测控电路实验指导书.doc

1、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： 测控电路实验报告2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 1.1Vi（V）-2

2、 -0.5 0 +0.5 1Rl=V0（V） Rl=5K1测控电路实验报告32、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理论估算（mv）实测值（mv）输出电压 V0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U 0U ABU R2U R1RL 开路，直流输入信号 UI 由 0 变为 800mV UOL UI800mVRL 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

3、比例放大器 电路如图 1.3 所示测控电路实验报告4图 1.3 同相比例放大器按表 1.3 实验测量并记录。表 1.4表 1.5测试条件 理论估算 实测值U 0U ABU R2U R1RL 开路，直流输入信号 UI 由 0 变为 800mV UOL UI800mVRL 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。直流输入电压 Vi（mv）30 100 300 1000理论值（mv）实测值（mv）输出电压 V0误差测控电路实验报告5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） 0.3 0.

4、3Vi2（V） 0.2 0.2V0（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)0.50.8 0.2Vo(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。测控电路实验报告6测控电路实验报告7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

5、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）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

6、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Vi 与Vo 的相位、幅值变化情况并记录。测控电路实验报告8（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。(

7、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？测控电路实验报告9测控电路实验报告10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、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

8、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 1f(Hz) 5 10 15 30 60 100 150 200 300 400V。(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测控电路实验报告11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 1f(Hz) 10 16 50 100 130 160 200 300 400V。(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

9、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。测控电路实验报告12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

10、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。测控电路实验报告13（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）按图接线，并将 Rf 调为 100k，V

11、i 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。测控电路实验报告14测控电路实验报告15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

12、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 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

13、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 4mA20mA 电流信号。测控电路实验报告16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

14、，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?测控电路实验报告17测控电路实验报告18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

15、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

16、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。测控电路实验报告19测控电路实验报告20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

17、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 测控电路实验报告21五、实验步骤1、安装 D3 区 JP12 接口上的短路帽，将 D3 区 J91 接

18、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

19、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

20、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。测控电路实验报告22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12Vpp，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5.1Vi(V) 0 1 2 3 4 5T(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。