《测控电路设计》实验报告.docx
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《测控电路设计》实验报告
实验报告
课程名称测控电子技术
实验名称测控电子技术课程实验
实验日期2012.12.27—2012.12.30
学生专业测控技术与仪器
学生学号
学生姓名
实验室名称测控技术实验室
教师姓名周严
成绩
南京理工大学机械工程学院
实验一有源二阶低通滤波器的设计
1、实验目的
实验旨在锻练学生自行设计、调试有源二阶低通滤波器的能力，更深入地掌握巴特沃思型二阶有源低通滤波器的设计方法，直观了解巴特沃思型低通滤波器的频率特性，加深对巴特沃思逼近方式的理解。
2、实验内容
设计一二阶无限增益多路反馈巴特沃思型有源低通滤波器，要求截止频率fc=100Hz，增益A=1。
搭建并调试所设计的二阶有源低通滤波器，使电路的性能指标达到设计要求。
3、实验仪器设备
1）双路直流稳压电源；
2）双踪示波器；
3）信号发生器；
4）41/2位数字万用表；
5）面包板。
4、实验电路设计及工作原理说明
1）实验电路设计
2）电路的工作原理说明
5、实验步骤、现象、结果记录以及实验信息处理与分析
1）实验步骤说明
2）实验现象、结果记录
表1.1低通滤波器测试结果记录表
输入信号频率
输入信号幅度
输出信号幅度
输入输出时间差
相位差
10Hz
1V
20Hz
1V
30Hz
1V
40Hz
1V
50Hz
1V
60Hz
1V
70Hz
1V
80Hz
1V
90Hz
1V
100Hz
1V
200Hz
1V
300Hz
1V
400Hz
1V
500Hz
1V
600Hz
1V
700Hz
1V
800Hz
1V
900Hz
1V
1000Hz
1V
3）实验信息处理与分析
（1）所设计滤波器的幅频特性、相频特性
（3）评价所设计的滤波器性能
6、思考题解答
1）在设计元件参数时，为什么首先确定电容值？
是否可以首先确定电阻值？
2）在计算时为什么要求中间结果保留小数后6位？
3）设计中采用的归一化系数B和C是怎样得到的？
4）如果要设计指标相同的高通滤波器，电路形式应作何改动？
5）设计指标相同的四阶无限增益多路反馈巴特沃思型有源低通滤波器，给出电路图并设计参数。
实验二多谐振荡器功能及指标的测试
1、实验目的
实验旨在使学生进一步了解基于电容充放电原理及比较器的多谐振荡器的工作原理及一般构成原则。
通过分析实验电路及实验操作，掌握积分器、比较器的工作原理，在此基础上掌握积分器及比较器在多谐振荡器中的应用，从中学习信号发生器的设计思想及工作原理。
2、实验内容
分析所提供实验电路的工作原理及设计思路，搭建并调试实验电路，测试电路中规定测试点的波形，验证理论输出波形是否与实际相符；根据电路参数计算输出信号的频率值，测量输出信号的频率，验证理论值与实测值是否相符。
3、实验仪器设备
（1）三路直流稳压电源
（2）双踪示波器
（3）41/2位数字万用表
（4）面包板。
4、实验电路设计及工作原理说明
1）实验电路设计
2）电路的工作原理说明
5、实验步骤、现象、结果记录以及实验信息处理与分析
1）实验步骤说明
2）实验现象、结果记录
（1）比较器反相端和输出端的波形及输出信号频率
（2）将电阻R3换成100k的电位器，调节电位器观察输出波形的频率变化情况，记录下频率的变化范围。
（3）用6个不同阻值的电阻R3分别接入电路中，测试输出频率，并将结果填入表2.1中。
表2.1不同R3阻值下的输出频率
R3
输出频率
R3
输出频率
1Ω
1kΩ
10Ω
10kΩ
100Ω
100kΩ
3）实验信息处理与分析
6、思考题解答
1）若要调节输出波形的频率应怎样改动电路？
2）若要调节输出波形的幅度应怎样改动电路？
3）定量推导出输出频率的表达式。
实验三仪用放大器的设计
1、实验目的
通过实验牢固掌握三运放仪用放大器的构成和工作原理，学习根据设计要求设计并调试三运放结构仪用放大器，成功设计制作符合设计要求的三运放结构仪用放大器。
通过设计制作加深对相关基础理论知识的理解，为今后实际设计、应用打下坚实的基础。
2、实验内容
设计制作一三运放结构的仪用放大器，要求放大器的差模增益为100倍以内可调节，共模抑制比大于70dB。
3、实验仪器设备
1）双路直流稳压电源
2）双踪示波器
3）信号发生器
4）41/2位数字万用表
5）面包板
4、实验电路设计及工作原理说明
1）实验电路设计
2）电路的工作原理说明
5、实验步骤、现象、结果记录以及实验信息处理与分析
1）实验步骤说明
2）实验现象、结果记录
表3.1实验结果记录表
序号
差模增益的测试
共模抑制比的测试
Vin2-Vin1
Vod
差模增益
Vinc
Voc
CMRR
1
100mV
10V
1V
2
200mV
10V
2V
3
300mV
10V
3V
4
400mV
10V
4V
5
500mV
10V
5V
6
600mV
10V
6V
7
700mV
10V
7V
8
800mV
10V
8V
9
900mV
10V
9V
10
1000mV
10V
10V
3）实验信息处理与分析
6、思考题解答
1）所设计的电路其增益调节是否为线性？
2）所设计电路的第一级中，两个运放A1和A2在选择时应注意什么问题？
说明原因。
3）所设计电路的第二级中，运放A3在选择时应注意什么问题？
说明原因。
4）放大器的总增益由第一级增益和第二级增益组成，两部分的增益应怎样分配？
说明原因。
实验四直流电压基准源的设计
1、实验目的
实验旨在训练学生自行设计、调试直流电压基准源的能力，使学生更深入地掌握直流电压基准源的一般构成原则及电路的设计方法，加深对电压基准源概念的理解。
2、实验内容
参考所提供的参考电路，自行设计一直流电压基准源，设计电路参数、选择基准元件及运算放大器，搭建并调试电路，使基准源电路能够输出10V和25V两种基准电压，稳定度为0.1%/小时。
3、实验仪器设备
1）双路直流稳压电源；
2）双踪示波器；
3）41/2位数字万用表；
4）面包板。
4、实验电路设计及工作原理说明
1）实验电路设计
2）电路的工作原理说明
5、实验步骤、现象、结果记录以及实验信息处理与分析
1）实验步骤说明
2）实验现象、结果记录
表4.1基准电压测试结果（测试时间：
1小时）
设计基准电压值
测试结果
测试时间
设计基准电压值
测试结果
测试时间
10V
25V
10V
25V
10V
25V
10V
25V
10V
25V
10V
25V
3）实验信息处理与分析
6、思考题解答
1）参考电路中为什么要用两只稳压管？
用一只稳压管是否可以？
如果可以应选择什么样的稳压管？
2）参考电路中采用了单电源供电，在图4.1所示供电电源值的情况下能够实现25V输出吗？
在实验中你是怎样做的？
3）本实验对供电电源的指标有何要求？
4）本实验中对运放的技术指标有何要求？
实验五基于集成D/A的锯齿波发生器的设计
1、实验目的
本实验旨在使学生在学习了D/A转换器理论知识的基础上，深入学习并掌握D/A转换器在数字合成式信号发生器中的应用，从而加深对D/A转换器原理、用途的了解。
2、实验内容
根据设计要求及提供的参考电路，设计数字合成式锯齿波发生器的电路，搭建并调试电路，实现锯齿波输出，其输出频率范围为1kHz～10kHz，输出幅度范围为1V～10V。
3、实验仪器设备
1）三路直流稳压电源；
2）双踪示波器；
3）信号发生器；
4）41/2位数字万用表；
5）面包板。
4、实验电路设计及工作原理说明
1）实验电路设计
2）电路的工作原理说明
5、实验步骤、现象、结果记录以及实验信息处理与分析
1）实验步骤说明
2）实验现象、结果记录
表5.1输入基准频率与输出锯齿波频率关系表
fck
fo
fck
fo
256kHz
1536kHz
512kHz
1792kHz
768kHz
2048kHz
1024kHz
2304kHz
1280kHz
2560kHz
3）实验信息处理与分析
6、思考题解答
1）参考电路中电容Cf起什么作用？
可否取消？
2）改变输出锯齿波的频率有几种方法？
3）改变输出波形的幅度有几种方法？
4）采用DAC0800时锯齿波的最高输出频率为多少（规定组成锯齿波的台阶数为255级）？
若要提高最高频率可以采用何方法解决？
实验六集成A/D转换器输入-输出特性的测试
1、实验目的
本实验的目的是使学生在学习A/D转换器理论课的基础上，掌握集成A/D转换器的使用方法，加深对逐次逼近式A/D转换器原理、用途的了解。
2、实验内容
测试集成A/D转换器ADC0809的输入-输出特性。
验证芯片的输入-输出特性是否符合芯片手册给出的特性。
3、实验仪器设备
1）直流稳压电源；
2）双踪示波器；
3）信号发生器；
4）41/2位数字万用表；
5）面包板。
4、实验电路设计及工作原理说明
1）实验电路设计
2）电路的工作原理说明
5、实验步骤、现象、结果记录以及实验信息处理与分析
1）实验步骤说明
2）实验现象、结果记录
表6.1A/D转换结果记录表
输入电压
实测转换结果
理论转换结果
+5V
+3.75V
+2.5V
1.25V
0V
3）实验信息处理与分析
（1）输入-输出特性曲线
（2）评价所使用的A/D转换器的性能
6、思考题解答
1）若实测转换结果与理论值不一样是什么原因？
2）输出的转换结果是什么码制？
3）若要改成双极性输入，应怎样改变线路？
4）若要将输入信号改为从6号通道输入电路应怎样修改？
5）A/D转换器的输出可否直接连接发光二极管？
请试验后回答该问题。
6）电路中将A/D的基准电压与电源电压短接，存在什么不足？
请说明更合理的设计方法。
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