波形。 R1，R2，C1，C2的串并联选频网络构成正反馈之路并兼做选频网络，两个反向并联的二极管D1，D2利用正向电阻的非线性特性构成稳幅电路。二极管D1，D2要求温度稳定

19、性好且特性匹配，这样才能保证输出波形正负半周对称，同时接入R4以消除二极管的非线性影响。 若 R1=R2，C1=C2，则振荡频率为f0=正反馈的电压与输出电压同 相位（此为电路振荡的相位平衡条件），且正反馈的系数为1/3。为满足电路的起振条件，放大器的电压放大倍数AV3由此可得出当时，可满足自激振荡的振幅起振条件。在实际应用中R6略 应大于R3，这样既可以满足起振条件，又不会因为过大而引起波形严重失真。此外，若对所有的频率成分不加选择的反馈放大，则无法输出正弦信号。为了输出单一的正弦波，还必须进行选频，仅仅使某一频率的正弦信号被放大和反馈形成震荡，而使其它的频率成分被抑制。由于振荡的频率为f0

20、=1/2RC，故在电路中可变换电容来进行振荡的频率的粗调，可用电位器代替R1，R2来进行频率的细调。 电路起振以后，由于元件的不稳定性，如果电路增益增大，输出幅度将越来越大，最后由于二极管的非线性限幅，这必然产生非线性失真。反之，如果增益不足，则输出幅度减小，可能停振，为此振荡电路要有一个稳幅电路。图中负反馈支路的两个二极管即为自动限幅元件，主要利用二极管的正向电阻随所加电压而改变的特性，来自动调节负反馈深度。 三、实验内容 （1）按所示的电路图连接好仿真实验电路，闭合开关、 ，检查无误后，接通+12V直流电源。（2）启动仿真，用示波器观察有无正弦波的输出。若无输出，可从小到大调节使得节波形从

21、无到有，恰好出现震荡波形，记录波形；然后继续增大，直至稳定不失真，记录波形；继续增大，直至恰好出现失真波形，记录此时的波形以及的值。（3）调节可变电阻Rp，分别测量以上三种情况下，输出电压和反馈电压的值，并将结果记录在表1中，分析负反馈强弱对起振条件和输出波形的影响。（4）保持其他参数不变，观察C1=C2=0.01F和C1=C2=0.02F两种情况下（输出波形最大且不真），用毫伏表测量和的有效值和以及频率，并记录结果于表 2中。（5）打开开关、，再次观察波形。四、实验结果 （1）、闭合时仿真波形记录 临界起振 波形 正弦波输出 波形失真 波形表1 正弦波振荡器实测试数据表起振振幅最大且不失真临

22、界失真（输出已失真）可变电阻6.6k9.4k9.5k反馈电压41.368mv2.586V2.701V输出电压124.108mv7.758V8.102V表2 正弦波振荡器实测试数据表实验值输出电压频率fC1=C2=0.01F7.758V1.577kHzC1=C2=0.02F7.764V791.961Hz(3)、打开时仿真波形记录 五、实验结果分析 （1）由振荡器的原理可知，当增大电位器R5阻值时，放大器的增益逐渐增大，当达到R6 =（Rp+R4）R3时，则振荡器总体电压放大倍数大于1，达到自激振荡的条件。此时开始自激振荡。当继续增大电位器时，增益继续增大，二极管开始非线性限幅，当输出幅值过大时，

23、超过二极管限幅最值，开始出现非线性失真。 （2）改变选频网络的电容值，例如改为0.02F，则理论上振荡器的输出信号的频率变为原来的一半，实验结果中如果忽略误差，则结果符合理论计算和猜测。 （3）断开二极管，电路失去限幅能力，一旦开始振荡，稍微增大放大器的增益，便会达到放大器的最大输出幅值，无法完成实际的应用。五、方波发生器一、 实验目的（1） 学会利用Mustusim 13.0仿真使用电压比较器产生方波。（2） 学会调节方波电路的占空比。二、 实验原理通过电压比较可以产生方波，如图所示。图一负相输入端的电容充、放电时，其变化的电压与经过反馈的反馈的电压进行比较，就得到了方波。二极管D1,D2与

24、电阻，R3组成的电路用来控制电容的充、放电时间，从而控制方波的占空比。稳压二极管的作用是限制和确定方波的幅度，因此要根据设计所要求的方波幅度来选择稳压二极管的稳定电压。此外，方波幅度和宽度的对称性也与稳压二极管的对称性有关。为了得到对称的方波输出，通常赢选用高精度的双向稳压二极管。R2为稳压二极管的限流电阻，其阻值由所选的稳压二极管的稳定电流来决定。设接通电源后输出电压，二极管D1导通，D2截止，经向C充电，充电时间常数为。当电容两端电压略大于同相输入电压时，输出电压跳变，二极管D1截止，D2导通，电容经R3向输出端放电，放电时间常数为R3C。当略小于时，输出电压又跳变为。如此周而复始进行，随

25、着电容的充放电，输出电压不断翻转，形成方波。输出脉冲高电平的时间为输出脉冲低电平的时间为振荡频率为占空比为可见调节电位器，改变的大小，即可调节输出脉冲的宽度。但由于受运算放大器上升因素的限制，不能得到太窄的矩形波。三、 实验内容（一） 仿真分析在Multisim 13.0 电路窗口创建如图一所示电路。单击仿真开关，进行仿真分析，此时示波器XSC1通道A显示的曲线表示电容充、放电时负相输入端的波形情况；通道B显示的方波，并记录波形图。（二） 实验室操作1） 按照图一所示连接好电路，检查无误后，接+12V直流电源。2） 用示波器观察、处的波形，记录波形并比较他们之间的相位关系。3） 用示波器测量、

26、处波形的幅值和频率。4） 调节可变电阻，用示波器观察输出电压的变化情况。四、 实验结果（一） 仿真部分。（二） 实验室操作幅值频率4.719V73.988Hz937.992mV-六、有源滤波器一、实验目的(1)掌握在仿真情况下测试滤波器的波特图与上限频率。(2)掌握滤波器上限频率的测试方法，了解滤波器在实际中的应用。二、实验原理滤波器是具有频率选择功能的电路，它允许一定频率范围内的信号通过，而对不需要传送的频率范围的信号实现有效的抑制，从而“过滤”掉不需要的频率信号，理想的滤波器通带内具有均匀而稳定的增，而在通带以外则具有无穷大的衰减。滤波器在通信、电子工程、仪器仪表等领域中有着极其广泛的应用

27、。根据滤波器通带和阻带的不同，滤波器可以分为低通、高通、带通、带阻和全通等类型（1） 低通滤波器（LPF）。用来通过低频信号，衰减或抑制高频信号的滤波器称为低通滤波器，如图一所示为典型的二阶有源低通滤波器。它由两级RC滤波环节与同相比例运算电路组成，其中第一级电容C1接至输出端，通过引入适量的正反馈，以改善幅频特性。图一（2） 高通滤波器（HPF）。与低通滤波器相反，高通滤波器通过高频信号，衰减或抑制低频信号。只要将图一中起滤波作用的电阻、电容互换，即可变成二阶有源高通滤波器，如图二所示。图二（3） 带通滤波器（BPF）。这种滤波器的作用是只允许在某一个通频带范围内的信号通过，而比通频带下限频

28、率低和比上限频率高的信号均加以抑制。典型的带通滤波器可以从二阶低通滤波器中将其中一级改成高通而成，如图三所示。图三（4） 带阻滤波器（BEF）。在双T网络后加一级同相比例运算电路就构成了基本的二阶有源带阻滤波器，如图四所示。这种电路的性能和带通滤波器相反，即在规定的频带内，信号不能通过（或者受到很大的衰减或抑制），而在其余的频率范围内，信号则能顺利通过。图四三、实验内容（一） 计算机仿真部分1、二阶有源低通滤波器（1）按照图一连接仿真电路。（2）单击仿真开关，进行仿真分析，记录下此时波特图仪显示的二阶有源低通滤波器的幅频特性曲线。2、二阶有源高通滤波器（1）按照图二连接仿真电路。（2）单击仿真

29、开关，进行仿真分析，记录下此时波特图仪显示的二阶有源高通滤波器的幅频特性曲线。3、二阶有源带通滤波器（1）按照图三连接仿真电路。（2）单击仿真开关，进行仿真分析，记录下此时波特图仪显示的二阶有源带通滤波器的幅频特性曲线。4、二阶有源带阻滤波器（1）按照图四连接仿真电路。（2）单击仿真开关，进行仿真分析，记录下此时波特图仪显示的二阶有源带阻滤波器的幅频特性曲线。（二）实验室操作（1）二阶有源低通滤波器。1）取Vi为峰值为100mV的正弦波信号，调整输入信号的频率，分别测量输入频率在100Hz，150Hz，200Hz，1000Hz时输出电压的大小记录在表一中。2）根据所记录的数据，计算电压放大倍数

30、，记录在表一中。3）根据计算的增益，估算滤波器上限频率fH。（2）二阶有源高通滤波器。1）取Vi为峰值为100mV的正弦波信号，调整输入信号的频率，分别测量输入频率在100Hz，150Hz，200Hz，1000Hz时输出电压的大小记录在表二中。2）根据所记录的数据，计算电压放大倍数，记录在表二中。3）根据计算的增益，估算滤波器下限频率fL。（3）二阶有源带通滤波器。1）取Vi为峰值为100mV的正弦波信号，调整输入信号的频率，分别测量输入频率在100Hz，150Hz，200Hz，1000Hz时输出电压的大小记录在表三中。2）根据所记录的数据，计算电压放大倍数，记录在表三中。3）根据计算的增益，

31、估算滤波器下限频率fL和上限频率fH。（4）二阶有源带阻滤波器。1）取Vi为峰值为100mV的正弦波信号，调整输入信号的频率，分别测量输入频率在100Hz，150Hz，200Hz，1000Hz时输出电压的大小记录在表三中。2）根据所记录的数据，计算电压放大倍数，记录在表三中。3）根据计算的增益，估算滤波器下限频率fL和上限频率fH。四、实验结果（一）计算机仿真部分（1）二阶有源低通滤波器移动蓝色游标到达二阶有源低通滤波器电压放大倍数大约下降3dB的位置，该处即为二阶有源低通滤波器的上限截止频率498.816Hz。与理论值498Hz接近。（2）二阶有源高通滤波器移动蓝色游标到达二阶有源高通滤波器

32、电压放大倍数大约下降3dB的位置，该处即为二阶有源高通滤波器的下限截止频率501.414Hz。与理论值498Hz接近。（3）二阶有源带通滤波器移动蓝色游标到达二阶有源带通滤波器电压放大倍数大约下降3dB的位置，左边该处即为二阶有源带通滤波器的下限截止频率257.247Hz，右边上限截止频率959.055Hz。分别与理论值256Hz和968Hz接近。（4）二阶有源带阻滤波器移动蓝色游标到达二阶有源带阻滤波器电压放大倍数大约下降3dB的位置，左边该处即为二阶有源带阻滤波器的下限截止频率330.157Hz，右边上限截止频率765.601Hz。分别与理论值328Hz和756Hz接近。（二）实验室操作。

33、（1）二阶有源低通滤波器输入频率/Hz1001502002503004006008001000Vo/mv111.164110.691109.563107.382103.80792.15761.56839.08826.03Av/(vo/vi)1.5721.5651.5491.5191.4681.3030.8710.5530.368Av/dB3.9293.8903.8013.6313.3352.299-1.200-5.145-8.683上限截止频率498.816Hz（2）二阶有源高通滤波器输入频率/Hz1001502002503004006008001000Vo/mv4.610.30718.138

34、27.77636.66461.02591.728103.531107.717Av/(vo/vi)0.0650.1460.2570.3930.5190.8491.2971.4641.523Av/dB-23.742-16.712-11.801-8.112-5.697-1.4222.2593.3113.654下限截止频率501.414Hz（3）二阶有源带通滤波器输入频率/Hz1001502002503004006008001000Vo/mv22.61433.77644.57654.61563.35374.99475.1563.61552.95Av/(vo/vi)0.3200.4780.6300.77

35、20.8961.0611.0630.9000.749Av/dB-9.897-6.411-4.013-2.248-0.9540.5140.531-0.915-2.510下限截止频率257.247Hz，右边上限截止频率959.055Hz（4）二阶有源带阻滤波器输入频率/Hz1001502002503004006008001000Vo/mv109.567107.05102.86796.19985.83448.85347.41585.03697.228Av/(vo/vi)1.5501.5141.4581.3601.2140.6910.6711.2031.375Av/dB3.8073.6033.2752

36、.6701.684-3.210-3.4661.6052.766下限截止频率330.157Hz，右边上限截止频率765.601Hz七、温度控制电路的设计一、 实验目的（1） 了解传感器的基本知识，掌握温度传感器的基本用法。（2） 了解有关控制的基本知识。（3） 掌握根据温度传感器来设计控制电路的基本思想。二、设计指标与要求（1）电源：单电源+12V或双电源+12V供电均可。（2）要求温度设定范围为-20+130,温度非线性误差不得超过5。（3）控制部分：监控温度高于设定的上限温度或低于下限温度时，分别点亮不同颜色的二极管。（低于规定温度黄灯亮，高于规定温度红灯亮）三、 实验原理与电路设计 本实验

37、要求根据监控温度来做出相应的报警响应，该温度传感控制系统如图环境温度报警控制信号处理温度传感器温度传感器将温度信号转化为电信号，经过信号处理电路对其进行处理，最后通过过报警控制电路来控制发光二极管的指示。（一）温度传感器1、有关温度传感元件介绍（1）热敏电阻。正温度系数热敏电阻器也称PTC型热敏电阻器，属于直热式热敏电阻器，其主要特性是电阻值与温度变化成正比例关系，即当温度升高时，电阻随之增大。（2）集成芯片LM35。LM35是美国国家半导体公司生产的集成电路温度传感器系列产品之一，它具有很高的工作精度和较宽的线性工作范围，该器件输出电压与摄氏温度成线性关系。因而，从使用角度来说，LM35与用

38、开尔文标准的线性温度传感器相比更有优越之处，LM35无需外部校准或微调，可以提供常用的室温精度。2、LM35特点与基本参数：直接以摄氏温度校准；线性比例因数：10.0mV/；0.5的精确性保证(+25)；额定全工作范围：-55+150；电源供电范围：430V；漏电电流：小于60A；低自发热量，在静止空气中：0.08；非线性特性：+1/4；封装形式及管脚说明、典型应用：LM35采用TO-220塑料封装形式。（二）温度传感元件的选择根据设计指标与要求中队电源的要求，热敏电阻、LM35和AD590都可以选用，但根据对传感器工作条件和精度要求综合考虑，选择LM35作为温度传感元件.（三）信号处理 由L

39、M35的技术资料可知，LM35把温度信号转变成了电压信号，输出范围在-550+1500mV内，并且输出电压和温度呈良好的线性关系。要点亮发光二极管， 仅仅靠LM35提供的输出电压显然是远远不够的，需要对其输出信号进行放大。所以选择电压放大器作为信号处理部分。下面给出用运放实现的同相比例放大器的应用实例。如图所示电路输出电压与输入电压之间的关系为即为了减小输出级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应该接入平衡电阻R2：R2=R1/Rf此外，要求放大器的输入电阻尽可能的大。（四）报警控制虽然对传感器的输出信号进行了放大，但如果直接点亮二极管就无法起到对设定的上限温度或设定的下限温度进行判断的作用，

40、从而分别点亮不同颜色的二极管。在此，可以选择电压比较器来对输出电压和某特定电压进行比较，这个比较电压可以根据LM35的输出电压和温度线性特性，以及放大后的信号和LM35的输出信号的关系得出，进而起到设定的上限温度或设定下限温度的作用。单限比较器和滞回比较器在输入电压单一方向变化时，输出电压只跃变一次，而窗口比较器（Window Comparator）可使电压跳变两次，它可以用来检测输入信号是否位于两个阈值电压之间。这种电路常用于工业控制系统，当被测量（如温度、压力、液面等）得值超出规定的范围时，便发出指示信号。下图给出了常用的窗口比较器的实例，参考电压和（）的取值可以根据LM35的输出电压和温

41、度的线性，以及放大后的信号和LM35的输出信号的关系得出。1、电压比较器稳压二极管和电阻选择 2、报警控制中的简单的带蓝牙比较器，设定上限温度和下限温度所对应的电压：3、改进后的电路（1） 当V0VRH, LED1导通，LED2截止（2） 当V0VRL, LED1截止，LED2导通（3） 当VRLV0VRH, LED1截止，LED2截止，符合报警要求（五）完整电路根据以上分析可以得到完整电路如下LM35用可变电压源代替 滑动变阻器RW1接入百分比 3/4*100%=75% 滑动变阻器RW2接入百分比 2.3/4*100%=57.5%四、设计步骤1、 根据设计指标和温度传感器的有关资料，选择LM

42、35作为温度传感器，设计出具体电路。即第三部分的完整电路。2、选择合适的电压放大电路是放大器的输出电压不得超过5V。3、根据报警控制中所给出的简单电压比较器，设计完善的电路，使次比较电路能够判断所设定的上限温度和下限温度所对应的电压。4、 将温度传感器电路、电压放大电路和报警控制电路级联，完成完整的电路，并调试。五、实验仪器与设备直流电源，函数发生器，示波器，毫伏表，温度计。六、实验数据展示与处理LM35用可变电压源代替 设定上限温度30（300mV），下限温度23（230mV）。完成下表，表中、分别为下限参考电压，和上限参考电压由仿真可得即 测试数据记录测试温度/实测温度/mV/mV传感器输出电压/mV放大器输出电压/mV二极管指示情况172022542939170.420017092005黄灯亮252722542939249.6269.625012701两灯都不亮558022542939550.40180055098005红灯亮1、 例如传感器电压为177.6mV230mV，说明温度低于23摄氏度，黄灯亮2、例如传感器电压为230mV240mV300mV，说明温度高于30摄氏度，红灯亮。如下图所示（完结）