西北工業(yè)大學(xué)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)報(bào)告.doc

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模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 一、共射放大電路 1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康? (1)掌握用Multisim 13仿真軟件分析單極放大電路主要性能指標(biāo)的方法。 (2)熟悉常用電子儀器的使用方法，熟悉基本電子元器件的作用。 (3)學(xué)會(huì)并熟悉“先靜態(tài)后動(dòng)態(tài)”的電子線(xiàn)路的基本調(diào)試方法。 (4)分析靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大器性能的影響，學(xué)會(huì)調(diào)試放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)。 (5)掌握放大器電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻及最大不失真輸出電壓的測(cè)試方法。 (6)測(cè)量放大電路的頻率特性。 2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 (1)電路仿真 1.1 靜態(tài)工作點(diǎn)選擇 ①根據(jù)XSC1的顯示，按如下方法進(jìn)行操作： 現(xiàn)象 出現(xiàn)截止失真 出現(xiàn)飽和失真 操作 減小R7 增大R7 ②當(dāng)滑動(dòng)變阻器R7設(shè)置為11%時(shí)，有最大不失真電壓。 1.2 靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)量 ①將交流電源置零，用萬(wàn)用表測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)。 理論估算值 實(shí)際測(cè)量值 3.98V 6.03V 3.28V 2.75V 2.98mA 3.904V 6.253V 3.186V 3.067V 2.873mA 1.3 電壓放大倍數(shù)測(cè)量 ①加入1kHz，100mV正弦波信號(hào)。測(cè)量= ∞ 時(shí)輸入輸出電壓有效值大小。 ② 測(cè)量= 2kΩ時(shí)輸入輸出電壓有效值大小。 1.4輸入輸出電阻測(cè)量 ①輸入電阻測(cè)量。 根據(jù)可計(jì)算得到輸入電阻。 ②輸出電阻測(cè)量。 根據(jù)可得到輸出電阻。 1.5動(dòng)態(tài)參數(shù)結(jié)果匯總 實(shí)際測(cè)量值 參數(shù) 開(kāi)路 70.707mV 1.277V 18.06 2.769kΩ =2kΩ 70.707mV 640.333mV 9.056 2.769kΩ 2.065kΩ (2)實(shí)驗(yàn)室實(shí)測(cè) 2.1 靜態(tài)工作點(diǎn)實(shí)測(cè) 理論估算值 實(shí)際測(cè)量值 3.98V 6.03V 3.28V 2.75V 2.98mA 3.86V 6.24V 3.18V 3.06V 2.87mA 2.2 動(dòng)態(tài)參數(shù)實(shí)測(cè) 實(shí)際測(cè)量值 參數(shù) 開(kāi)路 70.7mV 1.1V 15.56 2.468kΩ =2kΩ 70.7mV 620.5mV 8.776 2.468kΩ 2.432kΩ 3.總結(jié)與討論 (1)共射組態(tài)放大器會(huì)使輸入輸出電壓反相。 (2)會(huì)影響輸出電阻、放大倍數(shù)。 二、集成運(yùn)算放大器 1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康? (1)加深對(duì)集成運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用電路和性能參數(shù)的理解。 (2)了解集成運(yùn)算放大器的特點(diǎn)，掌握集成運(yùn)算放大器的正確使用方法和基本應(yīng)用電路。 (3) 掌握由運(yùn)算放大器組成的比例、加法、減法、積分和微分等基本運(yùn)算電路的功能。 (4)進(jìn)一步熟悉仿真軟件的使用。 2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 (1)電路仿真 集成運(yùn)放是一種具有高電壓放大倍數(shù)的直接耦合器件。當(dāng)外部接入有不同的線(xiàn)性或非線(xiàn)性元器件組成的輸入負(fù)反饋電路時(shí)，可以靈活的實(shí)現(xiàn)各種函數(shù)關(guān)系 ，在線(xiàn)性應(yīng)用方面，可組成加法、減法、比例。積分、微分、對(duì)數(shù)等模擬運(yùn)算電路。 在大多數(shù)情況下，將運(yùn)放視為理想的，即在一般討論中，以下三條基本結(jié)論是普遍使用的： ①開(kāi)環(huán)電壓增益 ②運(yùn)放的兩個(gè)輸入端電壓近似相等，即，稱(chēng)為“虛短”。 ③運(yùn)放的同相和反相兩個(gè)輸入端的電流可視為零，即，稱(chēng)為“虛斷”。 應(yīng)用理想運(yùn)放的三條基本原則，可簡(jiǎn)化運(yùn)放電路計(jì)算，得出本次實(shí)驗(yàn)結(jié)論。 1.1反相比例電路 顯然，輸入電壓與輸出電壓反相，且滿(mǎn)足 1.2同相比例電路 顯然，輸入電壓與輸出電壓同相，且滿(mǎn)足 1.3同相加法電路 顯然，輸入電壓與輸出電壓同相，且滿(mǎn)足如下關(guān)系式： 1.4反相加法電路 考核內(nèi)容：搭建電路一滿(mǎn)足關(guān)系 顯然，輸入電壓與輸出電壓反相，且滿(mǎn)足如下關(guān)系式： 1.5減法電路 1.6反相積分電路 顯然，輸入電壓與輸出電壓反相，且滿(mǎn)足如下關(guān)系式： (2) 實(shí)驗(yàn)室實(shí)測(cè) 3.總結(jié)與討論 (1)誤差分析：本次試驗(yàn)結(jié)果接近理論值，誤差很小，主要由于仿真計(jì)算和電阻的誤差所致，可以較好地完成實(shí)驗(yàn)。 (2)接線(xiàn)時(shí)注意集成塊的針腳位置與方向，注意電流大小，防止燒壞運(yùn)放。 三、RC正弦波振蕩器 1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康? (1)學(xué)習(xí)RC正弦波振蕩器的組成及其振蕩條件和原理。 (2)學(xué)會(huì)使用、調(diào)試振蕩器。 2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 (1)電路仿真 考核內(nèi)容：搭建一RC振蕩電路。 RC橋式振蕩電路是一種較好的正弦波產(chǎn)生電路，適用于產(chǎn)生頻率小于1MHz，頻率范圍寬，波形較好的低頻振蕩信號(hào)。 因?yàn)闆](méi)有輸入信號(hào)，為了產(chǎn)生正弦波，必須在電路里加入正反饋。下圖是用運(yùn)算放大器組成的電路，圖中,構(gòu)成負(fù)反饋支路，，，，的串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成正反饋支路并兼作選頻網(wǎng)絡(luò)，二極管構(gòu)成穩(wěn)幅電路。調(diào)節(jié)電位器可以改變負(fù)反饋的深度，以滿(mǎn)足振蕩的振幅條件和改善波形。二極管，要求溫度穩(wěn)定性好且特性匹配，這樣才能保證輸出波形正負(fù)半周對(duì)稱(chēng)，同時(shí)接入以消除二極管的非線(xiàn)性影響。 電路起振后，由于元件參數(shù)的不穩(wěn)定性，如果電路增益增大，輸出幅度將越來(lái)越大，最后由于二極管的非線(xiàn)性限幅，這必然產(chǎn)生非線(xiàn)性失真。反之，如果增益不足，則輸出幅度減小，可能停振，為此振蕩電路要有一個(gè)穩(wěn)幅電路。圖中兩個(gè)二極管主要是利用二極管的正向電阻隨所加電壓而改變的特性，來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)反饋深度。 可見(jiàn)，產(chǎn)生了相當(dāng)穩(wěn)定的正弦波信號(hào)。 (2) 實(shí)驗(yàn)室實(shí)測(cè) 調(diào)整示波器到有正弦輸出 3.總結(jié)與討論 可以通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器來(lái)控制振蕩器的起振與輸出正弦波的幅度。 四、方波發(fā)生器 1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1.了解電壓比較器的工作原理并熟悉遲滯比較器的原理和功能。 2.學(xué)習(xí)用集成運(yùn)算放大器組成矩形波發(fā)生器方法。 2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 輸出高電平時(shí)間： 輸出低電平時(shí)間： 振蕩頻率： 占空比： 可見(jiàn)調(diào)節(jié)電位器改變的大小，即可調(diào)節(jié)輸出脈沖的寬度。 (1)電路仿真 考核內(nèi)容：搭建一方波發(fā)生器電路。 顯然，產(chǎn)生了占空比可調(diào)的方波信號(hào)。 (2) 實(shí)驗(yàn)室實(shí)測(cè) 五、多級(jí)負(fù)反饋放大電路 1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1.掌握Multisim 13仿真研究多級(jí)負(fù)反饋放大電路。 2.學(xué)習(xí)集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用，掌握多級(jí)集成運(yùn)放電路的工作特點(diǎn)。 3.研究負(fù)反饋對(duì)放大器性能的影響，掌握負(fù)反饋放大器的性能工作指標(biāo)的測(cè)試方法。 4.測(cè)試開(kāi)閉環(huán)的電壓放大倍數(shù)，輸入電阻，輸出電阻，反饋網(wǎng)絡(luò)的電壓反饋系數(shù)和通頻帶。 5.比較電壓放大倍數(shù)在開(kāi)閉環(huán)的差別。 6.觀(guān)察負(fù)反饋對(duì)非線(xiàn)性失真的改善作用。 2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 在電子電路中，將輸出量（輸出電壓或輸出電流）的一部分或全部通過(guò)一定的電路形式作用到輸入回路，用來(lái)影響其輸入量（放大電路的輸入電壓或輸入電流）的措施稱(chēng)為反饋。 若反饋的結(jié)果使凈輸入量減小，則稱(chēng)之為負(fù)反饋；反之，稱(chēng)之為正反饋。若反饋存在于直流通路，則稱(chēng)為直流反饋；若反饋存在于交流通路，則稱(chēng)為交流反饋。 交流負(fù)反饋有四種組態(tài)：電壓串聯(lián)負(fù)反饋；電壓并聯(lián)負(fù)反饋；電流串聯(lián)負(fù)反饋；電流并聯(lián)負(fù)反饋。若反饋量取自輸出電壓，則稱(chēng)之為電壓反饋；若反饋量取自輸出電流，則稱(chēng)之為電流反饋。 輸入量、反饋量和凈輸入量以電壓形式相疊加，稱(chēng)為串聯(lián)反饋；以電流形式相疊加，稱(chēng)為并聯(lián)反饋。 (1)電路仿真 1.1 測(cè)試電路的開(kāi)環(huán)基本特性 ①調(diào)節(jié)J1，使開(kāi)關(guān)A端與B端相連。 ②將信號(hào)發(fā)生器輸出調(diào)為1kHz、20mV（峰峰值）正弦波，然后接入放大器的輸入端到網(wǎng)絡(luò)的波特圖儀。 ③保持輸入信號(hào)不變，用示波器觀(guān)察輸入和輸出的波形。 ④接入負(fù)載RL，用示波器分別測(cè)出Vi、VN、Vf、Vo。 ⑤將負(fù)載RL開(kāi)路，保持輸入電壓Vi的大小不變，用示波器測(cè)出輸出電壓Vo’。 1.2 測(cè)試電路的閉環(huán)基本特性 ①調(diào)節(jié)J1，使開(kāi)關(guān)A端與P端相連。 ②將信號(hào)發(fā)生器輸入調(diào)為1kHz、20mV（峰峰值）正弦波，接入放大器的輸入端，得到網(wǎng)絡(luò)的波特圖。 ③接入負(fù)載RL，逐漸增大輸入信號(hào)Vi，使輸入電壓Vo達(dá)到開(kāi)環(huán)時(shí)的測(cè)量值，然后用示波器分別測(cè)出Vi、VN和Vf的值。 ④將負(fù)載RL開(kāi)路，保持輸入電壓Vi的大小不變，用示波器分別測(cè)出Vo’的值。 ⑤閉環(huán)式放大器的頻率特性測(cè)試同開(kāi)環(huán)時(shí)的測(cè)試。 Vi/mV VN/mV Vf/mV V’0/V V0/V A’v Av Ri/Ω RO/Ω FV Fl/Hz Fh/kHz 開(kāi)環(huán)測(cè)試 9.993 0.871 21.087 1.990 1.648 199.1 164.9 11K 975 0.012 1.525 41.246 理論計(jì)算 ------- ------ ------ ----- ----- 58.7 55.3 32.7K 287 ------ 0.512 122.86 閉環(huán)測(cè)試 33.487 21.700 22.460 1.749 1.655 52.2 49.4 28.4K 267 0.013 0.549 151.18 開(kāi)環(huán)通頻帶BW=41.25kHz2，閉環(huán)通頻帶理論值BWF=122.86kHz，閉環(huán)通頻帶實(shí)際測(cè)量BW=151.18kHz 3.總結(jié)與討論 (1)引入負(fù)反饋明顯展寬了通頻帶，但降低了放大倍數(shù)。 (2)引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋增大了輸入電阻，減小了輸出電阻。 六、有源濾波器 1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? (1)熟悉RC有源濾波器的設(shè)計(jì)方法。 (2)掌握濾波器上下限頻率的測(cè)試方法，了解濾波器在實(shí)際中的應(yīng)用。 2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 由RC元件與運(yùn)算放大器組成的濾波器稱(chēng)為RC有源濾波器，其功能是讓一定范圍內(nèi)的頻率通過(guò)，抑制或者急劇衰減頻率范圍以外的信號(hào)。因受到運(yùn)算放大器帶寬的限制，這類(lèi)濾波器僅適用于低頻范圍。根據(jù)頻率范圍可分為低通、高通、帶通和帶阻四種濾波器。 (1)電路仿真 1.1低通濾波器 =1.00v時(shí)的仿真數(shù)據(jù) 輸入頻率/Hz 100 150 200 250 300 400 600 800 1000 Vo/v 1.58 1.57 1.55 1.55 1.51 1.31 0.92 0.57 0.38 Av 1.58 1.57 1.55 1.55 1.51 1.31 0.92 0.57 0.38 Av/dB 3.929 3.895 3.803 3.799 3.584 2.341 -0.801 -4.884 -8.468 1.2高通濾波器 顯然，只有高頻信號(hào)才有較大增益。 1.3帶通濾波器 顯然，只有特定頻率信號(hào)才有增益。 1.4帶阻濾波器 顯然，只有一小段特定頻率段的信號(hào)增益極小，無(wú)法通過(guò)。 (2) 實(shí)驗(yàn)室實(shí)測(cè) 1.1低通濾波器 =1.00v時(shí)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù) 輸入頻率/Hz 100 150 200 250 300 400 600 800 1000 Vo/v 1.68 1.70 1.70 1.68 1.68 1.54 1.05 0.69 0.475 Av 1.68 1.70 1.70 1.68 1.68 1.4 1.05 0.69 0.475 Av/dB 4.51 4.61 4.61 4.51 4.51 2.92 0.42 -3.223 -6.47 3.總結(jié)與討論 七、用運(yùn)算放大器組成萬(wàn)用表的設(shè)計(jì) 1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康? (1)綜合利用所學(xué)知識(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)由運(yùn)算放大器、二極管整流電路及電流表組成的萬(wàn)用表電路圖，搭出實(shí)際電路并組裝調(diào)試，提高實(shí)驗(yàn)綜合能力和實(shí)際動(dòng)手能力。 (2)熟悉萬(wàn)用表各常見(jiàn)功能的測(cè)試電路原理和方法。 (3)進(jìn)一步體會(huì)運(yùn)算放大器的應(yīng)用，了解其優(yōu)勢(shì)。 2.設(shè)計(jì)指標(biāo)與要求 ①直流電壓表 滿(mǎn)量程 +30V ②直流電流表 滿(mǎn)量程 50mA ③交流電壓表 滿(mǎn)量程 30V,50Hz~1KHz ④交流電流表 滿(mǎn)量程 50mA ⑤歐姆表 滿(mǎn)量程分別為 1kΩ，10kΩ，100kΩ 3.基本原理 1.1 運(yùn)算放大器的工作原理 運(yùn)算放大器具有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，如圖1所示，其中標(biāo)有“+”號(hào)的輸入端為“同相輸入端”而不能叫做正端)，另一只標(biāo)有“一”號(hào)的輸入端為“反相輸入端”同樣也不能叫做負(fù)端，如果先后分別從這兩個(gè)輸入端輸入同樣的信號(hào)，則在輸出端會(huì)得到電壓相同但極性相反的輸出信號(hào)：輸出端輸出的信號(hào)與同相輸人端的信號(hào)同相，而與反相輸入端的信號(hào)反相。 圖1 運(yùn)算放大器的電路符號(hào) 運(yùn)算放大器所接的電源可以是單電源的，也可以是雙電源的。運(yùn)算放大器有一些非常有意思的特性，靈活應(yīng)用這些特性可以獲得很多獨(dú)特的用途，總的來(lái)說(shuō)，這些特性可以綜合為兩條： ①運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)為無(wú)窮大。 ②運(yùn)算放大器的輸入電阻為無(wú)窮大，輸出電阻為零。 首先，運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)為無(wú)窮大，所以只要它的輸入端的輸入電壓不為零，輸出端就會(huì)有與正的或負(fù)的電源一樣高的輸出電壓本來(lái)應(yīng)該是無(wú)窮高的輸出電壓，但受到電源電壓的限制。準(zhǔn)確地說(shuō)，如果同相輸入端輸入的電壓比反相輸入端輸入的電壓高，哪怕只高極小的一點(diǎn)，運(yùn)算放大器的輸出端就會(huì)輸出一個(gè)與正電源電壓相同的電壓；反之，如果反相輸入端輸入的電壓比同相輸人端輸入的電壓高，運(yùn)算放大器的輸出端就會(huì)輸出一個(gè)與負(fù)電源電壓相同的電壓(如果運(yùn)算放大器用的是單電源，則輸出電壓為零)。 其次，由于放大倍數(shù)為無(wú)窮大，所以不能將運(yùn)算放大器直接用來(lái)做放大器用，必須要將輸出的信號(hào)反饋到反相輸入端(稱(chēng)為負(fù)反饋)來(lái)降低它的放大倍數(shù)。如圖2中左圖所示，的作用就是將輸出的信號(hào)返回到運(yùn)算放大器的反相輸入端，由于反相輸入端與輸出的電壓是相反的，所以會(huì)減小電路的放大倍數(shù)，是一個(gè)負(fù)反饋電路，電阻也叫做負(fù)反饋電阻。 圖2 運(yùn)算放大器的反饋電阻接法 還有，由于運(yùn)算放大器的輸入電阻為無(wú)窮大，所以運(yùn)算放大器的輸入端是沒(méi)有電流輸入的——它只接受電壓。同樣，如果我們想象在運(yùn)算放大器的同相輸入端與反相輸入端之間是一只無(wú)窮大的電阻，那么加在這個(gè)電阻兩端的電壓是不能形成電流的，沒(méi)有電流，根據(jù)歐姆定律，電阻兩端就不會(huì)有電壓，所以我們又可以認(rèn)為在運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸人端電壓是相同的。 1.2運(yùn)算放大器調(diào)零電路原理 由于集成運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流的影響，當(dāng)運(yùn)算放大器組成的線(xiàn)性電路輸入信號(hào)為零時(shí)，輸出往往不等于零。為了提高電路的運(yùn)算精度,要求對(duì)失調(diào)電壓和失調(diào)電流造成的誤差進(jìn)行補(bǔ)償，這就是運(yùn)算放大器的調(diào)零?！罢{(diào)零”技術(shù)是使用運(yùn)放時(shí)必須掌握的。特別是在作直流放大器用時(shí)，由于輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流的影響，當(dāng)運(yùn)放的輸入為零時(shí)，輸出不為零，將影響運(yùn)算放大器的精度，嚴(yán)重時(shí)使運(yùn)算放大器不能正常工作。調(diào)零的原理是，在運(yùn)放的輸入端外加一個(gè)補(bǔ)償電壓，以抵消運(yùn)放本身的失調(diào)電壓，達(dá)到調(diào)零的目的。有些運(yùn)放已經(jīng)引出調(diào)零端，只需要按照器件的規(guī)定，接入調(diào)零電路進(jìn)行調(diào)零即可，例如本實(shí)驗(yàn)所用到的HA17741。 下面以HA17741為例，圖1給出了常用外部調(diào)零電路。它的調(diào)零電路由-12V電源、50kΩ的電阻和調(diào)零電位器組成。調(diào)零時(shí)應(yīng)將電路接成閉環(huán)，將兩個(gè)輸入端接“地”，調(diào)節(jié)調(diào)零電位器，使輸出電壓為零。 圖1 調(diào)零電路 1.3萬(wàn)用表工作原理及參考電路 ①直流電壓表 圖1為同相端輸入，高精度直流電壓表電原理圖。 圖1 直流電壓表 表頭電流I與被測(cè)電壓Ui的關(guān)系為: 應(yīng)當(dāng)指出：圖1適用于測(cè)量電路與運(yùn)算放大器共地的有關(guān)電路。此外，當(dāng)被測(cè)電壓較高時(shí)，在運(yùn)放的輸入端應(yīng)設(shè)置衰減器。 ②直流電流表 圖2是浮地直流電流表的電原理圖。在電流測(cè)量中，浮地電流的測(cè)量是普遍存在的，例如：若被測(cè)電流無(wú)接地點(diǎn)，就屬于這種情況。為此，應(yīng)把運(yùn)算放大器的電源也對(duì)地浮動(dòng)，按此種方式構(gòu)成的電流表就可象常規(guī)電流表那樣，串聯(lián)在任何電流通路中測(cè)量電流。 表頭電流I與被測(cè)電流I1間關(guān)系為: 可見(jiàn)，改變電阻比（R1／R2），可調(diào)節(jié)流過(guò)電流表的電流，以提高靈敏度。如果被測(cè)電流較大時(shí)，應(yīng)給電流表表頭并聯(lián)分流電阻。 圖2 直流電流表 ③交流電壓表 由運(yùn)算放大器、 二極管整流橋和直流毫安表組成的交流電壓表如圖3所示。被測(cè)交流電壓Ui加到運(yùn)算放大器的同相端，故有很高的輸入阻抗，又因?yàn)樨?fù)反饋能減小反饋回路中的非線(xiàn)性影響，故把二極管橋路和表頭置于運(yùn)算放大器的反饋回路中，以減小二極管本身非線(xiàn)性的影響。 圖3 交流電壓表 表頭電流I與被測(cè)電壓Ui的關(guān)系為 電流I全部流過(guò)橋路，其值僅與Ui／R1有關(guān)， 與橋路和表頭參數(shù)（如二極管的死區(qū)等非線(xiàn)性參數(shù)）無(wú)關(guān)。表頭中電流與被測(cè)電壓ui的全波整流平均值成正比，若ui為正弦波，則表頭可按有效值來(lái)刻度。被測(cè)電壓的上限頻率決定于運(yùn)算放大器的頻帶和上升速率。 ④交流電流表 圖4為浮地交流電流表，表頭讀數(shù)由被測(cè)交流電流i的全波整流平均值I1AV決定，即 圖4 交流電流表 如果被測(cè)電流I1為正弦電流，即，則上式可寫(xiě)為： 則表頭可按有效值來(lái)刻度。 ⑤歐姆表 圖5為多量程的歐姆表。 圖5 歐姆表 在此電路中，運(yùn)算放大器改用單電源供電，被測(cè)電阻RX跨接在運(yùn)算放大器的反饋回路中，同相端加基準(zhǔn)電壓UREF。 ∵ UP＝UN＝UREF I1＝IX 即 流經(jīng)表頭的電流： 由上兩式消去(UO－UREF) 可得： 可見(jiàn)，電流I與被測(cè)電阻成正比，而且表頭具有線(xiàn)性刻度，改變R1值，可改變歐姆表的量程。這種歐姆表能自動(dòng)調(diào)零，當(dāng)RX＝0時(shí)，電路變成電壓跟隨器，UO＝UREF，故表頭電流為零，從而實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)調(diào)零。 二極管D起保護(hù)電表的作用，如果沒(méi)有D，當(dāng)RX超量程時(shí)，特別是當(dāng)RX→∞，運(yùn)算放大器的輸出電壓將接近電源電壓，使表頭過(guò)載。有了D 就可使輸出鉗位，防止表頭過(guò)載。調(diào)整R2，可實(shí)現(xiàn)滿(mǎn)量程調(diào)節(jié)。 1.4總電路圖 如圖，為設(shè)計(jì)的總電路圖。 電路說(shuō)明：黑框以外部位是萬(wàn)用表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，黑框以?xún)?nèi)是四種可能的待測(cè)元件。四種 功能的切換是以開(kāi)關(guān)S1、S3、S4、S6的控制完成的，其中在圖示初始狀態(tài)下，開(kāi)關(guān)S1賦予控制鍵A，其余三個(gè)的控制鍵是B，這就能有四種組合方式，從而達(dá)到四種電表的測(cè)量功能。 A B 電表類(lèi)型 1 0 直流電流 0 1 交流電壓 1 1 直流電壓 0 0 交流電流 其中1表示對(duì)應(yīng)鍵在初始態(tài)下按下，0表示初態(tài)。 黑框中以類(lèi)似的方式快速切換，便于仿真的進(jìn)行。 4.測(cè)試 1.1直流電流的測(cè)量結(jié)果(A=1,B=0) 測(cè)量電流是根據(jù)歐姆定律，用合適的取樣電阻把待測(cè)電流轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的待測(cè)電壓，再進(jìn)行測(cè)量。 測(cè)量電壓 絕對(duì)誤差 相對(duì)誤差 輸入 電流 4mA 3.9992mA 0.0008mA 0.020% 6mA 5.9992mA 0.0008mA 0.013% 8mA 7.9992mA 0.0008mA 0.010% 電阻 R1 30V/60mA=0.5KΩ R2 2.5KΩ 電表選用量程 0 —— 60 mA 1.2交流電流的測(cè)量結(jié)果(A=0,B=0) 測(cè)量電壓 絕對(duì)誤差 相對(duì)誤差 輸入 電流 4.235mA 0.235mA 5.875% 6.357mA 0.357mA 5.950% 8.475mA 0.475mA 5.935% 電阻 R1 30V/60mA=0.5KΩ R2 2.5KΩ 電表選用量程 0 —— 60 mA 1.3直流電壓的測(cè)量結(jié)果(A=1,B=1) 測(cè)量電壓 絕對(duì)誤差 相對(duì)誤差 輸入 電壓 6V 6.0025V 0.0025V 0.042% 8V 8.0015V 0.0015V 0.019% 10V 10.003V 0.003V 0.03% 電阻 R1 30V/60mA=0.5KΩ 電表選用量程 0 —— 60 mA 1.4交流電壓的測(cè)量結(jié)果(A=0,B=1) 測(cè)量電壓 絕對(duì)誤差 相對(duì)誤差 輸入 電壓 5.040V 0.599V 9.98% 7.2015V 0.7985V 9.98% 9.0020V 0.9980V 9.98% 電阻 R1 30V/60mA=0.5KΩ 電表選用量程 0 —— 60 mA 1.5歐姆表的測(cè)量結(jié)果 測(cè)量電壓 絕對(duì)誤差 相對(duì)誤差 輸入 電阻 600Ω 601.8Ω 1.8Ω 0.31% 9KΩ 9.02KΩ 0.02KΩ 0.22% 80KΩ 80.35KΩ 0.35KΩ 0.44% 電阻 R1 1KΩ R2 2.9KΩ 電表選用量程 0 —— 1mA（忽略了Rm的影響） 5.總結(jié)及經(jīng)驗(yàn)體會(huì) 作為一名學(xué)生，我想學(xué)習(xí)的目的不在于通過(guò)結(jié)業(yè)考試，而是為了獲取知識(shí)，獲取工作技能。換句話(huà)說(shuō)，在學(xué)校學(xué)習(xí)是為了能夠適應(yīng) 社會(huì)的需要，通過(guò)學(xué)習(xí)保證能夠完成將來(lái)的工作，為社會(huì)作出貢獻(xiàn)。然而步出象牙塔步入社會(huì)是有很大落差的，能夠以進(jìn)入公司實(shí)習(xí)來(lái)作為緩沖，對(duì)我而言是一件幸事，通過(guò)實(shí)習(xí)工作了解到工作的實(shí)際需要，使得學(xué)習(xí)的目的性更明確，得到的效果也相應(yīng)的更好通過(guò)對(duì)萬(wàn)用表電路的設(shè)計(jì)，我深刻認(rèn)識(shí)到了“理論聯(lián)系實(shí)際”的這句話(huà)的重要性與真實(shí)性。對(duì)此課程的設(shè)計(jì)，我不但深入學(xué)習(xí)了理論知識(shí)，最重要的是在實(shí)踐中理解了書(shū)本上的知識(shí)，明白了學(xué)以致用的真諦，也明白老師為什么要求我們做好這個(gè)課程設(shè)計(jì)的原因。他是為了教會(huì)我們?nèi)绾芜\(yùn)用所學(xué)的知識(shí)去解決實(shí)際的問(wèn)題，提高我們的動(dòng)手能力。在整個(gè)設(shè)計(jì)到電路的焊接以及調(diào)試過(guò)程中，我個(gè)人感覺(jué)調(diào)試部分是最難的，因?yàn)槟憷碚撚?jì)算的值在實(shí)際當(dāng)中并不一定是最佳參數(shù)，我們必須通過(guò)觀(guān)察效果來(lái)改變參數(shù)的數(shù)值以期達(dá)到最好。而參數(shù)的調(diào)試是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)的積累過(guò)程，沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)是不可能在短時(shí)間內(nèi)將其完成的。