工學TEPE型電子系統(tǒng)設計綜合實驗平臺

1、TPE2008E電子系統(tǒng)設計綜合實驗臺實驗一 穩(wěn)壓電源實驗實驗二 功率放大器實驗實驗三 恒流源及脈沖法測試實驗實驗四 壓力和溫度傳感器實驗TPE2008E型電子系統(tǒng)設計綜合實驗平臺穩(wěn)壓電源實驗一、簡介：TPE2008E型電子系統(tǒng)設計綜合實驗平臺（以下簡稱本實驗臺）專門用于電類專業(yè)在完成初步的數電、模電基礎課程學習后，進行綜合性課程設計實驗。通過這些綜合性課程設計實驗，將學過的基礎知識，與工程實踐應用結合起來。使學生的知識水平和動手能力，完成從理論到實踐，從按照單元電路進行分析到按照模塊功能綜合使用，從按照學科分散學習到按照應用需求集中體現，從書本抽象到形象具體，從面向考試到面向工程實踐應用這樣

2、五個質的飛躍。為學生消化吸收書本知識，快速適應工作崗位，提供一個有效地踏板。對于完成畢業(yè)論文和參加電子大賽提供高效實驗平臺。二、組成部分和技術特點：本實驗臺采用臺式機架結構，以PC機配備專業(yè)數據采集卡作為控制及數據采集中心，具有AD/DA，數字量輸入輸出功能，每一組實驗做成獨立可插拔式模塊，根據不同的實驗項目，每次插入相應的實驗模塊。在PC機端，調用與實驗相適應的軟件模塊，獨立的硬件模塊完成一組基本實驗功能，PC機端負責完成任務管理，數據采集和測試結果分析及存儲功能。這些實驗不僅理清一般理論概念，而且針對工程應用中的器件選用，進行一系列綜合實驗。共計8大類，近30個實驗項目。本實驗臺方便升級，

3、可以不斷擴充新的實驗項目，以適應不斷發(fā)展和更新提高的教學實驗要求。三、主要實驗內容：1.音頻放大器類實驗：包括前置放大器（阻抗變換，均衡放大等），音調控制電路，功率放大器，輸出匹配網絡，分頻器等。包括基本功能，參數選擇，工作點調整，失真等概念，以及放大器的前后級連接和匹配，2.濾波器及掃頻儀類綜合實驗：將濾波器，DDS信號發(fā)生器及掃頻儀結合起來進行綜合實驗3.鎖相環(huán)類實驗：以鎖相環(huán)為中心，包括分頻器（計數器），壓控振蕩器，將數字電路和非線性有機的電路結合起來，完成分頻，倍頻，同步振蕩等綜合性實驗。4.穩(wěn)壓電源類實驗：包括穩(wěn)壓電源基本實驗，效率分析，波紋分析和測試實驗。5.恒流源，脈沖大電流電源

4、，同步采樣，四端法測試技術，微電阻測試技術（如繼電器接點電阻）。6.壓力和溫度傳感器實驗：前置放大器，電流環(huán)，隔離放大及傳輸技術。7.超聲波傳感器實驗：超聲波傳感器基本功能實驗，超聲波測距，倒車雷達。8.太陽能電池系統(tǒng)實驗：太陽能電池基本參數測試，功率點調整，效率分析，逆變連接。陜西泰斯康電氣有限公司二一年一月二十七日實驗一 穩(wěn)壓電源實驗穩(wěn)壓電源是非常重要的基礎電子線路之一，承擔著為各種集成電路和分立元件電子線路提供基本工作條件的任務，因而也是幾乎所有電子儀器整機和部件的必備組成部分。電子設備一般都需要直流電源供電。這些直流電除了少數直接利用干電池和直流發(fā)電機外，大多數是采用把交流電（市電）轉

5、變?yōu)橹绷麟姷闹绷鞣€(wěn)壓電源。按照工作模式，穩(wěn)壓電源分為線性電源和開關電源兩大類。這兩大類電源，都可以設計成固定輸出或可調輸出工作方式。穩(wěn)壓電源的基本功能和基本要求是：為電路提供基本工作條件，為功率部件提供必須的功率（能量），不得對外產生額外的EMI干擾，能夠抵御外部一定級別的EMI干擾，具有足夠的轉換效率，對供電端污染小。穩(wěn)壓電源綜合設計實驗項目主要包括固定輸出的線性穩(wěn)壓電源；可調輸出的線性穩(wěn)壓電源；可調輸出的斬波開關式穩(wěn)壓電源共三個項目。設計的概念有：整流電路設計，濾波電容參數選擇及其對輸出特性的影響，線性電源與開關電源效率比較，穩(wěn)壓電源波紋分析，穩(wěn)壓電源諧波分布規(guī)律等。一、 線性穩(wěn)壓電源：線

6、性穩(wěn)壓電源是廣泛應用的基本穩(wěn)壓電源，具有線路簡單，設計容易，調試方便等優(yōu)點。這種電源技術很成熟，可以達到很高的穩(wěn)定度，波紋也很小，而且沒有開關電源具有的干擾與噪音。但是它的缺點是需要龐大而笨重的變壓器，輸入濾波電容工作在低壓狀態(tài)，體積和重量也相當大，調整管工作在線性放大狀態(tài)，調整管上必須有一定的電壓降，在輸出較大工作電流時，致使調整管的功耗增大，因而發(fā)熱量大，需要加體積龐大的散熱片，效率低（通常都在70%以下），尤其是工作在可調輸出方式時，效率更低。設計線性電源的主要要求是：1、 根據輸出電壓，電流選擇合適的變壓器，輸入濾波電容器。2、 根據調整率，波動范圍的要求，設計穩(wěn)壓電路，配好輸出濾波電

7、容和必要的高頻濾波電容等。3、 本項設計與實驗選用TO-220封裝的LM7809穩(wěn)壓器設計固定輸出穩(wěn)壓電源。標稱輸出電壓(V):9V，最大輸出電流:1500mA，最大輸入電壓值(V): 35V，具有保護過流熱關斷功能。4、 選用TO-220封裝的LM317作為可調穩(wěn)壓器，輸出電壓可調范:1.2037V，輸出最大電流:1500mA，最大輸入電壓:40V，具有保護過流熱關斷功能。5、 變壓器輸出電壓：交流12V，以上兩種線性電源共用一組輸入濾波電容器。分別為220u、470u、1000u、2200u。通常用于工頻電源的濾波電容容量按照1000UF/每安培配置。二、 開關穩(wěn)壓電源：與線性穩(wěn)壓電源相比

8、，開關穩(wěn)壓電源具有效率高，體積小，重量輕等優(yōu)點。因為它的調整管工作在飽和和截至狀態(tài)，因而發(fā)熱量小，效率高（通?？梢赃_到75以上，最大可以超過95）省掉了體積龐大而笨重的變壓器。但開關電源輸出的直流上面會帶有較大的高頻紋波，另外由于開關管工作是會產生很大的尖峰脈沖干擾，也需要在電路中串連電感加以改善。相對而言線性電源就沒有以上缺陷，它的紋波可以做的很?。?mV以下）。一、實驗目的：1.了解橋式全波整流電路，觀察和比較整流橋輸出端上的電壓及波形，以及經過濾波電容后的波形。2.通過測試LM7809、LM317的輸出電壓，比較兩種線性穩(wěn)壓電源的工作特點。并通過在空載、輕載、重載工作條件下進行測試，觀察

9、輸入電容上的電壓波動情況，觀察輸出電壓值變化規(guī)律及變化情況，及紋波電壓諧波分布規(guī)律，同時，改變輸入濾波電容數值，觀察電容參數的選擇與濾波效果的關系。3. 觀察LM2576開關電源的輸出電壓與輸入電壓特點，并通過在空載、輕載、重載下測輸入輸出電壓值及波紋諧波分布、變化情況,分析線性穩(wěn)壓電源及開關穩(wěn)壓電源的特點，并進行工作效率比較。二、實驗儀器：綜合實驗平臺萬用表2W功率的電阻值為100，2個；10W 功率的20，2個。穩(wěn)壓電源實驗模塊三、 實驗電路圖：圖1四、電路工作原理：圖181 直流穩(wěn)壓電源框圖線性直流穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓電路四部分組成，其原理框圖如圖181 所示。如圖1所

10、示，加入二極管D3是為了反向隔離濾波電容電壓，用來觀察整流橋上的波形。LM7809是正9V固定輸出三端穩(wěn)壓電源。經1、2腳輸入11.5V24VDC，由2、3腳輸出9VDC。LM317穩(wěn)壓塊的輸出電壓變化范圍是Vo1.25V12V（高輸出電壓的317穩(wěn)壓塊如LM317HVA、LM317HVK等，其輸出電壓變化范圍是Vo1.25V45V）。LM317穩(wěn)壓塊都有一個最小穩(wěn)定工作電流，最小穩(wěn)定工作電流的值一般為1.5mA。當317穩(wěn)壓塊的輸出電流大于其最小穩(wěn)定工作電流時，317穩(wěn)壓塊就可以輸出穩(wěn)定的直流電壓。為安全起見，通常在穩(wěn)壓器的輸入與輸出端上，還需要反向并聯(lián)二極管作為保護電路，以防在輸出開路后關

11、閉輸入電源時，輸出電容放電時使穩(wěn)壓器反向擊穿。線性電源工作原理：線性電源主要包括工頻變壓器、輸出整流濾波器、電壓穩(wěn)定電路、保護電路等。先將交流電經過變壓器變壓，再經過整流電路整流成脈動直流電，由輸入濾波電容濾波得到未穩(wěn)定的直流電壓，再經過穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，最后輸出要求直流穩(wěn)定電壓。開關集成穩(wěn)壓：LM2576屬于串聯(lián)斬波式開關穩(wěn)壓器。交流電經電源變壓器隔離降壓再經橋式整流濾波后,加到LM2576-ADJ 輸入端1 腳。穩(wěn)壓器控制端4 腳接于電位器W1和電阻R402及電阻R401 組成的分壓電路上,改變W1即可改變分壓比,就能調節(jié)其輸出電壓大小。Vo = UREF1 +(W1+R401) / R402

12、) ,其中UREF為穩(wěn)壓器取樣電路基準電壓為1. 23V。C402輸入端濾波電容, C403、C404輸出端濾波電容。這種開關電源的原理是：根據要求的輸出電壓和給定的輸入電壓比值，控制電路控制開關管導通與關斷時間的比例，輸出一個脈沖寬度調制電壓，再由平波電感，濾波電容，濾成平滑直流電壓。五、注意事項：注意：通電后，查看各器件有無發(fā)燙或短路現象，若有則停止實驗，待查明原因處理后再實驗。7809在電路中應注意以下事項：1、輸入輸出壓差不能太大，一般控制在7-12V，輸入電壓越高輸出就越穩(wěn)定，但實際變化不大，太高了損耗太大要加大散熱片，而且容易擊穿損壞；2、輸入輸出壓差也不能太小,否則無法保證輸出電

13、壓達到9V，輸出電壓波紋也會急劇增加。一般三端集成穩(wěn)壓電路的最小輸入、輸出電壓差約為2V，否則不能輸出穩(wěn)定的電壓，一般應使電壓差保持在4-5V。3、輸出電流不能太大，1.5A是其極限值。大電流的輸出，散熱片的尺寸要足夠大，否則會導致高溫保護或熱擊穿；4、注意三端集成穩(wěn)壓電路的輸入、輸出和接地端絕不能接錯，不然容易燒壞。5、使用中應避免輸出端短路，尤其是當輸出電壓較高，輸出電流較大時，有可能造成開關穩(wěn)壓器損壞。六、實驗步驟：1. 首先測T2測試點峰值電壓。選擇兩個功率大于4W的等值負載電阻R（為實驗現象明顯，選擇阻值稍小的電阻）接入P1、P3。2.先將開關S6、S7打向LM7809穩(wěn)壓器（S7向

14、外，S6向里），空載時，觀察T1、T2測試點及OUT1的波形，依次閉合S2、S3、S4、S5，觀察OUT1波形變化情況，并記錄輸出電壓UP1。負載時，再觀察T1、T2測試點及OUT1的波形，依次閉合S2、S3、S4、S5，觀察OUT1的波形變化情況，并測出UP1。3.再將開關S6、S7打向LM317線性可調穩(wěn)壓器，調節(jié)W2電位器，當輸出電壓為最大，空載時，觀察T1、T2測試點及OUT1的波形，依次閉合S2、S3、S4、S5，觀察OUT1波形變化情況，并記錄UP1。負載時，用示波器觀察T1、T2測試點及OUT1的波形，依次閉合S2、S3、S4、S5，觀察OUT1波形變化情況，并記錄UT3。負載時

15、，再調節(jié)W2電位器，當輸出電壓為6V時，依次閉合S2、S3、S4、S5，并觀察OUT1的波形，比較兩次過程的電源穩(wěn)壓效果。4.測T3測試點的穩(wěn)壓輸出電壓，并觀察T3及OUT2的波形，并調節(jié)W1電位器，當輸出電壓為最大，空載時，再觀察T3測試點及OUT2波形。負載時，繼續(xù)觀察T3測試點及OUT2的波形。負載時，再調節(jié)W1電位器，當輸出電壓為6V，觀察OUT2波形變化情況，比較線性與開關電源效率。（T1檢測整流橋輸出電壓，T2檢測經過濾波電容濾波后的電壓，T3檢測開關集成穩(wěn)壓器輸出有效電壓，OUT1、OUT2分別檢測線性穩(wěn)壓器輸出及開關集成穩(wěn)壓器輸出電壓。）七、分析實驗結果:UT3(LM7809)

16、RP1(空載)RP1(輕載)RP1(重載)UT3(LM317)RP1(空載)RP1(輕載)RP1(重載)UT5UP2(空載)UP2(輕載)RP2(重載)八、預習內容：1.整流原理及電容濾波原理？2.什么是線性電源，什么是開關電源？實驗二 功率放大器實驗  功率放大電路是一種將給定頻率，電壓等特征參數的信號進行放大，輸出要求的電壓，電流，及功率的電路，通常要求在失真許可的范圍內，高效地為負載提供盡可能大的功率，功放管的工作電流、電壓的變化范圍很大，那么三極管常常是工作在大信號狀態(tài)下或接近極限運用狀態(tài)，常用的功率放大器有線性功率放大器，諧振功率放大器，開關功率放大器。其中線性功

17、率放大器又包括甲類、乙類、甲乙類等各種工作方式。為了提高效率，改善電源利用率，將放大電路做成推挽式電路（半橋及雙橋式）。功放管的工作狀態(tài)設置為甲乙類，以減小交越失真。功率放大器可以由分立元件組成，也可由集成電路實現。本次實驗項目有二個：一個通用集成運放配分立元件的功率放大器，接成雙電源互補推挽功率放大器OCL（無輸出電容），和一個小功率全集成的雙聲道音頻功，兩路接成BTL橋式輸出，由于功放管承受大電流、高電壓，因此功放管的保護問題和散熱問題必須重視。1.通用集成運放與分立元件組成的OCL功率放大器    圖2中有一個由分立元件構成的互補對稱OCL電路。電

18、路由緩沖放大級、音調控制級、電壓推動級和復合輸出級構成。由分立元件組成的功放，如果電路選擇得好，參數選擇恰當，元件性能優(yōu)良，設計和調試的好，則性能也很優(yōu)良。許多優(yōu)質功放均是分立功放。選用分立元件組成的功放作為實驗對象，可以清晰的反映每一塊局部電路的物理概念，容易看清設計方法，及參數選擇原則。2.集成功率放大器電路     現在市場上有許多性能優(yōu)良的集成功放芯片，如雙運放TDA2040，LM1875，TDA1517等。本次在集成功放設計中采用TDA2822。集成功率放大器與分立元件組成的電路比較，有以下特點：( 1 ) 體積小，重量輕，外接元件少，調試簡單

19、，使用方便。由于大批量生產，成本較低，價格也較便宜。( 2 ) 由于集成器件可以通過工藝提高管子的對稱性，減小分布參數的影響，采用一些改進措施，所以在性能上可以十分優(yōu)良。例如：溫度穩(wěn)定性好，功耗低，電源利用率高，失真小等。( 3 ) 集成電路在設計中一般都增加有各種保護電路，如過流保護、過熱保護、過壓保護和啟動、消除噪聲等電路，所以集成功率放大器性能穩(wěn)定，可靠性很高。功率放大器的選擇方法：( 1 ) 首先根據需要考慮器件的性能價格比。即在保證性能指標的前提下，選用價格便宜，使用方便，所用外接元件較小的器件。( 2 ) 要滿足系統(tǒng)對功率放大器輸出功率的要求。選用器件的輸出功率指標要大于實際需要的

20、最大功率，但又不是愈高愈好。能用散熱片的要利用散熱片，以提高管子的利用率。另外，還要根據單、雙通道功放的要求，選擇合適的器件。立體聲電路要選用雙通道功放。有時為提高功率，在單通道電路中也用雙通道功放做成 BTL 推挽電路，以得到更大的輸出功率。( 3 ) 在有特殊要求的場合，如高溫條件，則要選擇有過熱閉鎖設施的集成功率放大器；在高級收錄機和音響設備中，則要選擇非線性失真小，頻帶寬，調諧方便等性能優(yōu)良的功率放大器。集成功率放大電路一般是將 OTL或 OCL 電路的主要元件集成在半導體芯片上，除去少數外接元件之外，主要電路組成和分立元件電路基本相同，所以工作原理也大同小異。 一、實驗目的：1.了解

21、集成功率放大器與分立器件功率放大器的區(qū)別2. 學習互補對稱功率放大器基本結構，各部分電路功能，一般設計方法。輸出功率，頻率響應，失真分析等基本指標的測量方法，加深對互補對稱功率放大器工作原理的理解。3. 觀察互補功率放大器的交越失真現象，了解克服交越失真的方法。4. 掌握高、低音調節(jié)方法，觀察音調調節(jié)與波形變化的關系，并分析音調，音色與信號基波，諧波等特征參數的關系。二、實驗儀器：綜合實驗臺萬用電表功率放大器實驗模塊三、實驗電路圖：集成功率放大電路（a）分立元件組成的功率放大器電路（b）四、電路工作原理：1 當S1、S2接通時，Q1與Q2組成互補推挽功放電路。R9、R17引入輸出級本級電流負反

22、饋，用于減小失真，提高功放級穩(wěn)定性；同時，R9、R17對輸出級大功率管有限流保護作用。最大不失真輸出電壓UOM、最大不失真輸出功率POM分析： 負載P1上可以獲得的最高電壓UOM和最大電流IOM為： 最大不失真輸出功率：（額定負載時）2 R8、D1、D2、和R18組成功放級基極偏置電路，提供功放級的靜態(tài)工作點，以克服交越失真。3 U1是緩沖級，U2是推動級,C6、C10、C1、C18是退耦電路，用以提高電路的穩(wěn)定性。4 W1調節(jié)輸出增益，W2低音調節(jié)，W3高音調節(jié)。5 R10、R14針對高低音調節(jié)起到隔離作用。6 R22、C22和R23、C23是高次諧波抑制電路，用于防止電路振蕩。五、實驗注意

23、事項：1. 拔插連接線時，嚴禁牽拉導線，而應捏住插頭拔出，以免拉壞連接線。2. 動手實驗之前，必須看懂實驗原理圖。3. 集成功放實驗，先不接揚聲器，接上電源，則正負輸出端之間電壓應小于0.1V。六、實驗步驟：1. 開啟電源，測LM358N各運放器管腳電壓是否為輸入直流電壓±12V（一般是4、8腳）。測TDA2822M集成功放管腳2輸入電壓是否為直流電壓+12V。2.將INPUT1輸入100Hz正弦波，500mV信號，觀察輸出電壓UT1、UT2、UT3的波形，并觀察交越失真波形，并記錄各波形輸出電壓值及波形幅值。3. 觀察測試點T3上的輸出波形，分別閉合S1、S2及同時閉合S1、S2，

24、觀察交越失真波形變化情況，并記錄各波形輸出電壓值及波形幅值。4.逐步增大INPUT1輸入信號的幅值，直至輸出電壓幅度最大，而無明顯失真時為止，并記錄此時波形輸出電壓值及波形幅值。5. 分別調節(jié)電位器W2、W3，可改變負反饋的深度，觀察輸出電壓的波形有何變化。 6. 將INPUT2輸入100Hz正弦波，500mV信號，觀察兩個輸出通道波形，并記錄各波形輸出電壓值及波形幅值。（T1、T2、T3帶高低音調節(jié)功率放大器上的檢測，T1檢測緩沖級輸出波形，T2檢測高低音調節(jié)輸出波形，T3檢測交越失真波形，OUT1檢測功率放大器輸出波形，OUT2檢測推動級輸出波形,OUT3、OUT4分別檢測集成功率放大器的

25、雙通道輸出波形，T7、T8分別檢測INPUT1、INPUT2輸入信號。）七、分析實驗結果: 總結數據，寫出實驗報告。八、預習內容：1OCL功放的工作原理；2最大不失真輸出功率的計算；3. 復習乙類互補對稱功率放大器產生交越失真的原因及其克服辦法；4. 自擬測量集成運放與晶體管組成OCL功率放大器的數據表格。實驗三 恒流源及脈沖法測試實驗一、 基本概念：顧名思義，恒流源是輸出電流保持不變的電流源，而理想的恒流源為： a) 輸出電流不因負載阻抗的變化而改變，輸出電流負載調整率為“0”。 b)不因環(huán)境溫度變化而改變。 c)內阻為無限大。   

26、;   恒流源之電路符號：       理想的恒流源            實際的流源工程上實用的恒流源，其各項特性指標都是有限的，因而，實用中的恒流源，還有以下限制指標：保證恒流輸出條件下的最大帶載阻抗，或最大輸出電壓。二、 恒流源的用途：恒流源電路在工程實踐中有著廣泛的用途。恒流源可以用來測試電阻值，為電磁鐵，或各種設備，例如磁控濺射臺，粒子加速器等提供穩(wěn)定的磁場，當前正在

27、飛速發(fā)展的LED照明也是用恒流源驅動的。大家知道，雙極型三極管是典型的電流控制器件，可以利用三極管的恒流特性恒流源設計恒流源： 從三極管特性曲線可見，工作區(qū)內的IC主要受IB控制， VCE對IC的影響很微弱，而VCE使IC發(fā)生傾斜的程度，正反映了三極管恒流特性的非理想性。 因此，只要IB值固定，IC就基本穩(wěn)定。 輸出電流IO即是流經負載的IC。 但是，三極管的恒流特性不夠理想，通常，目前設計恒流普遍采用電壓參考器件與運算放大器，再配備三極管或MOS管作為輸出級，構成實際恒流源。一、實驗目的：1. 了解恒流源工作原理及電流鏡原理；2. 了解四端法微電阻測試

28、技術原理。3. 掌握脈沖法測試技術及同步采樣技術。二、實驗儀器：綜合實驗臺萬用電表恒流源實驗模塊三、 實驗電路圖：四、電路工作原理：恒流源實驗電路中，U3B,Q1及其周圍元件構成第一級恒流源，電位器RP1為電流設定電位器。電阻R2與R11上電壓近似相等，方向相反，稱為電流鏡。又經過U3A和Q2后，我們得到了對地輸出的恒流源，R5,R6,R7分別為三路恒流電阻。恒流電流值為：設定電壓/恒流電阻。在我們的電路中，對應的三路輸出電流分別為：500mA，50mA，5uA，最大帶載能力為8V左右。脈沖電流部分：當用來作為測試電源的恒流源電流值較大時，比如1A以上，甚至幾千A以上時，用來產生恒流源的電路，

29、其平均功率變得異常大，電路內部功耗，和被測件上的功耗也非常大，這不僅對測試精度影響很大，而且實現起來也有很大難度。這是就需要采用脈沖法進行測試。其原理是：用占空比很小的窄脈沖電流，甚至單次脈沖電流，代替連續(xù)的直流恒流源進行測試，同時配備與脈沖電源同步的采樣測試電路進行測試。這種方法可以完美解決大電流測試和低功耗要求的矛盾，是工程實踐中的常用方法。本實驗利用U5、U6(PC817光電耦合器)進行同步采樣使T8輸出正向脈沖信號，經過Q4使其在T9輸出反向脈沖信號，為555定時器構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的引腳2輸入負觸發(fā)脈沖。555定時器輸出的控制脈沖，一方面控制恒流源通斷，同時控制采樣保持放大器LF39

30、8的采樣與保持。四端法測試技術（即一對電流端，一對電位端），如圖2所示，圖2 四端法測試原理圖Rx為被測電阻，由恒流源提供恒定電流源，即C1、C2為電流端，P1、P2為電位端，采用四端測試技術，可有效消除接觸電阻與連線電阻的影響，可以用來測試微小電阻，最小到毫歐，甚至微歐。例如繼電器接點電阻，開關的觸頭電阻。五、實驗步驟：“測恒流源”1.用萬用表測T1點電壓，并調節(jié)RP1使設定電壓為0.5V，這時跟隨電壓測試點T2也為0.5V，開關K4斷開，Ut3Ut4VDD。2. 閉合開關K4，Ut4-Ut30.5V，此時R2與R11兩端的鏡像電壓為0.5V。3.為計算方便，選擇負載R的阻值為1，10，10

31、0K。若負載R=1，當閉合K1時，輸出電流為500mv，則UR=500mA×1=0.5V; 當閉合K2時，輸出電流為50mv，則UR=50mA×1=0.05V; 當閉合K3時，輸出電流為0.005mA，則UR=0.005mA×1=0.005mV;再用萬用表測負載上的電壓，看是否等于計算出來的電壓。4.同理，更換負載R的阻值，同樣看用萬用表測出來的電壓是否與計算出的電壓相等。（因為是恒流源，所以當設定電壓是定值時，則閉合K1、K2或K3時，輸出電流也為定值，與負載R無關，所以可以根據這個原理測出未知電阻R的阻值）“測脈沖”1. 用萬用表測T7測試點輸入同步信號電壓值

32、（交流）。2.再觀察T7（交流正弦波）、T8交流過零檢測（正向脈沖信號）、T6（負向脈沖信號）、OUT3(正向脈沖信號)、T3T4(負向脈沖信號)的波形。測脈沖信號時，開關K4斷開。（T1檢測設定電壓，T2檢測設定電壓的跟隨電壓，T4鏡像電壓基準，T3檢測鏡像電壓，OUT1檢測P1電流輸出，OUT2檢測采樣電壓，OUT3檢測同步輸出信號，T7檢測工頻正弦波同步信號輸入，T8檢測整形后同步信號輸出，T6檢測計時器脈沖觸發(fā)信號）六、分析實驗結果:設定電壓UT1IR5(閉合K1)IR6(閉合K2)IR7(閉合K3)負載R=UP1/II為分別閉合K1、K2、K3是的輸出電流。UP1為負載R上的電壓。七

33、、預習內容：1.什么是鏡像電流？2.恒流源原理？3.什么是同步采樣及555定時器構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器？影響直流恒流輸出精度主要有哪些因素？影響脈沖恒流輸出精度主要有哪些因素？實驗四 壓力和溫度傳感器實驗一、 概述：壓力傳感器和溫度傳感器這兩類傳感器，是在機械，化工，軍事，科學研究，日常生活等各領域廣泛應用的傳感器。壓力傳感器又包括機械壓力，空氣壓力，液體壓力等諸多種。溫度傳感器常用的有鉑電阻溫度傳感器，熱電偶溫度傳感器，半導體熱電偶溫度傳感器，合成材料熱敏電阻溫度傳感器等。幾乎所有的壓力傳感器都用電橋方式構造放大器。而溫度傳感器放大器除用橋式放大器外，還廣泛使用恒流源驅動的線性放大器。二、電路簡

34、介：壓力傳感器放大器：本實驗所用的傳感器，是由四片電阻應變片組成，分別粘貼在彈性體的平行梁上、下兩表面上。四個應變片組成電橋，采用非平衡電橋原理，把壓力轉化成不平衡電壓進行測量。當加在應變片上的壓力變化時，應變片的阻值發(fā)生變化，橋式電路輸出由此產生的電壓信號，運算放大器N3A，電壓參考N5A（TL431），三極管VT1及其周圍的電阻，電位器，共同構成壓力應變電橋恒流驅動電路；運算放大器N1,N2,N4A及其周圍的電阻共同構成典型的儀表放大器，由于壓力放大器輸出信號一般都很小，為了提高測試精度，N1,N2要選用超低失調的OP07承擔第一級放大任務。其中N1,N2扮演同相緩沖放大器，N4A作為差動

35、輸入，單端輸出放大器。壓力信號再經過N4B，進一步放大到顯示和控制所需電壓。RP3為調“0”電位器，RP2A為輸出信號增益調節(jié)電位器。C3A和C4A用來濾除正負電源對地的紋波成分。溫度傳感器放大器：標稱阻值為100歐的鉑電阻，與R1,R2，Rp1,R3共同構成測溫電橋，鉑電阻采用3線制接法。N5選用超低失調運放OP07 搭成差動放大器。在反饋回路，設置了電位器RP2，用來調節(jié)放大器的增益。Pt100熱電阻采用三線制接法。采用三線制是為了消除連接導線電阻引起的測量誤差。這是因為測量熱電阻的電路一般是不平衡電橋。熱電阻作為電橋的一個橋臂電阻，其連接導線（從熱電阻到中控室）也成為橋臂電阻的

36、一部分，這一部分電阻是未知的且隨環(huán)境溫度變化，造成測量誤差。采用三線制，將導線一根接到電橋的電源端，其余兩根分別接到熱電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上，這樣消除了導線線路電阻帶來的測量誤差。測溫原理：電路由穩(wěn)壓管VW2產生10V的參考電源；采用R1、R2、RP1+R3、Pt100構成測量電橋（R1=R2），當Pt100的電阻值和RP1+R3的電阻值不相等時，電橋輸出一個mV級的壓差信號，這個壓差信號經過運放OP-07放大后輸出期望大小的電壓信號。0-5V至0-20mA電流環(huán)轉換電路：U1A，U1B與Q1,Q2及其周圍的電阻，電位器一起，構成0-5V至0-20mA電流環(huán)轉換電路。當測量信號需要傳

37、遞到較遠的地方時，最簡單，實用的方法就是電流環(huán)。這里給出一個簡單的例子。一、實驗目的：1.了解壓力傳感器的工作原理；了解儀器前置差動放大器。2.學習熱電阻三線制測量方法，并掌握橋式測溫放大器設計與調試。3.了解電流環(huán)傳輸技術。二、實驗儀器：綜合實驗臺壓力傳感器溫度傳感器萬用表電阻幾個壓力和溫度傳感器實驗模塊三、實驗電路圖：溫度傳感器實驗電路（a）壓力傳感器電路（b）電流環(huán)原理圖（c）Pt100熱電阻（0140）分度表：010203040100.00103.90107.79111.67115.54100.39104.29108.18112.06115.93100.78104.68108.5711

38、2.45116.31101.17105.07108.96112.83116.70101.56105.46109.35113.22117.08101.95105.85109.73113.61117.47102.34106.24110.12114.00117.86102.73106.63110.51114.38118.24103.12107.02110.90114.77118.63103.51107.40111.29115.15119.015060708090119.40123.24127.08130.90134.71119.78123.63127.46131.28135.09120.17124.

39、01127.84131.66135.47120.55124.39128.22132.04135.85120.94124.78128.61132.42136.23121.32125.16128.99132.80136.61121.71125.54129.37133.18136.99122.09125.93129.75133.57137.37122.47126.31130.13133.95137.75122.86126.69130.52134.33138.13100110120130140138.51142.29146.07149.83153.58138.88142.67146.44150.211

40、53.96139.26143.05146.82150.58154.33139.64143.43147.20150.96154.71140.02143.80147.57151.33155.08140.40144.18147.95151.71155.46140.78144.56148.33152.08155.83141.16144.94148.70152.46156.20141.54145.31149.08152.83156.58141.91145.69149.46153.21156.95五、實驗步驟：“測壓力”1. 壓力傳感器的五條引線與實驗板上對應的位置接好（一根黑色有字母的是屏蔽線、紅黑是電

41、源紅正黑負、綠白是信號輸出線綠正白負），開啟電源，測各運放器管腳電壓是否為輸入直流電壓±12V。2調節(jié)電位器RP1A使供給電橋激勵為5V，即JI:1,5間電壓為5V。3. 測T1、T2測試點電壓是否對稱，測T3、T4測試點電壓是否為零，若T3不為零，J1： 2，4短接，并接入直流電壓3V，調節(jié)電位器RP4使之為零（即調節(jié)抑制比為零）。若OUT2不為零，調節(jié)電位器RP3使之為零。4.輸入壓力信號查看T1、T2測試點放大倍數及衰減倍數（T1放大倍數T2衰減倍數），T3測試點的電壓UT1-UT2，并觀察與T4測試點最終放大倍數關系（RP2A調節(jié)放大增益）。5.若OUT2=0.5V，調節(jié)RP

42、6電位器，使跟隨電壓UT6=0.5V，因為R32=R26=R30=100，所以UR30=0.5V，所以UT7=2UR30=1V。測UT8應小于12V?！皽y溫度”根據Pt100在不同溫度下阻值的變化情況（一般在溫度越高的情況下，它的阻值越高），我們可以借助變阻箱來模擬Pt100在不同溫度下阻值的變化情況。1.因為當Pt100在0它的阻值是100，所以先輸入信號負載100，并用萬用表測OUT1在100時的電壓值并調節(jié)電位器RP1使之OUT10V。2.逐漸增加輸入負載的電阻值，觀察OUT1電壓的變化情況。（T1橋路單邊放大信號1，T2檢測橋路單邊放大器信號2，T3檢測儀表放大器輸出電壓，T4檢測壓力傳感器電路電橋激勵電壓，T5檢測傳感器供電電壓