0-2模電實驗1-模電實驗箱使用說明

0-2模電實驗1-模電實驗箱使用說明LtD-PAGE4-ACL-ZD-II型模擬電子技術實驗箱使用說明ACL-ZD-II型模擬電子技術實驗箱依據(jù)浙江大學電工電子中心“電路與電子技術實驗II”的要求設計而成。本實驗箱具有以下特點，首先對以往模電實驗中分列元件的實驗箱只保留了單管共射放大電路實驗，以利學生掌握放大電路的一些基本概念，如放大系數(shù)、輸入電阻、輸出電阻、頻率特性等；第二，在實驗設計上偏重運算放大器的實驗內(nèi)容，包括運放的性能指標測試、基本運算電路、波形發(fā)生電路、濾波器實驗和儀用放大器實驗；第三，針對電氣工程學院學生的特點，增加了比較器應用實驗和光耦的線性應用實驗，使學生了解電路設計的一般方法。ACL-ZD-II型模擬電子技術實驗箱的面板布置如下：3、直流信號源 直流信號源提供兩路直流電壓信號，可用于運放的基本運算電路實驗。 圖中，R5=R6=1K，WT1=10K，WT1中間滑動引腳的電壓信號經(jīng)運放同相跟隨后輸出。在R5的上端和R6的下端需外接直流電壓，通常在R5的上端接+15V，在R6的下端接-15V，此時在Uout1端輸出直流信號的調(diào)節(jié)范圍為-10V到+10V，由于是運放直接輸出，在使用時應使輸出電流小于運放LM358的額定輸出電流。 兩組直流信號源參數(shù)完全一致，運放采用±15V/1A組直流電源，地信號為COM2。WT1和WT2為多圈繞線式電位器，運放U9布置在正面，損壞時可直接更換。4、共射放大電路 單管共射放大電路如右圖所示，實驗用NPN型三極管為D882，TO-126封裝。 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。 共射放大電路應采用+15V直流電源供電，并按+15V電源計算電路參數(shù)。電路中藍色塑料長方體為接線端子，安裝在其上的8mmx11mmx3mm黑灰體才是D882三極管。5、運放基本電路 運放基本電路實驗有：反相加法運算電路實驗、同相比例運算電路實驗、減法運算電路實驗、積分運算電路實驗和方波轉換為三角波電路實驗。 右圖中提供了以上實驗所需的電阻和電容，U2采用LM358雙運放，實驗采用±15V/1A組直流電源供電，U2兩邊的兩個0.1uF電容可作為電源去耦電容。 實驗中所有的連線都需要學生自己連接，應盡量采用短一點的實驗導線連接，特別是運放的同相輸入端和反向輸入端的連線，一定要采用短的導線以避免干擾。電源連線應正電源用紅色線，地線采用黑色線，負電源采用藍色線，以便于區(qū)分和檢查。6、運放指標測試電路 運放性能指標是選擇不同運放的重要依據(jù)，對運放性能指標的理解是電路設計人員必須做到的。運算放大器作為現(xiàn)代電子線路的基礎元件，具有品種多、性能各異、應用場合繁雜等特點，性能指標差距巨大。從運放的分類來看，運放可分為普通運放、精密運放、高速運放、儀用運放、低功耗運放、低噪聲運放、高電壓運放、大電流運放、隔離放大器等等，因此運放指標測試是一個非常重要的實驗。 運放指標測試實驗有：輸入失調(diào)電壓VIO的測量、輸入失調(diào)電流IIO的測量、輸入偏置電流IIB的測量、開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Aod的測量、共模抑制比KCMR的測量、轉換速率SR的測量、單位增益帶寬fc的測量。 右圖中已經(jīng)提供了運放指標測試實驗的電阻、電容和運放器件，運放采用普通運算放大器LM358。實驗采用±15V/1A組直流電源供電，U6的電源去耦電容可選實驗面板上的兩個0.1uF電容。 實驗連線與運放基本電路實驗連線一致，包括其它實驗也一樣。7、濾波器電路 濾波器電路是電子線路設計的一個分支，在信號處理中起著重要的作用。在有源濾波電路中運放作為主要器件，是不可或缺的。有源濾波器的設計有專門的書籍介紹，在本實驗中以濾波器的應用為主要內(nèi)容，進行二階低通濾波器、二階高通濾波器的Pspice仿真和實驗研究，并將低通濾波器和高通濾波器串聯(lián)構成帶通濾波器實驗。 右圖中已經(jīng)提供了濾波器實驗的電阻、電容和運放器件，運放采用普通運算放大器LM358。實驗采用±15V/1A組直流電源供電，U3的電源去耦電容可選實驗面板上的兩個0.1uF電容。8、波形發(fā)生電路 電子系統(tǒng)中廣泛使用的波形有正弦波、脈沖波、三角波和鋸齒波等信號，應用于測量、通信、控制等多種設備中。由于由運放組成的波形發(fā)生電路簡單可靠，信號一致性好，因此波形發(fā)生電路基本上都采用運放完成。本實驗箱的波形發(fā)生電路實驗有：RC橋式振蕩電路實驗、方波發(fā)生器實驗、三角波-方波發(fā)生電路實驗和鋸齒波發(fā)生電路實驗。 右圖中已經(jīng)提供了波形發(fā)生電路實驗的電阻、電位器、電容和運放器件，運放采用普通運算放大器LM358。實驗采用±15V/1A組直流電源供電，U5的電源去耦電容可選兩邊的兩個0.1uF電容。9、電壓比較器電路 電壓比較器在工業(yè)控制領域應用廣泛，遲滯比較器、窗口比較器等，可以提高檢測信號的可靠性。比較器電路可以采用運放來設計，也可以采用專門的比較器集成電路來設計，本實驗中采用專門的比較器集成電路來構成各種比較器電路，使剛接觸模擬電子技術的學生能夠開闊點思路。 本實驗箱的電壓比較器電路有：單門限比較器電路實驗、遲滯比較器電路實驗、窗口比較器電路實驗和三態(tài)電壓比較器電路實驗。右圖中已經(jīng)提供了電壓比較器電路實驗的電阻、電位器、電容和比較器器件，比較器采用雙比較器集成電路LM393。實驗采用±15V/1A組直流電源供電，U8的電源去耦電容可選兩邊的兩個0.1uF電容。10、光耦合電路實驗光耦合電路可以作為模擬量的隔離傳輸，在工業(yè)控制中，會碰到強弱電之間的模擬量信號傳輸問題，模擬量的隔離傳輸電路是隔離強電干擾的有效措施。隔離傳輸電路有磁隔離電路和線性光耦隔離電路兩種，光隔離電路由于成本低、實現(xiàn)容易被廣泛采用。光耦合電路實驗項目有兩個：光耦合傳輸特性實驗和模擬量光耦合傳輸實驗。本實驗采用雙路光耦集成電路TLP521-2完成光耦合模擬量隔離電路，有條件的情況下也可以采用線性光耦集成電路HCNR200來進行實驗。右圖中已經(jīng)提供了光耦合電路實驗的電阻、電容和光耦合集成電路TLP521-2。實驗采用+15V/1A組直流電源單電源供電，U8的電源去耦電容可選兩邊的兩個0.1uF電容。11、儀用放大器 在許多測量和控制系統(tǒng)中，需要對微弱的電信號進行放大和處理，而這些微弱信號往往夾雜在較大的共模信號中，對這些微弱信號的放大就需要儀用放大器，儀用放大器具有較大的差模放大倍數(shù)和良好的共模抑制比，但價格也比一般的運放高很多。儀用放大器可以是三個運放組成的放大電路，也可以是專用的集成電路，在本實驗中將對比單個運放組成的高增益差動放大電路、三運放組成的儀用放大電路和單個儀用放大集成電路三者之間的性能差異，以加深學生對儀用放大電路的認識。單個運放組成的高增益差動放大電路和三運放組成的儀用放大電路學生可以選用實驗箱上運放基本電路實驗單元等LM358運放和電阻器件進行，儀用放大集成電路可采用下圖中INA128儀用放大器單元進行。INA128的技術參數(shù)及使用規(guī)范請參考INA128的數(shù)據(jù)手冊。 上圖中，力傳感器單元和負載和電流檢測單元是產(chǎn)生微弱信號的實驗對象。力傳感器單元采用了一個懸臂梁式的全橋應變片力傳感器，內(nèi)部含有4個應變片組成的全橋電路。力傳感器的技術參數(shù)如下： 量程：700g 激勵電壓：3~10V 輸入電阻：1000±50Ω 輸出電阻：1000±50Ω 滿量程輸出電壓=激勵電壓X靈敏度1.0mV/V 負載和電流檢測電路單元由上下各3個共6個電流取樣電阻和負載電阻加負載電位器組成。該電路可以作為三端集成穩(wěn)壓電路實驗的負載，當調(diào)節(jié)負載電位器時可以改變?nèi)思煞€(wěn)壓電路的輸出電流，也可以通過儀用放大電路來檢測流過負載的電流，選取不同的取樣電阻可以改變?nèi)与妷盒盘柕拇笮　．斬撦d和電流檢測電路外加+12V電源時，假設調(diào)節(jié)可調(diào)負載使負載電流為0.1A，取樣電阻選1.0Ω，則取樣電阻上電壓信號為0.1V，當取樣電阻選0.05Ω時取樣電阻上電壓信號為5mV。如果選取上端的取樣電阻，則在取樣電阻電壓信號上會疊加12V的共模信號。這個電路可以比較有共模信號和無共模信號時儀用放大電路的輸出結果。另外還有幾件事告知：實驗箱U1為INA128儀用運放；U2~U6為