實驗一基本電路實驗1綜述

實驗一、基本電路實驗1綜述實驗一、基本電路實驗1綜述52/52實驗一、基本電路實驗1綜述深圳市德普施科技實驗一集成運算放大器的基本應(yīng)用2實驗二交流放大器的基本應(yīng)用8實驗三比較器12實驗四電橋放大電路17實驗五RC有源濾波器23實驗六、鎖相環(huán)及頻率調(diào)制與解調(diào)電路29實驗七、模擬乘法器及調(diào)幅與檢波電路32實驗八半波/全波精美檢波整流電路35實驗九、相位調(diào)制與解調(diào)實驗38實驗十、脈沖寬度調(diào)制實驗42實驗十一壓頻/頻壓變換實驗45實驗十二儀表放大實驗49附錄一、DRVI使用說明50附錄二、電阻色環(huán)鑒識51附錄三、實驗主板的說明521深圳市德普施科技實驗一集成運算放大器的基本應(yīng)用一、實驗?zāi)康模赫J識集成運算放大器的特點與使用方法；掌握集成運算放大器的基本應(yīng)用。二、實驗內(nèi)容：1.反相放大器反相放大器是最基本的集成運算放大器應(yīng)用電路。如圖1-1所示：閉環(huán)電壓增益：R2AVF=R1輸入電阻：Ri=R1輸出電阻：Ro≈01.1所需元件與設(shè)備：傳感器實驗主板；放大器OP07（1個）；電阻：10K?（棕黑黑紅）×2，20K?（紅黑黑紅）×1，51K?（綠棕黑紅）×1；跳線若干；1.2實驗步驟:（1）選擇線路板反相放大器部分；（2）將R=10K?電阻的兩端用跳線分別接入R_IN，組成圖1-1反相放大器電路；（3）接通電源，IN輸入直流電壓，在DRVI中觀察電壓輸出值,考據(jù)閉環(huán)電壓增益（AVF）；注：用DIVI觀察的電壓不要高出5V，DRVI的操作見附錄一，（4）改變電壓的輸入，考據(jù)閉環(huán)電壓增益（AVF）；（5）改變R2的值（改為20K或51K），重復上述步驟。2深圳市德普施科技圖1-1反相放大器圖1-2同相放大器同相放大器同相放大器也是最基本的集成運算放大器應(yīng)用電路。如圖1-2所示：閉環(huán)電壓增益：AVF=1+R2R1輸入電阻：Ri=ric;ric為運放自己同相輸入端對地的共模輸入電阻，一般為108?輸出電阻：Ro≈02.1所需元件與設(shè)備：傳感器實驗主板；放大器OP07（1個）；電阻：10K?（棕黑黑紅）×2，20K?（紅黑黑紅）×1，51K?（綠棕黑紅）×1；跳線若干；2.2實驗步驟:（1）選擇線路板同相放大器部分；（2）將R=10K?電阻的兩端用跳線分別接入R_IN，組成圖1-3同相放大器電路；（3）接通電源，Vi輸入直流電壓，在DRVI中觀察電壓輸出值，考據(jù)閉環(huán)電壓增益（AVF）；（4）改變電壓的輸入，考據(jù)閉環(huán)電壓增益（AVF）；（5）改變R2的值（改為20K或51K），重復上述步驟。差動放大器（減法器）如圖1-3所示，當運算放大器的反相端和同相端分別輸入信號V1和V2時,則3深圳市德普施科技輸出電壓Vo：Vo=R3V11R3R2R4V2R1R1R4當R1=R2，R3=R4時為差動放大器，其差模電壓增益AVD：AVD=VoR3R4V2V1R1R2輸入電阻：Rid=R1+R2=2R1當R1=R2=R3=R4輸出電壓：Vo=V2－V13.1所需元件與設(shè)備：傳感器實驗主板；放大器OP07（1個）；電阻：10K?（棕黑黑紅）×4；跳線若干；3.2實驗步驟:3.2.1選擇減法器實驗?zāi)K；3.2.2接通電源，IN-、IN+輸入直流電壓V1，V2，在DRVI中觀察電壓輸出值，考據(jù)Vo=V2－V1；3.2.3改變電壓的輸入，考據(jù)Vo=V2－V1。圖1-3差動放大器（減法器）圖1-4反相加法器反相加法器如圖1-4所示，其輸出電壓Vo可表示為：Vo=R3V1R3V2R1R24深圳市德普施科技當R1=R2=R3輸出電壓：Vo=－（V1+V2）4.1所需元件與設(shè)備：傳感器實驗主板；放大器OP07（1個）；電阻：10K?（棕黑黑紅）×3；跳線若干4.2實驗步驟:（1）選擇加法器實驗?zāi)K；（2）接通電源，IN1、IN2輸入直流電壓V1、V2，在DRVI中觀察電壓輸出值，考據(jù)Vo=－（V1+V2）；（3）改變電壓的輸入，考據(jù)Vo=－（V1+V2）。微分器如圖1-5所示，其輸出電壓Vo可表示為：dviVo=RFC式中RFC為微分時間常數(shù)。圖1-5（a）微分器圖1-5（b）三角波—方波變換電路式圖1-5（c）三角波—方波變換波形由于電容C的容抗隨輸入信號的頻率高升而減小，結(jié)果是，輸出電壓隨頻率升高而增加。為限制電路的高頻電壓增益，在輸入端與電容C之間接入一小電阻RS，當輸入頻率低于fo=1時，電路起微分作用；若輸入頻率遠高于上式，則電路RSC2近似一個反相器，高頻電壓增益為AVF=RF。RS實質(zhì)微分電路如圖1-5（b）所示，若輸入電壓為一對稱三角波，則輸出電壓為對稱方波。如圖1-5（c）5深圳市德普施科技5.1所需元件與設(shè)備：傳感器實驗主板；放大器OP07（1個）；電阻：100K?（棕黑黑橙）×1，100?（棕黑黑黑）×1；電容：×1(103)；跳線若干；5.2實驗步驟:（1）選擇微分器實驗?zāi)K；（2）接通電源，IN輸入一對稱三角波，在DRVI中觀察輸出波形，考據(jù)可否輸出對稱方波，若是不是，考據(jù)輸入波形頻率。積分器如圖1-6所示，其輸出電壓Vo可表示為：1tVo=VidtR1C0式中RC為積分時間常數(shù)。1圖1-6（a）積分器圖1-6（b）方波—三角波變換電路式圖1-6（c）方波—三角波變換波形為限制電路的低頻電壓增益，可將反響電容C與一電阻RF并聯(lián)。當輸入頻率大于fo=1時，電路起積分作用；若輸入頻率遠低于fo，則電路近似一個反相RFC2器，低頻電壓增益為AVF=RF。RS實質(zhì)積分電路如圖1-6（b）所示，若輸入電壓為一對稱方波，則輸出為對稱三角波。如圖1-6（c）6.1所需元件與設(shè)備：傳感器實驗主板；放大器OP07（1個）；電阻：10K?（棕黑黑紅）×1，100K?6深圳市德普施科技（棕黑黑橙）×1；電容：×1(203)；跳線若干；6.2實驗步驟:（1）選擇積分器實驗?zāi)K；（2）接通電源，Vi輸入一對稱方波，在DRVI中觀察輸出波形，考據(jù)可否輸出對稱三角波，若是不是，考據(jù)輸入波形頻率。7深圳市德普施科技實驗二交流放大器的基本應(yīng)用一、實驗?zāi)康模赫莆战涣鞣糯笃鞯幕緫?yīng)用。二、實驗內(nèi)容：交流反相放大器交流反相放大電路如圖2-1所示：Kf=R2（負號說明輸入、輸R1出電壓相位相差180°）R3=R2C1：隔直電容C3：旁路電容，防范振蕩C3R3>C1R1圖2-1交流反相放大電路所需元件與設(shè)備：傳感器實驗主板；放大器OP07（1個）；電阻：20K?（紅黑黑紅）×1，100K?（棕黑黑橙）×2，51K?（綠棕黑紅）×1；電容：0.1uF(104)×2；跳線若干；1.2實驗步驟:（1）選擇交流反相放大實驗?zāi)K；（2）選擇R=100K電阻，用跳線將電阻的兩端分別接入R_IN處，組成圖2-1交流反相放大電路；（3）接通電源，IN輸入交流電壓，在DRVI中觀察電壓輸出波形，考據(jù)Kf；（4）改變電壓的輸入，考據(jù)Kf；（5）改變R2的值（51K），重復以上步驟。8深圳市德普施科技交流同相放大器交流同相放大電路如圖1-2所示：KfR21R1C1：隔直電容R3：C1的放電回路R3必定有z=R圖2-2交流同相放大電路所需元件與設(shè)備：傳感器實驗主板；放大器OP07（1個）；電阻：20K?（紅黑黑紅）×1，100K?（棕黑黑橙）×2，51K?（綠棕黑紅）×1；電容：0.1uF×1；跳線若干2.2實驗步驟:（1）選擇交流同相放大實驗?zāi)K；（2）選擇R=100K電阻，用跳線將電阻的兩端分別接入R_IN處，組成圖2-2交流同相放大電路；（3）接通電源，IN輸入交流電壓，在DRVI中觀察電壓輸出波形，考據(jù)Kf；（4）改變電壓的輸入，考據(jù)Kf；5）改變R2的值（51K），重復以上步驟。交流電壓隨從器交流電壓隨從電路如圖2-3所示：所需元件與設(shè)備：傳感器實驗主板；放大器OP07（1個）；電阻：100K?（棕黑黑橙）×2；電容：0.1uF×1；跳線若干；9深圳市德普施科技圖2-3交流電壓隨從電路3.2實驗步驟:（1）選擇交流電壓隨從器實驗?zāi)K；（2）接通電源，IN輸入交流電壓，在DRVI中觀察電壓輸出波形，考據(jù)Vi與Vo可否一致；（3）改變電壓的幅值與頻率，考據(jù)Vi與Vo的一致性。自舉同相交流放大電路自舉電路：利用反響使輸入電阻的兩端近似為等電位，減小向輸入回路索取電流，從而提高輸入阻抗的電路。自舉同相交流放大電路如圖2-4所示：圖2-4自舉同相交流放大電路10深圳市德普施科技所需元件與設(shè)備：傳感器實驗主板；放大器OP07（1個）；電阻：100K?（棕黑黑橙）×2，200K?（紅黑黑橙）×1；電容：0.1uF(104)×2；跳線若干；4.2實驗步驟:（1）選擇自舉同相交流放大電路實驗?zāi)K；（2）接通電源，IN輸入交流電壓，在DRVI中觀察電壓輸出波形。自舉交流電壓隨從電路自舉交流電壓隨從電路如圖2-5所示：圖2-5自舉交流隨從電路所需元件與設(shè)備：傳感器實驗主板；放大器OP07（1個）；電阻：100K?（棕黑黑橙）×2，200K?（紅黑黑橙）×1；電容：0.1uF×2；跳線若干；5.2實驗步驟:（1）選擇自舉交流隨從電路實驗?zāi)K；（3）接通電源，IN輸入交流電壓，在DRVI中觀察電壓輸出波形，并與Vi比較。11深圳市德普施科技實驗三比較器一、實驗?zāi)康恼J識比較器的原理及應(yīng)用；二、實驗內(nèi)容：窗比較器圖3-1(a)比較器由運放組成的電壓比較器電路如圖3-1(a)所示。此電路為同對照較器，即當輸入信號的值Vi大于參照電壓VREF時，運放的輸出湊近于正電源電壓Vo+Vcc，當Vi小于參照電壓-Vee時，運放的輸出湊近于負電源電壓VoVee。圖3-1（b）所示電路為窗比較器電路，該電路的功能是鑒識輸入電壓的值Vi可否介于下參照電壓Vrl和上參照電壓Vrh之間（所謂的窗）。若是Vrl<Vi<Vrh，輸出電壓的值為0，若是輸入電壓Vi〈Vrl或Vi〉Vrh，則輸出將等于運放的飽和輸出電壓+VSAT（+VSAT比+Vcc小1.4V左右）。能夠用發(fā)光二極管鑒識窗比較器的輸出電平，圖3-1（b）所示。12深圳市德普施科技圖3-1（b）窗比較器所需元件與設(shè)備：傳感器實驗主板；比較器LM311（2個）；電阻：4.7K?（黃紫黑黑）×4；二極管：IN4148×3，發(fā)光二極管×1；三極管：NPN三極管2N3904×1；跳線若干；1.2實驗步驟:（1）選擇窗比較器實驗?zāi)K；（2）接通電源，Vrl接入一個低電壓（如-1.5V），Vrh接入一個高電壓（如），Vi輸入交流電壓，調(diào)治Vi的幅值，觀察LED燈的發(fā)光情況，考據(jù)可否獲取與窗比較器的原理相同的結(jié)果。過零比較器13深圳市德普施科技圖3-2(a)電壓比較器如圖3-2(a)所示的電壓比較器電路，參照電壓VREF能夠是正當也能夠是負值。當VREF=0，則輸入電壓Vi每次過零時，輸出電壓就要產(chǎn)生跳變。這種比較器稱為過零比較器。圖3-2(b)過零比較器當輸入信號Vi為一正弦波時，Vi每過零一次，比較器的輸出Vo將產(chǎn)生一次電壓跳變，輸入Vi，輸出Vo，經(jīng)RC微分電路后的輸出Vo’以以下列圖所示：14深圳市德普施科技T0ttt圖3-2（c）輸入Vi，輸出Vo，經(jīng)RC微分電路后的輸出Vo’波形圖所需元件與設(shè)備：傳感器實驗主板；比較器LM311（1個）；電阻：4.7K?（黃紫黑黑）×2，10K?（棕黑黑紅）×2；電容：0.001uF×1（102）；跳線若干；2.2實驗步驟:（1）選擇過零比較器實驗?zāi)K；（2）接通電源，Vi輸入正弦波形，在DRVI中觀察Vo和Vo’的輸出波形。遲滯比較器遲滯比較器的是一個擁有遲滯回環(huán)特點的比較器，其電路如圖3-3所示：15深圳市德普施科技圖3-3遲滯比較器電路所需元件與設(shè)備：傳感器實驗主板；比較器OP07（1個）；電阻：10K?(棕黑黑紅)×2，1K?（棕黑黑棕）×2；電容：×1（102）；5V穩(wěn)壓管×2；跳線若干；3.2實驗步驟:（1）選擇遲滯比較器實驗?zāi)K；（2）接通電源，Vi輸入正弦波形，在DRVI中觀察Vo輸出波形。16深圳市德普施科技實驗四電橋放大電路一、實驗?zāi)康模赫J識電橋放大電路的原理及應(yīng)用；二、實驗內(nèi)容：反相輸入電橋放大電路圖4-1反相輸入電橋放大電路傳感器電橋（用可調(diào)電阻代替）接至運算放大器的反相輸入端，稱為反相輸入電橋放大電路，如圖4-1所示。電橋?qū)蔷€a、b兩端的開路輸出電壓uab為：abZ4Z3uu=Z2Z4Z1Z3若令Z1=Z2=Z4=R，Z3=R（1+），式中=△R/R，由a點虛地可推出uo：u=R2uoR141/2由上式知，〈〈1時，uo才與湊近線性變化。1.1所需元件與設(shè)備：17深圳市德普施科技實驗主板；反相電橋?qū)嶒災(zāi)K；跳線若干；1.2實驗步驟:（1）選擇反相電橋?qū)嶒災(zāi)K，選擇5K電阻接入R-IN1處，就組成圖4-1反相輸入電橋放大電路，接入的電阻是Z3，其中Z1、Z2、Z4均用3個5K?的電阻代替；（2）接通電源，U輸入素來流電壓，在DRVI上測出輸出Uo，由上面的公式算出的uo此時應(yīng)為0，如輸出的Uo不湊近為0，檢查線路并解析誤差本源；注：該電路要求輸入的直流電壓是浮置的，可采用電池供應(yīng)的電壓作為輸入電壓，將電池正負極接入板上的V+V-，將U-接入主板地，U+接主板輸出，調(diào)治可調(diào)電阻，經(jīng)過DRVI測出其電壓值，再將U-U+接入反相電橋?qū)嶒災(zāi)K的U-U+；（3）將Z3電阻換成3.9K，在DRVI上測出輸出Uo，與上面的公式算出的uo進行比較，并作解析；（4）將Z3電阻換成、、，再進行步驟3。同相輸入電橋放大電路圖4-2同相輸入電橋放大電路傳感器電橋（用可調(diào)電阻代替）接至運算放大器的同相輸入端，稱為同相輸入電橋放大電路，如圖4-2所示。18深圳市德普施科技若令Z1=Z2=Z4=R，Z3=R（1+），式中=△R/R，由虛地可推出uo：u=R2uoR141/2由上式知，〈〈1時，uo才與湊近線性變化。所需元件與設(shè)備：實驗主板；同相電橋?qū)嶒災(zāi)K；跳線若干；2.2實驗步驟:（1）選擇同相電橋?qū)嶒災(zāi)K，選擇5K電阻接入R-IN2處，就組成圖4-2同相輸入電橋放大電路，接入的電阻是Z3，其中Z1、Z2、Z4均用3個5K?的電阻代替；（2）接通電源，U輸入素來流電壓，在DRVI上測出輸出Uo，由上面的公式算出的uo此時應(yīng)為0，如輸出的Uo不湊近為0，檢查線路并解析誤差本源；注：該電路要求輸入的直流電壓是浮置的，可采用電磁供應(yīng)的電壓作為輸入電壓，將電磁正負極接入板上的V+V-，將U-接入主板地，U+接主板輸出，調(diào)治可調(diào)電阻，經(jīng)過DRVI測出其電壓值，再將U-U+接入反相電橋?qū)嶒災(zāi)K的U-U+；（3）將Z3電阻換成3.9K，在DRVI上測出輸出Uo，與上面的公式算出的uo進行比較，并作解析；（4）將Z3電阻換成、、，再進行步驟3。19深圳市德普施科技差動輸入電橋放大電路圖4-3差動輸入電橋放大電路傳感器電橋接兩端輸出分別與差動運算放大器的兩輸入端相連，就組成差動輸入電橋放大電路，如圖4-3所示。當R1=R2,R2>>R時可獲取uo：2R1uuo=1/24R1由上式知，〈〈1時，uo才與湊近線性變化。所需元件與設(shè)備：實驗主板；差動電橋?qū)嶒災(zāi)K；跳線若干；3.2實驗步驟:（1）選擇差動電橋?qū)嶒災(zāi)K，選擇5K電阻接入R-IN3處，就組成圖4-3差動輸入電橋放大電路，接入的電阻是R3，其中R均用3個5K?的電阻代替；（2）接通電源，Ui輸入素來流電壓（可由主板獲取），在DRVI上測出輸出Uo，由上面的公式算出的uo此時應(yīng)為0，如輸出的Uo不湊近為0，檢查線路20深圳市德普施科技并解析誤差本源；（3）將R3電阻換成3.9K，在DRVI上測出輸出Uo，與上面的公式算出的uo進行比較，并作解析；（4）將R3電阻換成、、，再進行步驟3。線性電橋放大電路圖4-4線性電橋放大電路為了獲取輸出電壓uo與傳感器電阻相對變化率成線性關(guān)系,可把傳感器組成的可變電橋R2=R(1+)接在運算放大器的反響回路中,如圖4-4所示。uo的結(jié)果是：oR2R3R2R3R2uR1R3R1R3R1R1式中R2=R(1+)當R3=R時，上式可寫為：uo=

RuR1R21深圳市德普施科技由上式知，uo才與成線性關(guān)系。所需元件與設(shè)備：實驗主板；線性電橋?qū)嶒災(zāi)K；跳線若干；4.2實驗步驟:（1）選擇線性電橋?qū)嶒災(zāi)K，選擇5K電阻接入R-IN4處，就組成圖4-4線性電橋放大電路，接入的電阻是R2，其中R1、R3均用3個5K?的電阻代替；（2）接通電源，Ui輸入素來流電壓（可由主板獲?。贒RVI上測出輸出Uo，由上面的公式算出的uo此時應(yīng)為0，如輸出的Uo不湊近為0，檢查線路并解析誤差本源；（3）將R2電阻換成3.9K，在DRVI上測出輸出Uo，與上面的公式算出的uo進行比較，并作解析；（4）將R2電阻換成、、，再進行步驟3。22深圳市德普施科技實驗五RC有源濾波器一、實驗?zāi)康模赫莆盏屯ā⒏咄?、帶通、帶阻等最基本的二階RC有源濾波器的原理及應(yīng)用。二、實驗內(nèi)容:一階低通濾波器在無源RC低通濾波器的輸出端再加上一個電壓隨從器，使之與負載很好的隔走開，就組成一個簡單的一階有源RC低通濾波器，如圖5-1所示。由于電壓隨從器的輸入阻抗很高，輸出阻抗很低，因此其帶負載能力很強。芯片的第三腳與地之間接入一個電阻，使電壓隨從器變?yōu)橐粋€同相放大器，可算出其傳達函數(shù)：A（s）=Vo(s)1Avf1wn=1/（RC）稱為特點角頻率Vi(s)s/wn幅頻響應(yīng)：對于實質(zhì)的頻率來說，上式中的S可用S=jw代入，由此得：Vo(jw)Avfwn就是3dB截止角頻率A（jw）=wVi(jw)1jwn圖1-1一階低通濾波器1.1所需元件與設(shè)備：傳感器實驗主板；放大器LM358（1個）；電阻：10K?（棕黑黑紅）×3；電容：×1；跳線若干23深圳市德普施科技1.2實驗步驟:（1）按圖5-1接好線路；（2）接通電源，Vi輸入交流信號（建議用方波或三角波），在DRVI中觀察輸出波形，以及頻譜；觀察可否實現(xiàn)了低通的功能；（3）芯片的第三腳與地之間接入一個10K?的電阻，使電壓隨從器變?yōu)橐粋€同相放大器，重復上述步驟，并觀察對信號的放大作用。二階低通濾波器二階壓控電壓源低通濾波器電路如圖5-2所示。它由兩節(jié)RC濾波器和同相放大電路組成，其中同相放大器實質(zhì)上就是壓控電壓源，它的電壓增益Avf等于通帶電壓增益Ao，即：RfAo=Avf=1+R1傳達函數(shù)：Avfwn2A0wn2A（s）=s2wnswn2s2wnswn2QQ式中wn（1/RC）為特點角頻率，Q=1稱為等效質(zhì)量因素；3Avf幅頻響應(yīng)：s=jw代入得A0A（jw）=22w2w12Q2wnwnw/wnQφ（jw）=arctgw212wn24深圳市德普施科技圖5-2二階壓控電壓源低通濾波器2.1所需元件與設(shè)備：傳感器實驗主板；放大器LM358（1個）；電阻：10K?（棕黑黑紅）×2，47K?（黃紫黑紅）×2；電容：×2（103）；跳線若干；2.2實驗步驟:（1）按圖5-2接好線路；（2）接通電源，Vi輸入交流信號（建議用方波或三角波），在DRVI中觀察輸出波形，以及頻譜；觀察可否實現(xiàn)了低通的功能；并和一階低通進行比較。3.二階高通濾波器二階壓控電壓源高通濾波器電路如圖5-3所示。傳達函數(shù)：Avfs2A0s2A（s）=wnswn2s2wnswn2s2QQ式中wn（1/RC）為特點角頻率，Q=1稱為等效質(zhì)量因素；3Avf幅頻響應(yīng)：s=jw代入得25深圳市德普施科技A（jw）=A0s22w2jwnwwnQ圖5-3二階壓控電壓源高通濾波器3.1所需元件與設(shè)備：傳感器實驗主板；放大器LM358（1個）；電阻：20K?（紅黑黑紅）×2，2K?2（紅黑黑棕）；電容：×2（103）；跳線若干；3.2實驗步驟:（1）按圖5-3接好線路；（2）接通電源，Vi輸入交流信號（建議用方波或三角波），在DRVI中觀察輸出波形，以及頻譜；觀察可否實現(xiàn)了高通的功能；帶通濾波器二階壓控電壓源帶通濾波器電路如圖5-4所示。A01s傳達函數(shù)：A（s）=Qw02ss1w0Qw026深圳市德普施科技式中w0（1/RC）為中角頻率，Q=1稱為等效質(zhì)量因素，A0=Avf稱為3Avf3Avf帶通率波器的通帶電壓增益；圖5-4二階壓控電壓源帶通濾波器4.1所需元件與設(shè)備：傳感器實驗主板；放大器LM358（1個）；電阻：10K?（棕黑黑紅）×2，20K?（紅黑黑紅）×1，100K?（棕黑黑橙）×2；電容：×2（103）；跳線若干；4.2實驗步驟:（1）按圖5-4接好線路；（2）接通電源，Vi輸入交流信號（建議用方波或三角波），在DRVI中觀察輸出波形，以及頻譜；觀察可否實現(xiàn)了帶通的功能。帶阻濾波器二階壓控電壓源帶阻濾波器電路如圖5-5所示。27深圳市德普施科技圖5-5二階壓控電壓源帶阻濾波器5.1所需元件與設(shè)備：傳感器實驗主板；放大器LM358（1個）；電阻：10K?（棕黑黑紅）×2，4.7K?（黃紫黑棕）×2；電容：×2（103），×1（203）；跳線若干；5.2實驗步驟:（1）按圖5-5接好線路；（2）接通電源，Vi輸入交流信號（建議用方波或三角波），在DRVI中觀察輸出波形，以及頻譜；觀察可否實現(xiàn)了帶阻的功能。28深圳市德普施科技實驗六、鎖相環(huán)及頻率調(diào)制與解調(diào)電路一、實驗原理：實驗前要求預習有關(guān)鎖相環(huán)工作原理、鎖相環(huán)同步與捕捉的基本看法以及基于鎖相環(huán)的頻率調(diào)制(圖6－1)與解調(diào)電路(圖6－2)的主要元器件參數(shù)的設(shè)計要點及電路性能指標的測試方法。二、實驗元件與設(shè)備：傳感器實驗主板；LM565（2個）；電阻：1.5K?（棕綠黑橙橙）×4，2K?（紅黑橙）×2；電容:0.47uF(474)×2,10uF(106)×2,1000pF(102)×2；差動放大器、二階低通濾波器；跳線若干；三、基本實驗內(nèi)容：參照圖6－1、6－2，用LM565模擬集成鎖相環(huán)組成FM調(diào)制與解調(diào)電路，載波頻率fo＝250KHz，調(diào)制信號（從IN2輸入）頻率為1KHz，Vpp<750mv的正弦信號。（由于本實驗所用的頻率較高，建議使用高性能采集卡DSO500）鎖相環(huán)特點測試用“調(diào)制電路VCO輸出（Vx）”作信號源。（調(diào)治Rtz：，使VCO頻率變化。）測試解調(diào)電路鎖相環(huán)的鎖定范圍與捕捉范圍（也能夠用信號源輸出矩形波進行鎖定范圍與捕捉范圍的測量，但應(yīng)注意輸出矩形波幅度不要過大）。用鎖相環(huán)實現(xiàn)調(diào)制電路，實質(zhì)是利用鎖相環(huán)PLL（PhaseLockLoop）內(nèi)部的VCO作調(diào)制電路(PLL不需要閉環(huán))，依照實驗指標要求確定元件參數(shù)后安裝電路，C1的設(shè)置應(yīng)試慮滿足最大平坦度響應(yīng)要求，插查電路無誤后接通電源，并經(jīng)過調(diào)整電位器R137來調(diào)整VCO的中心頻率f01為250KHz(fo可用頻率計或示波器測試)，從IN2加入的調(diào)制信號，在VCO輸出端Vx觀察調(diào)頻輸出。若波形不正常，則調(diào)整電路，使29深圳市德普施科技工作正常。圖6－1FM調(diào)制電路圖6－2FM解制電路依照實驗指標要求，自行設(shè)計運放差動放大電路和二階有源低通濾波電路，30深圳市德普施科技確定元件參數(shù)后安裝電路。在PLL開環(huán)狀態(tài)，調(diào)整解調(diào)VCO的中心頻率，將調(diào)制電路VCO輸出與解調(diào)電路VCO輸出分別經(jīng)過DRVI（出廠時已經(jīng)調(diào)整到250KHz）。調(diào)整解調(diào)電路的電位器（R138），使之與調(diào)制電路的頻率一致，由于本實驗頻率較高，建議使用高性能的采集卡：DSO500。。（鑒識二路信號頻率一致的方法可參照“同步范圍測試方法”一節(jié)），將解調(diào)電路閉環(huán)，觀察VCO輸出波形，確定電路工作正常后，將調(diào)頻信號（Vx）接到解調(diào)電路輸入端（IN3），（已連接）。觀察PD輸出波形（7腳）可否正常。并調(diào)整之，插查差動放大與二階低通濾波器工作正常后連到PD輸出端，分別觀察放大器和濾波器輸出端使電路工作都正常。當調(diào)制信號頻率為1KHz時，測試解調(diào)輸出最大不失真及相應(yīng)的調(diào)制信號幅度（在調(diào)制電路輸入端測），改變調(diào)制信號頻率，測試解調(diào)輸出頻響特點。（注：若是解調(diào)的輸出信號不正常，請調(diào)治輸入信號的幅值。）四、實驗注意事項：565工作不正常，應(yīng)測試各管腳靜態(tài)電位可否正常。正負電源可否連接到位，6、7管腳輸出直流電平約4.5V左右。鎖相環(huán)輸出振蕩信號頻率若是特別高（MHz數(shù)量級），可能是Ct沒有接好，鎖相環(huán)經(jīng)過分布電容形成振蕩。注意電源退耦的重要性。兩個鎖相環(huán)應(yīng)分別都調(diào)至250KHz左右，爾后閉環(huán)連接，兩者相位差調(diào)至/2，再加調(diào)制信號。加調(diào)制信號后（幅度不要過大，一般為零點幾伏數(shù)量級），第一級鎖相環(huán)輸出為晃動的矩形波。第二級鎖相環(huán)7腳輸出為粗線條的正弦波形狀。由于第二級鎖相環(huán)7腳帶負載能力差，運放減法電路的輸入電阻不能夠太小，一般為幾十K以上。31深圳市德普施科技實驗七、模擬乘法器及調(diào)幅與檢波電路一、實驗原理：實驗前要求預習有關(guān)模擬乘法器、調(diào)幅與檢波的基本看法和主要元器件參數(shù)的設(shè)計要點及電路性能指標的測試方法，解析下頁圖中模擬乘法器外接器件的作用及取值大小的出發(fā)點。二、實驗元件與設(shè)備：傳感器實驗主板；2.MC1496（2片）；電阻、電容、二極管若干（參照電路圖）。三、基本實驗內(nèi)容：圖7-1調(diào)制電路32深圳市德普施科技圖7-2解調(diào)電路調(diào)制電路測試（1）、按上圖接好調(diào)制部分電路（不插入集成塊），第一檢查各端點的直流電平，使電路正常無誤后插入集成塊，再檢查各點直流電平，并使電路工作正常。（2）、在Uc1端加入載波信號（Vpp=500mV，fc=15KHz），先使Ux端的Vx信號幅度（fs=1kHz）為零，調(diào)治調(diào)幅級電位器，使輸出載波為零，爾后逐漸增加Vx信號幅度，從DRVI中觀察輸出端雙邊帶控制載波的調(diào)幅信號Uy，并測出上述條件下，最大不失真的Vo1的pp值及此時的Vx幅度值。(3)、輸入載波信號（Vpp=500mV，fc=15KHz），調(diào)治調(diào)幅級電位器，使Vo1輸出中有載波，爾后輸入fs=1kHz的調(diào)制信號，從DRVI中觀察輸出端Uy的AM信號，并注意它與控制載波的雙邊帶調(diào)幅信號的差別。調(diào)治Vs的大小與電位器的地址，使輸出端AM信號的Vo1pp值為1V，調(diào)制度為100%，測出此時的Vx幅度值。檢波電路測試：（1）接好檢波部分電路，檢查電路無誤，直流電公正常后，插入集成塊，檢查集成塊各引出腳直流電平，使電路工作正常。（2）在檢波器的Uc2輸入端輸入載波信號（Vpp=500mV，fc=15KHz），Y2端輸入信號為零，調(diào)治檢波級電位器，使輸出載波為零，即電路平衡。33深圳市德普施科技（3）在檢波器的Uy輸入端輸入fc=15KHz、fs=1kHz調(diào)制度為100%的AM信號（已連接），在Uc2輸入端輸入載波信號（Vpp=500mV，fc=15KHz），觀察輸出端解調(diào)出來的調(diào)制信號，調(diào)治W2電位器，使輸出Vo的幅度最大，失真最小，并測出此時的Vo值。（4）將U2輸入端接到雙邊帶載波控制的調(diào)幅信號（已連接），其余條件同上，重復上述內(nèi)容，并測出最大不失真Vo值。四、實驗注意事項：模擬乘法器工作不正常，應(yīng)觀察各管腳靜態(tài)工作點，各管腳靜態(tài)工作點參照值以下(僅做參照，由于器件參數(shù)不一致，在參照值上下贊同小的顛簸)：（1）(2)-1.12v(3)(4)-0.4v(5)-7v(6)(8)6v(10)6v(14)-8v34深圳市德普施科技實驗八半波/全波精美檢波整流電路一、實驗?zāi)康模赫J識精美半波/全波檢波整流電路的工作原理；認識精美半波/全波檢波整流電路正常工作的條件。二、實驗內(nèi)容：精美半波檢波整流電路是一種由集成運算放大器組成的精美檢波電路。它是由半波整流器(如圖8-1所示,由芯片UiA及其隸屬元件組成)和低通濾波器(如圖8-1所示,由芯片UiB及其隸屬元件組成)組成。精美半波檢波整流電路正常工作的條件：運放的輸出電壓大于二極管的正向電壓。即D1和D2總是一個導通，另一個截止，這樣電路就能正常檢波。電路所要求的最小輸入電壓峰值為Ud/Au(UD為二極管的正向電壓,Au=Rf/R1)。實驗電路圖以下：8-1精美半波檢波整流電路所需元件與設(shè)備：LF358兩片;10K（棕黑橙）電阻5個;IN4148二極管兩個;電容103一個;實驗步驟：（1）按精美半波檢波整流電路圖接好線路；35深圳市德普施科技（2）接通電源，IN1輸入正弦波，在DRVI中分別觀察IN1點、OUT1兩處的輸出波形。（3）當In1>0時，Out1<0,D2導通，D1截止，運下班作在深度負反響狀態(tài)。（4）當In1<0時，Out1>0,D2截止，D1導通，組成反對照率放大器。（5）把電路的兩個二極管反向，觀察輸出波形。（6）把In1輸入換成調(diào)幅波，分別觀察In1點、Out1兩處的輸出波形,同時與上面所做的正弦波時間的兩處波形進行比較。（7）在精美半波檢波整流電路的基礎(chǔ)上，加一級加法運算放大器，就組成了精美全波整流電路。精密全波檢波整流電路所需元件與設(shè)備：LF358兩片;10K（棕黑黑紅棕）電阻5個;IN4148二極管兩個;電容103一個;實驗步驟：（1）按精美全波檢波整流電路圖接好線路；36深圳市德普施科技（2）接通電源，In2輸入調(diào)幅波，在DRVI中觀察輸出波形Out2（或用視波器進行觀察）。（3）當WAV3>0時，D3導通、D4截止，U4B的輸入端與反相端輸入端輸入相同信號，獲取電壓WAV3=WAV4。當WAV3<0時，D3截止、D4導通，取R1=R2=R3=R4/2，這時:U1A的輸出為Ua=(1+R2/R1)WAV3=2WAV3;U1B的輸出為WAV4=(1+R4/R3)WAV3-Ua(R4/R3)=3WAV3-4WAV3=-WAV3（4）觀察輸出波形，比較和半波的波形有什么差別。37深圳市德普施科技實驗九、相位調(diào)制與解調(diào)實驗一、實驗?zāi)康模赫J知趣位調(diào)相、解調(diào)的基本源理與方法掌握相位調(diào)相、解調(diào)的典型電路二、實驗內(nèi)容：調(diào)相電路：調(diào)相就是用調(diào)制信號x去控制高頻載波信號的相位。常用的是線性調(diào)相，即讓調(diào)相信號的相位按調(diào)制信號x的線性函數(shù)變化。xa)OtucbOtusOtc)調(diào)相信號us的一般表達式可寫為：UsUicos(ctmx)1.1元件與設(shè)備：傳感器實驗主板；芯片LF358（兩片）；電阻若干、電容一個；跳線若干1.2實驗步驟:（1）按圖9.3接好線路；（2）向Ui輸入一個正弦波（8KHz以上），分別用DRVI（示波器）觀察Ui和Us的波形差別，同時分別調(diào)治可調(diào)電阻（R148），觀察幅值和頻率的變化以及失真的情況。38深圳市德普施科技9．3調(diào)相電路鑒相電路：鑒相就是從調(diào)相信號中將反響被測量變化的調(diào)制信號檢出來，實現(xiàn)調(diào)相信號的解調(diào)，又稱為相位檢波。鑒相電路由放大與整形電路（使輸入信號牢固不失真）、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（用于形成窄脈沖波）、RS觸發(fā)器（產(chǎn)生一個與輸入信號相位差相對應(yīng)的脈沖）、二階低通濾波器四大多數(shù)組成。2.1元件與設(shè)備：傳感器實驗主板；芯片LM351（2片），74121兩片，74ls74一片；電阻、電容若干；跳線若干；穩(wěn)壓管兩個2.2實驗步驟:（1）按圖9.0和圖9.1接好線路；（2）接通電源，將調(diào)相信號Ui（頻率要高些十幾KHz）和參照信號Us分別接入圖9.1鑒相電路的Us1端和Uc1端。用DRVI（示波器）分別觀察Us1端、Uc1端、放大與整形電路的Us2端、Uc2端。應(yīng)該產(chǎn)生與圖9.0相對應(yīng)的波形。（放大與整形電路的輸入端輸出的方波失真，能夠分別調(diào)治對應(yīng)的電阻R1、R31）。將觀察的收效和下面圖9.0比較。39深圳市德普施科技Uc1OtUs1OtUc2OUs2tOBtQuoOt圖40深圳市德普施科技9.1鑒相電路2.2.3觀察到Uo的電壓值與兩信號的相位差（test）成線性關(guān)系。9．2鑒相電路41深圳市德普施科技實驗十、脈沖寬度調(diào)制實驗一、實驗原理：脈沖調(diào)制：是指用脈沖作為載波信號的調(diào)制方法。脈沖調(diào)制能夠調(diào)制脈沖的頻率或相位。在脈沖調(diào)制中擁有廣泛應(yīng)用的一種方式是脈沖調(diào)寬。脈沖調(diào)寬的數(shù)學表達式為：B=b+mx（b為常量，m為調(diào)制度）如圖10.1所示：10.1脈寬調(diào)制10.2解調(diào)電路42深圳市德普施科技脈沖解調(diào)：脈沖調(diào)寬信號的解調(diào)主若是將脈寬信號N送入一個低通濾波器（電路已連接）uo與脈寬B成正比。二、實驗元件與設(shè)備：1、傳感器實驗主板；2、放大器LM358（1片）；3、電阻、電容、穩(wěn)壓管若干（參照電路圖）；4、低通濾波器實驗板；三、實驗步驟:按圖接好線路；3.2從S_ctr輸入正弦波A(Vp-p≈2V，1KHz左右),用DRVI(示波器)觀察比較S_ctr和輸出Uo的脈沖電壓、頻率之間的變化。（觀察TestPoint能夠獲取以以下列圖B信號）xxOa)調(diào)制信號tBUb)脈沖調(diào)寬信號OTt3.3當S_ctr為正，則它使運放同相端電壓U+高升。在Uo為正的半周期，只有當電容C1上的電壓Uc高出U+時，才使輸出電壓Uo發(fā)生負跳變。U+高升使充電時間延長，即使輸出信號Uo處于高電平的時間延長。在Uo為負半周期。U+的高升使Uc能較快地降至U+之下。當Uc降至Uc<U+時，輸出電壓Uo發(fā)生跳變，使輸出信號Uo處于低電平的時間縮短。這就是說，U+高升使輸出信號Uo處于高電平的脈寬加大，Uo處于低電平的脈寬減少；反之U+下降使輸出信號Uo處于低電平的脈寬加43深圳市德普施科技大，Uo處于高電平的脈寬減少，從而使脈寬碰到調(diào)制。3.4在脈寬調(diào)制電路后加個低通濾波器觀察其輸出Uo與脈寬B成正比。44深圳市德普施科技實驗十一壓頻/頻壓變換實驗一、實驗?zāi)康模菏煜る妷?頻率(v/f)與頻率/電壓(f/v)變換電路的結(jié)構(gòu)和特點。認識電壓/頻率(v/f)與頻率/電壓(f/v)變換電路的的特點。二、實驗內(nèi)容：電壓/頻率(v/f)變換實驗LM331是一種理想的電壓/頻率變換器，可用來作模/數(shù)變換、精美電壓/頻率、頻率/電壓變換、線性頻率調(diào)制與解調(diào)等等簡單的低成本電路。1、電壓/頻率(v/f)變換電路圖11.1電壓/變換45深圳市德普施科技LM331的典型應(yīng)用就是電壓/頻率(v/f)變換電路，如上圖所示：Vin處輸入電壓，則在Fout處獲取方波，其輸出最大頻率是10KHz，大于10KHz則輸出不正確(即要求輸入電壓小于10V)。其輸出計算公式以下：VinRS1Fout2.09VRLRtCt2．所需元件與設(shè)備：傳感器實驗主板；電壓/頻率(v/f)變換集成電路板；跳線若干。3．實驗步驟:將電壓/頻率(v/f)變換集成電路板插到傳感器實驗主板的面包板上，從面包板上引出電源與地到電壓/頻率(v/f)變換集成電路板，如上圖所示；接通電源，Vin輸入直流電壓，在DRVI中觀察波形與頻率（或用示波器進行觀察）；改變電壓的輸入，重復上述部驟，完成下表，并考據(jù)Fout與Vin的線性關(guān)系。Vin(V)12345Fout(Hz)FoutVin46深圳市德普施科技頻率/電壓(f/v)變換實驗1．頻率/電壓(f/v)變換電路圖11.2頻率/電壓變換電路頻率/電壓(f/v)變換電路如上圖所示：Fin處輸入方波，則在Vout處獲取電壓值，其輸出最大電壓是10V，大于10V則輸出不正確(即要求輸入頻率小于10KHz)