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1、目 录目 录1实验一：固定增益放大器和可变增益放大器实验2实验二：光电耦合放大器实验4实验三：开关式全波相敏检波电路实验7实验四：电桥放大电路11实验五：温度测量与控制实验15实验六：脉宽调制器控制直流电机19实验七：微小电流测量仪设计22实验八：压力测量仪设计25实验九: 有源滤波器设计29实验一：固定增益放大器和可变增益放大器实验实验学时：2学时实验类型：常规实验要求：选修一、实验目的1.通过实验，了解固定增益放大器和可变增益放大器的设计方法。2.进一步熟悉放大器性能指标的测量方法。3.学会用常用运放设计符合要求的放大器。二、实验原理及内容通过数字逻辑电路由确定的程序来控制放大电路增益的电
2、路称为可编程增益放大电路，亦称程控增益放大电路，简称PGA。可编程增益放大电路除了本身具有可编程增益切换功能外，还可与D/A转换器构成可编程低通滤波器，与D/A转换器组成减法器电路，与A/D转换器组合实现量程自动转换等等，其应用十分广泛。可编程增益放大电路的结构形式多种多样，按所采用的放大器可分为单运放、多运放以及测量放大器可编程增益放大电路和单片集成可编程增益放大器。按增益变化可分为连续、断续可编程增益放大电路。本实验主要运用集成运放LM358构成，通过改变反馈网络来改变增益。本电路为简单常用放大电路，实现的是反向放大。用一个DIP开关来改变反馈电阻的大小，从而改变放大倍数A=Rf/R2。三
3、、实验组织运行要求根据本实验的特点、要求和具体条件，采用以学生自主训练为主的开放模式组织教学。四、实验仪器及元器件直流稳压电源信号发生器双踪示波器实验用面包板万用表集成运放LM358电阻若干DIP开关五、实验步骤1、在实验用电路板插接电路，检查无误，再接通电源。2、利用信号发生器产生方波信号，接入电路输入端，并用示波器显示输入、输出波形。3、输入信号不变，分别闭合DIP开关（每次只能闭合一个），观察输出，并记录。六、实验报告1、画出实验电路图。2、对实验所测数据进行分析、计算，测出反馈电阻和放大倍数的关系，并与理论值进行比较。3、实验总结。实验二：光电耦合放大器实验实验学时：2学时实验类型：常
4、规实验要求：选修一、实验目的1.了解光电耦合放大器的优点。2.通过实验，了解光电耦合放大器的设计方法。3.进一步熟悉放大器性能指标的测量方法。4.学会用常用运放设计符合要求的光电耦合放大器。二、实验原理及内容隔离放大电路是一种特殊的测量放大电路，其输入、输出和电源电路之间没有直接的电路耦合，即信号在传输过程中没有公共的接地端。隔离放大电路主要用于便携式测量仪器和某些测控系统中，能在噪声环境下以高阻抗、高共模抑制能力传送信号；应用于生物医学测量中，可确保人体不受超过10A以上漏电流和可达几百伏以至数千伏高压的危害；应用于工业中，可防止因故障而使电网电压对低压信号电路（包括电子计算机）造成损坏；还
5、常应用于普通电站和核电站、自动化试验设备、工业过程控制系统等。可用作输入、输出隔离的有光、超声波、无线电波和电磁等方式。在隔离放大电路中采用的隔离方式主要有电磁（变压器）耦合和光电耦合。电磁耦合实现载波调制，具有较高的线性度和隔离性能，其共模抑制比高，技术较成熟，但带宽较窄，约1kHz以下，且体积大，工艺复杂、成本高、应用较不方便。光电耦合结构简单、成本低廉、器件重量轻，具有良好的线性和一定的转换速度，带宽较宽，且与TTL电路兼容，应用前景十分广阔。浮置电源输入a) 变压器耦合输出输入调制放大器耦合变压器输出解调放大器b) 光电耦合浮置电源光耦合器输入放大器输出放大器输出输入VLC本电路为光电
6、隔离放大电路，能提供输入电路和输出电路间的隔离，且具有一定的电压或电流增益，增益精度和线性度均较高。对直流、低频、高频或宽带信号均有一定的响应能力，具有很强的抗共模干扰电压的能力。三、实验组织运行要求根据本实验的特点、要求和具体条件，采用以学生自主训练为主的开放模式组织教学。四、实验仪器及元器件直流稳压电源信号发生器双踪示波器实验用面包板万用表集成运放LM358电阻若干光电隔离集成芯片OPTOISO1五、实验步骤1、在实验用电路板插接电路，检查无误，再接通电源。2、利用信号发生器产生正弦波信号，接入电路输入端，并用示波器显示输入、输出波形。3、改变输入信号，观察记录输出信号，并记录。六、实验报
7、告1、画出实验电路图。2、比较输入信号波形和输出信号波形，体会光电隔离电路在实际电路中的作用。3、实验总结。实验三：开关式全波相敏检波电路实验实验学时：2学时实验类型：常规实验要求：必修一、实验目的1熟悉和掌握相敏检波器的工作原理。2验证相敏检波器的检幅特性和鉴相特性。二、实验原理及内容相敏检波电路是具有鉴别调制信号相位和选频能力的检波电路。相敏检波电路与包络检波电路在功能上的主要区别是相敏检波电路能够鉴别调制信号相位，从而判别被测量变化的方向，同时相敏检波电路还具有选频的能力，从而提高测控系统的抗干扰能力。从电路结构上看，相敏检波电路的主要特点是，除了所需解调的调幅信号外，还要输入一个参考信
8、号。有了参考信号就可以用它来鉴别输入信号的相位和频率。只要将输入的调制信号乘以幅值为1的载波信号就可以得到双边频调幅信号。若将再乘以，就得到利用低通滤波器滤除频率为和的高频信号后就得到调制信号，只是乘上了系数1/2。这就是说，将调制信号ux乘以幅值为1的载波信号就可以得到双边频调幅信号us，将双边频调幅信号us再乘以载波信号，经低通滤波后就可以得到调制信号ux。相敏检波器与调幅电路在结构上的主要区别是调幅电路实现低频调制信号与高频载波信号相乘，输出为高频调幅信号；而相敏检波器实现高频调幅信号与高频载波信号相乘，经滤波后输出低频解调信号。这使它们的输入、输出耦合回路与滤波器的结构和参数不同。实验
9、参考电路图如下：三、实验组织运行要求根据本实验的特点、要求和具体条件，采用集中授课形式。四、实验仪器及元器件直流稳压电源信号发生器双踪示波器测控电路实验台导线若干五、实验步骤将音频振荡器的输出信号（00 ）接至相敏检波器的输入端(1)。1参考信号为直流电压 将直流稳压电源+2V接入相敏检波器参考信号输入端(4)，用双踪示波器测试相敏检波器输入端(1)和输出端(3)的波形。 将直流稳压电源-2V接入相敏检波器参考信号输入端(4)，用双踪示波器测试相敏检波器输入端(1)和输出端(3)的波形。2参考信号为交流电压 将音频信号00 接入相敏检波器参考信号输入端(2)，用双踪示波器观察(1) (6)端波
10、形。 将音频信号1800 接入相敏检波器参考信号输入端(2)，用双踪示波器观察(1) (6)端波形。3相敏检波器检幅特性将相敏检波器的输出端(3)接低通滤波器的输入端，将低通滤波器的输出端接数字电压表。 相敏检波器的输入信号（接(1)）和参考信号（接(2)）同相，改变音频信号的输入幅值Vp-p，分别读出电压表显示的数值填入下表。输入V P-P0.5V1V2V4V8V16V20V输出V0 (V) 相敏检波器的输入信号（接(1)）与参考信号（接(2)）反相时，改变音频信号的输入幅值Vp-p，分别读出电压表显示的数值填入下表。输入V P-P0.5V1V2V4V8V16V20V输出V0 (V)4相敏检
11、波器的鉴相特性将音频信号接移相器的输入端，移相器电路输出接相敏检波器参考输入端(2)，旋转移相器的电位器旋钮，改变参考电压的相位，音频振荡器输出幅值不变，用示波器观察(1) (6)波形，并读出对应的电压表值。六、思考题1. 什么是相敏检波? 为什么要采用相敏检波?2. 什么是相敏检波器的鉴相特性?七、实验报告1画出该相敏检波器的电路图，并说明该电路的工作原理。2画出该实验第三步骤和第四步骤的原理框图。3分别画出参考电压与相敏检波器的输入信号同相、反相时(1) (6)点的波形图及低通滤波器的输出波形。4画出参考电压通过移相器后（差900 时），相敏检波器(1) (6)点及低通滤波器的输出波形。5
12、. 分别纪录当参考电压与输入信号同相时、反向时，相敏检波器经低通滤波器输出对应输入信号的电压值。实验四：电桥放大电路实验学时：2学时实验类型：常规实验要求：必修一、实验目的1了解金属箔式应变片的应变效应，电桥工作原理，放大器性能。2通过实验，可以理论联系实际，增加学生对传感器的感性认识。3学生在实验中，要掌握一些基本传感器的使用方法，深化理论知识。4能够设计信号放大电路。5利用实验数据，验证所学理论知识。二、实验原理及内容应变电阻在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，叫做电阻应变效应。实验时，将金属箔式应变片贴在一个悬臂梁上，改变测微头，使应变电阻发生机械变形，通过放大器输出电量的变化
13、，如下图所示：三、实验组织运行要求根据本实验的特点、要求和具体条件，采用集中授课形式。四、实验仪器及元器件直流稳压电源信号发生器双踪示波器实验用面包板万用表电桥、差动放大器测微头电压表（毫伏表）五、实验步骤1、单臂电桥实验先用万用表测量，传感器实验台应变片R1、R2、R3、R4、R5、R6阻值。应变片电阻的阻值约350左右。毫伏表选定在50mv档处，使用必须输入对地短路调零。差动放大器使用前调零，将差动放大器两输入端对地短路，输出端接到毫伏表的IN，调整差动放大器下面电位器使表头为零。将测微头调整为10mm处（作为基准零），使梁处于水平位置。按图一接线，将实验台电源打开，预热数分钟后（防止应变
14、片的自热效应），对系统调零，调整电桥WD，使毫伏表头指示为零，同时将差放的增益调整到用手提拉梁时处于50mv档的毫伏表指针左右均打满档为宜。此后则差放增益不再变化。用测微头分别将梁向上和向下作20mm上下移动，将梁端位移于表头电压的指示值记入表中，每2mm记录一个数值。根据结果计算系统灵敏度S，SU/X。X（mm）20mm18mm16mm14mm12mm10mm8mm6mm4mm2mm0mmUO（V）注意事项： 电桥面板上四个标虚线的电阻并不存在，仅仅为搭桥提供插座。差放的增益不宜太大，以减小运放漂移。电压显示在做桥路实验时一般以指针毫伏表较为直观。更换应变片时应将直流稳压源断开。2补偿片性能实验按图三接线，R1为工作片，R5为补偿片。调整电桥的WD，时系统输出为零（梁处于水平位置时）。旋动测微头使梁向上移动，每隔2mm记一数据，填入下表。X（mm）20mm18mm16mm14mm12mm10mm8mm6mm4mm2mm0m
