0-2模電實(shí)驗(yàn)1-模電實(shí)驗(yàn)箱使用說明

0-2模電實(shí)驗(yàn)1-模電實(shí)驗(yàn)箱使用說明LtD-PAGE4-ACL-ZD-II型模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)箱使用說明ACL-ZD-II型模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)箱依據(jù)浙江大學(xué)電工電子中心“電路與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)II”的要求設(shè)計(jì)而成。本實(shí)驗(yàn)箱具有以下特點(diǎn)，首先對(duì)以往模電實(shí)驗(yàn)中分列元件的實(shí)驗(yàn)箱只保留了單管共射放大電路實(shí)驗(yàn)，以利學(xué)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上偏重運(yùn)算放大器的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，包括運(yùn)放的性能指標(biāo)測(cè)試、基本運(yùn)算電路、波形發(fā)生電路、濾波器實(shí)驗(yàn)和儀用放大器實(shí)驗(yàn)；第三，針對(duì)電氣工程學(xué)院學(xué)生的特點(diǎn)，增加了比較器應(yīng)用實(shí)驗(yàn)和光耦的線性應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生了解電路設(shè)計(jì)的一般方法。ACL-ZD-II型模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)箱的面板布置如下：3、直流信號(hào)源 直流信號(hào)源提供兩路直流電壓信號(hào)，可用于運(yùn)放的基本運(yùn)算電路實(shí)驗(yàn)。 圖中，R5=R6=1K，WT1=10K，WT1中間滑動(dòng)引腳的電壓信號(hào)經(jīng)運(yùn)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(shí)在Uout1端輸出直流信號(hào)的調(diào)節(jié)范圍為-10V到+10V，由于是運(yùn)放直接輸出，在使用時(shí)應(yīng)使輸出電流小于運(yùn)放LM358的額定輸出電流。 兩組直流信號(hào)源參數(shù)完全一致，運(yùn)放采用±15V/1A組直流電源，地信號(hào)為COM2。WT1和WT2為多圈繞線式電位器，運(yùn)放U9布置在正面，損壞時(shí)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(shí)驗(yàn)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(yīng)采用+15V直流電源供電，并按+15V電源計(jì)算電路參數(shù)。電路中藍(lán)色塑料長(zhǎng)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(yùn)放基本電路 運(yùn)放基本電路實(shí)驗(yàn)有：反相加法運(yùn)算電路實(shí)驗(yàn)、同相比例運(yùn)算電路實(shí)驗(yàn)、減法運(yùn)算電路實(shí)驗(yàn)、積分運(yùn)算電路實(shí)驗(yàn)和方波轉(zhuǎn)換為三角波電路實(shí)驗(yàn)。 右圖中提供了以上實(shí)驗(yàn)所需的電阻和電容，U2采用LM358雙運(yùn)放，實(shí)驗(yàn)采用±15V/1A組直流電源供電，U2兩邊的兩個(gè)0.1uF電容可作為電源去耦電容。 實(shí)驗(yàn)中所有的連線都需要學(xué)生自己連接，應(yīng)盡量采用短一點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線連接，特別是運(yùn)放的同相輸入端和反向輸入端的連線，一定要采用短的導(dǎo)線以避免干擾。電源連線應(yīng)正電源用紅色線，地線采用黑色線，負(fù)電源采用藍(lán)色線，以便于區(qū)分和檢查。6、運(yùn)放指標(biāo)測(cè)試電路 運(yùn)放性能指標(biāo)是選擇不同運(yùn)放的重要依據(jù)，對(duì)運(yùn)放性能指標(biāo)的理解是電路設(shè)計(jì)人員必須做到的。運(yùn)算放大器作為現(xiàn)代電子線路的基礎(chǔ)元件，具有品種多、性能各異、應(yīng)用場(chǎng)合繁雜等特點(diǎn)，性能指標(biāo)差距巨大。從運(yùn)放的分類來看，運(yùn)放可分為普通運(yùn)放、精密運(yùn)放、高速運(yùn)放、儀用運(yùn)放、低功耗運(yùn)放、低噪聲運(yùn)放、高電壓運(yùn)放、大電流運(yùn)放、隔離放大器等等，因此運(yùn)放指標(biāo)測(cè)試是一個(gè)非常重要的實(shí)驗(yàn)。 運(yùn)放指標(biāo)測(cè)試實(shí)驗(yàn)有：輸入失調(diào)電壓VIO的測(cè)量、輸入失調(diào)電流IIO的測(cè)量、輸入偏置電流IIB的測(cè)量、開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Aod的測(cè)量、共模抑制比KCMR的測(cè)量、轉(zhuǎn)換速率SR的測(cè)量、單位增益帶寬fc的測(cè)量。 右圖中已經(jīng)提供了運(yùn)放指標(biāo)測(cè)試實(shí)驗(yàn)的電阻、電容和運(yùn)放器件，運(yùn)放采用普通運(yùn)算放大器LM358。實(shí)驗(yàn)采用±15V/1A組直流電源供電，U6的電源去耦電容可選實(shí)驗(yàn)面板上的兩個(gè)0.1uF電容。 實(shí)驗(yàn)連線與運(yùn)放基本電路實(shí)驗(yàn)連線一致，包括其它實(shí)驗(yàn)也一樣。7、濾波器電路 濾波器電路是電子線路設(shè)計(jì)的一個(gè)分支，在信號(hào)處理中起著重要的作用。在有源濾波電路中運(yùn)放作為主要器件，是不可或缺的。有源濾波器的設(shè)計(jì)有專門的書籍介紹，在本實(shí)驗(yàn)中以濾波器的應(yīng)用為主要內(nèi)容，進(jìn)行二階低通濾波器、二階高通濾波器的Pspice仿真和實(shí)驗(yàn)研究，并將低通濾波器和高通濾波器串聯(lián)構(gòu)成帶通濾波器實(shí)驗(yàn)。 右圖中已經(jīng)提供了濾波器實(shí)驗(yàn)的電阻、電容和運(yùn)放器件，運(yùn)放采用普通運(yùn)算放大器LM358。實(shí)驗(yàn)采用±15V/1A組直流電源供電，U3的電源去耦電容可選實(shí)驗(yàn)面板上的兩個(gè)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(hào)，應(yīng)用于測(cè)量、通信、控制等多種設(shè)備中。由于由運(yùn)放組成的波形發(fā)生電路簡(jiǎn)單可靠，信號(hào)一致性好，因此波形發(fā)生電路基本上都采用運(yùn)放完成。本實(shí)驗(yàn)箱的波形發(fā)生電路實(shí)驗(yàn)有：RC橋式振蕩電路實(shí)驗(yàn)、方波發(fā)生器實(shí)驗(yàn)、三角波-方波發(fā)生電路實(shí)驗(yàn)和鋸齒波發(fā)生電路實(shí)驗(yàn)。 右圖中已經(jīng)提供了波形發(fā)生電路實(shí)驗(yàn)的電阻、電位器、電容和運(yùn)放器件，運(yùn)放采用普通運(yùn)算放大器LM358。實(shí)驗(yàn)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(gè)0.1uF電容。9、電壓比較器電路 電壓比較器在工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，遲滯比較器、窗口比較器等，可以提高檢測(cè)信號(hào)的可靠性。比較器電路可以采用運(yùn)放來設(shè)計(jì)，也可以采用專門的比較器集成電路來設(shè)計(jì)，本實(shí)驗(yàn)中采用專門的比較器集成電路來構(gòu)成各種比較器電路，使剛接觸模擬電子技術(shù)的學(xué)生能夠開闊點(diǎn)思路。 本實(shí)驗(yàn)箱的電壓比較器電路有：?jiǎn)伍T限比較器電路實(shí)驗(yàn)、遲滯比較器電路實(shí)驗(yàn)、窗口比較器電路實(shí)驗(yàn)和三態(tài)電壓比較器電路實(shí)驗(yàn)。右圖中已經(jīng)提供了電壓比較器電路實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(gè)0.1uF電容。10、光耦合電路實(shí)驗(yàn)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(huì)碰到強(qiáng)弱電之間的模擬量信號(hào)傳輸問題，模擬量的隔離傳輸電路是隔離強(qiáng)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(shí)現(xiàn)容易被廣泛采用。光耦合電路實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有兩個(gè)：光耦合傳輸特性實(shí)驗(yàn)和模擬量光耦合傳輸實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)。右圖中已經(jīng)提供了光耦合電路實(shí)驗(yàn)的電阻、電容和光耦合集成電路TLP521-2。實(shí)驗(yàn)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(gè)0.1uF電容。11、儀用放大器 在許多測(cè)量和控制系統(tǒng)中，需要對(duì)微弱的電信號(hào)進(jìn)行放大和處理，而這些微弱信號(hào)往往夾雜在較大的共模信號(hào)中，對(duì)這些微弱信號(hào)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(jià)格也比一般的運(yùn)放高很多。儀用放大器可以是三個(gè)運(yùn)放組成的放大電路，也可以是專用的集成電路，在本實(shí)驗(yàn)中將對(duì)比單個(gè)運(yùn)放組成的高增益差動(dòng)放大電路、三運(yùn)放組成的儀用放大電路和單個(gè)儀用放大集成電路三者之間的性能差異，以加深學(xué)生對(duì)儀用放大電路的認(rèn)識(shí)。單個(gè)運(yùn)放組成的高增益差動(dòng)放大電路和三運(yùn)放組成的儀用放大電路學(xué)生可以選用實(shí)驗(yàn)箱上運(yùn)放基本電路實(shí)驗(yàn)單元等LM358運(yùn)放和電阻器件進(jìn)行，儀用放大集成電路可采用下圖中INA128儀用放大器單元進(jìn)行。INA128的技術(shù)參數(shù)及使用規(guī)范請(qǐng)參考INA128的數(shù)據(jù)手冊(cè)。 上圖中，力傳感器單元和負(fù)載和電流檢測(cè)單元是產(chǎn)生微弱信號(hào)的實(shí)驗(yàn)對(duì)象。力傳感器單元采用了一個(gè)懸臂梁式的全橋應(yīng)變片力傳感器，內(nèi)部含有4個(gè)應(yīng)變片組成的全橋電路。力傳感器的技術(shù)參數(shù)如下： 量程：700g 激勵(lì)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(lì)電壓X靈敏度1.0mV/V 負(fù)載和電流檢測(cè)電路單元由上下各3個(gè)共6個(gè)電流取樣電阻和負(fù)載電阻加負(fù)載電位器組成。該電路可以作為三端集成穩(wěn)壓電路實(shí)驗(yàn)的負(fù)載，當(dāng)調(diào)節(jié)負(fù)載電位器時(shí)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(cè)流過負(fù)載的電流，選取不同的取樣電阻可以改變?nèi)与妷盒盘?hào)的大小。當(dāng)負(fù)載和電流檢測(cè)電路外加+12V電源時(shí)，假設(shè)調(diào)節(jié)可調(diào)負(fù)載使負(fù)載電流為0.1A，取樣電阻選1.0Ω，則取樣電阻上電壓信號(hào)為0.1V，當(dāng)取樣電阻選0.05Ω時(shí)取樣電阻上電壓信號(hào)為5mV。如果選取上端的取樣電阻，則在取樣電阻電壓信號(hào)上會(huì)疊加12V的共模信號(hào)。這個(gè)電路可以比較有共模信號(hào)和無共模信號(hào)時(shí)儀用放大電路的輸出結(jié)果。另外還有幾件事告知：實(shí)驗(yàn)箱U1為INA128儀用運(yùn)放；U2~U6為