测控电路实验指导书new

1、测控电路实验报告实验报告（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Af2 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 1V0（V）Rl

2、=Rl=5K12、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）3010030010003000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U0RL开路，直流输入信号UI由0变为800mVUABUR2UR1UOLUI800mVRL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）30100300

3、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U0RL开路，直流输入信号UI由0变为800mVUABUR2UR1UOLUI800mVRL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1.6Vi1（V）0.30.3Vi2（V）0.20.2V0（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1.7Vi1(V) 1 2 0.2Vi2(V) 0.5 0.8 0.2Vo(V)按表1.7要求实验并测量记

4、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2V2、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）

5、取Vi01V，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20400Hz，观察V

6、i 与Vo 的相位、幅值变化情况并记录。（3）输入方波，f200Hz，V5V，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f200Hz，V6V 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、 熟悉有源滤波器构成及其特性、 学会测量有源滤波器幅频特性二、仪器及设备、

7、 示波器、 信号发生器三、预习要求、 预习教材有关滤波器内容、 分析图一、图二、图三所示电路，写出它们的增益特性表达式、 计算图一、图二电路的截止频率，图三的中心频率、 画出三个电路的幅频特性曲线、 设计报告要求的电路，准备用实验测试验证四、实验内容、 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)1111111111f(Hz)510153060100150200300400V。(v)注意：改变信号频率时，一定要保持Vi不变。、 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)111111111f(Hz)1016501001301

8、60200300400V。(v)、 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、 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。、 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

9、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ViVo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ViVo波形并记录。（3）改变Vi幅值，观察Vo2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

10、）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4mA20mA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

11、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4mA20mA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

12、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4mA20mA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 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； 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

13、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1IBMPC机 一台。2DP-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

14、）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。4B8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

15、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

16、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1IBMPC机 一台。2DP-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

17、、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

18、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