02模电实验1模电实验箱使用说明.docx

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02模电实验1模电实验箱使用说明

0-2模电实验1-模电实验箱使用说明

ACL-ZD-II型模拟电子技术实验箱使用说明

ACL-ZD-II型模拟电子技术实验箱依据浙江大学电工电子中心“电路与电子技术实验II”的要求设计而成。

本实验箱具有以下特点，首先对以往模电实验中分列元件的实验箱只保留了单管共射放大电路实验，以利学生掌握放大电路的一些基本概念，如放大系数、输入电阻、输出电阻、频率特性等；第二，在实验设计上偏重运算放大器的实验内容，包括运放的性能指标测试、基本运算电路、波形发生电路、滤波器实验和仪用放大器实验；第三，针对电气工程学院学生的特点，增加了比较器应用实验和光耦的线性应用实验，使学生了解电路设计的一般方法。

ACL-ZD-II型模拟电子技术实验箱的面板布置如下：

障时，直流电源会自动保护并内部蜂鸣器告警，学生应关闭电源查找故障原因，待消除故障后继续实验，否则会损坏实验设备。

2、稳压电源电路：

稳压电源电路由电源变压器、整流桥、整流二极管、滤波电容、三端稳压集成电路等组成，可以完成半波整流、全波整流、倍压电路等整流电路实验，也可以完成LM7812三端固定式和LM317三端可调式稳压电路实验。

变压器的电源开关采用不带锁的按键开关，学生在实验时必须按住开关变压器才会有交流电源输出，当放手时电源会随即切断，因此在实验测试时学生需始终按住按键开关。

3、直流信号源

直流信号源提供两路直流电压信号，可用于运放的基本运算电路实验。

图中，R5=R6=1K，WT1=10K，WT1中间滑动引脚的电压信号经运放同相跟随后输出。

在R5的上端和R6的下端需外接直流电压，通常在R5的上端接+15V，在R6的下端接-15V，此时在Uout1端输出直流信号的调节范围为-10V到+10V，由于是运放直接输出，在使用时应使输出电流小于运放LM358的额定输出电流。

两组直流信号源参数完全一致，运放采用±15V/1A组直流电源，地信号为COM2。

WT1和WT2为多圈绕线式电位器，运放U9布置在正面，损坏时可直接更换。

4、共射放大电路

单管共射放大电路如右图所示，实验用NPN型三极管为D882，TO-126封装。

PCM=1.25W

ICM=3A

V（BR）CBO=40V

V（BR）CEO=30V

hFE=60-400

仿真用Pspice模型Q2SD882，在C:

\CADENCE\

SPB_16.6\TOOLS\CAPTURE\LIBRARY\PSPICE\JPWRBJT.OLB文件中。

共射放大电路应采用+15V直流电源供电，并按+15V电源计算电路参数。

电路中蓝色塑料长方体为接线端子，安装在其上的8mmx11mmx3mm黑灰体才是D882三极管。

5、运放基本电路

运放基本电路实验有：

反相加法运算电路实验、同相比例运算电路实验、减法运算电路实验、积分运算电路实验和方波转换为三角波电路实验。

右图中提供了以上实验所需的电阻和电容，U2采用LM358双运放，实验采用±15V/1A组直流电源供电，U2两边的两个0.1uF电容可作为电源去耦电容。

实验中所有的连线都需要学生自己连接，应尽量采用短一点的实验导线连接，特别是运放的同相输入端和反向输入端的连线，一定要采用短的导线以避免干扰。

电源连线应正电源用红色线，地线采用黑色线，负电源采用蓝色线，以便于区分和检查。

6、运放指标测试电路

运放性能指标是选择不同运放的重要依据，对运放性能指标的理解是电路设计人员必须做到的。

运算放大器作为现代电子线路的基础元件，具有品种多、性能各异、应用场合繁杂等特点，性能指标差距巨大。

从运放的分类来看，运放可分为普通运放、精密运放、高速运放、仪用运放、低功耗运放、低噪声运放、高电压运放、大电流运放、隔离放大器等等，因此运放指标测试是一个非常重要的实验。

运放指标测试实验有：

输入失调电压VIO的测量、输入失调电流IIO的测量、输入偏置电流IIB的测量、开环差模电压放大倍数Aod的测量、共模抑制比KCMR的测量、转换速率SR的测量、单位增益带宽fc的测量。

右图中已经提供了运放指标测试实验的电阻、电容和运放器件，运放采用普通运算放大器LM358。

实验采用±15V/1A组直流电源供电，U6的电源去耦电容可选实验面板上的两个0.1uF电容。

实验连线与运放基本电路实验连线一致，包括其它实验也一样。

7、滤波器电路

滤波器电路是电子线路设计的一个分支，在信号处理中起着重要的作用。

在有源滤波电路中运放作为主要器件，是不可或缺的。

有源滤波器的设计有专门的书籍介绍，在本实验中以滤波器的应用为主要内容，进行二阶低通滤波器、二阶高通滤波器的Pspice仿真和实验研究，并将低通滤波器和高通滤波器串联构成带通滤波器实验。

右图中已经提供了滤波器实验的电阻、电容和运放器件，运放采用普通运算放大器LM358。

实验采用±15V/1A组直流电源供电，U3的电源去耦电容可选实验面板上的两个0.1uF电容。

8、波形发生电路

电子系统中广泛使用的波形有正弦波、脉冲波、三角波和锯齿波等信号，应用于测量、通信、控制等多种设备中。

由于由运放组成的波形发生电路简单可靠，信号一致性好，因此波形发生电路基本上都采用运放完成。

本实验箱的波形发生电路实验有：

RC桥式振荡电路实验、方波发生器实验、三角波-方波发生电路实验和锯齿波发生电路实验。

右图中已经提供了波形发生电路实验的电阻、电位器、电容和运放器件，运放采用普通运算放大器LM358。

实验采用±15V/1A组直流电源供电，U5的电源去耦电容可选两边的两个0.1uF电容。

9、电压比较器电路

电压比较器在工业控制领域应用广泛，迟滞比较器、窗口比较器等，可以提高检测信号的可靠性。

比较器电路可以采用运放来设计，也可以采用专门的比较器集成电路来设计，本实验中采用专门的比较器集成电路来构成各种比较器电路，使刚接触模拟电子技术的学生能够开阔点思路。

本实验箱的电压比较器电路有：

单门限比较器电路实验、迟滞比较器电路实验、窗口比较器电路实验和三态电压比较器电路实验。

右图中已经提供了电压比较器电路实验的电阻、电位器、电容和比较器器件，比较器采用双比较器集成电路LM393。

实验采用±15V/1A组直流电源供电，U8的电源去耦电容可选两边的两个0.1uF电容。

10、光耦合电路实验

光耦合电路可以作为模拟量的隔离传输，在工业控制中，会碰到强弱电之间的模拟量信号传输问题，模拟量的隔离传输电路是隔离强电干扰的有效措施。

隔离传输电路有磁隔离电路和线性光耦隔离电路两种，光隔离电路由于成本低、实现容易被广泛采用。

光耦合电路实验项目有两个：

光耦合传输特性实验和模拟量光耦合传输实验。

本实验采用双路光耦集成电路TLP521-2完成光耦合模拟量隔离电路，有条件的情况下也可以采用线性光耦集成电路HCNR200来进行实验。

右图中已经提供了光耦合电路实验的电阻、电容和光耦合集成电路TLP521-2。

实验采用+15V/1A组直流电源单电源供电，U8的电源去耦电容可选两边的两个0.1uF电容。

11、仪用放大器

在许多测量和控制系统中，需要对微弱的电信号进行放大和处理，而这些微弱信号往往夹杂在较大的共模信号中，对这些微弱信号的放大就需要仪用放大器，仪用放大器具有较大的差模放大倍数和良好的共模抑制比，但价格也比一般的运放高很多。

仪用放大器可以是三个运放组成的放大电路，也可以是专用的集成电路，在本实验中将对比单个运放组成的高增益差动放大电路、三运放组成的仪用放大电路和单个仪用放大集成电路三者之间的性能差异，以加深学生对仪用放大电路的认识。

单个运放组成的高增益差动放大电路和三运放组成的仪用放大电路学生可以选用实验箱上运放基本电路实验单元等LM358运放和电阻器件进行，仪用放大集成电路可采用下图中INA128仪用放大器单元进行。

INA128的技术参数及使用规范请参考INA128的数据手册。

上图中，力传感器单元和负载和电流检测单元是产生微弱信号的实验对象。

力传感器单元采用了一个悬臂梁式的全桥应变片力传感器，内部含有4个应变片组成的全桥电路。

力传感器的技术参数如下：

量程：

700g激励电压：

3~10V

输入电阻：

1000±50Ω输出电阻：

1000±50Ω

满量程输出电压=激励电压X灵敏度1.0mV/V

负载和电流检测电路单元由上下各3个共6个电流取样电阻和负载电阻加负载电位器组成。

该电路可以作为三端集成稳压电路实验的负载，当调节负载电位器时可以改变三端集成稳压电路的输出电流，也可以通过仪用放大电路来检测流过负载的电流，选取不同的取样电阻可以改变取样电压信号的大小。

当负载和电流检测电路外加+12V电源时，假设调节可调负载使负载电流为0.1A，取样电阻选1.0Ω，则取样电阻上电压信号为0.1V，当取样电阻选0.05Ω时取样电阻上电压信号为5mV。

如果选取上端的取样电阻，则在取样电阻电压信号上会叠加12V的共模信号。

这个电路可以比较有共模信号和无共模信号时仪用放大电路的输出结果。

另外还有几件事告知：

1.实验箱U1为INA128仪用运放；

U2~U6为LM358普通双运放；

U7为TLP521-2双光耦；

U8为LM393双电压比较器。

2.在各器件上现都已涂上不同颜色的油漆作为标示

白色——LM358双普通运放；

红色——INA128仪用运放；

金色——LM393双电压比较器。

3.由于仪用放大器成本较高，只能够有极少量的备件，请各位在指导学生使用时多多关照，特别是电源不要接错，输入输出不要搞错，输入端的信号幅度不能太大。