发布时间 : 星期五 文章测控电路实验指导书 (DOC)更新完毕开始阅读
?Vscos(w0t??)?4Vr?(?1)?n?1?n?12n?1cos?(2n?1)w0t?
?2VrVs?n?1?(?1)n?12VV(?1)rscos?(2n?2)w0t???+cos(2nw0t??) ??2n?1?2n?1n?1n?1?上式中第一项为差频项,第二项为和频项。经过LPF的滤波作用,n>1的差频项及所有的和频项均
被滤除,只剩n=1的差频项为 uo(t)?2VsVrcos? ,当方波幅度Vr=1时可以利用电子开关实现方波信号与被
?测信号的相乘过程,这时LPF的输出为uo(t)?2Vscos? ,如果在相敏检波电路中接入移相电路,使参考信
?2V号和被测信号的相位差θ=0,则LPF的输出为uo(t)?s 。电子开关要比模拟乘法器成本低,速度快, 工
?Uc R2 US R1 R3 Uc V (a)
(b)
O us t Uc O us O t uo t O (c) t t t - N + + ∞ uo O uo O 图2-2 开关式全波相敏检波
作也更为稳定可靠。
将调制信号ux乘以幅值为1的载波信号就可以得到双边带调幅信号us,将双边带调幅信号us再乘以载波信号,经低通滤波后就可以得到调制信号ux。这就是相敏检波电路在结构上与调制电路相似的原因。
图2-2是开关式全波相敏检波电路。图a中,在UC=1的半周期,同相输入端被接地,US只从反相输入端接地,放大器的放大倍数为-1,输出信号Uo如图b和图c中实线所示。在UC的负半周期,V截止,US同时从同相输入端和反相输入端输入,放大器的放大倍数为+1,输出信号为us。 四.实验所需部件及注意事项 1. 实验所需部件
传感器实验箱、差动变压器、电感传感器实验模块、音频信号源、螺旋测微仪、示波器、直流稳压电源( ±5V )、万用表、电路实验板。 2、实验注意事项
(1)在做实验前,应先用示波器监测差动变压器激励信号的幅度,使之为Vp-p值为2V,不能太大,否则差动变压器发热严重,影响其性能,甚至烧毁线圈。 (2)模块上L2、L3线圈旁边的“*”表示两线圈的同名端。
(3)实验过程中,外加调制信号幅度不要过大,请按照实验内容及步骤说明部分进行实验,以便得到更好的实验效果。
五.实验方案及实验结果分析 1. 精密全波整流电路实验
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(1)从函数发生器向测控电路实验板线性精密检波模块提供正弦信号,使用示波器观察精密全波整流电路输入/输出信号,并记录分析。
表2-1
Ui 波形 UO与Ui的关系 UO 2. 相敏检波电路工作原理
依照相敏检波电路的工作原理,读懂以下电路图,比较相敏检波的输入输出关系图,记录波形。
表2-2 Ui 图2-3 开关式全波相敏检波电路板原理图
波形 O O 测点与Ui的关系 Ua Ux O Uo O 3.差动变压器的测量电路实验
用传感器实验箱差动变压器模块输出的信号作为精密全波整流电路(或相敏检波电路)的输入信号,功率信号发生器输出与差动变压器同频率的方波信号作为载波信号,对差动变压器的信号进行解调,以确定差动变压器所测的非电量信号。连接具体步骤如下:
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(1)将差动变压器及测微头安装在传感器实验箱的传感器支架上,将“差动式”传感器引线插头插入实验模板的插座中。
(2)调节功率信号发生器,使之输出频率为4-5KHz、幅度为Vp-p=2V的正弦信号,并用示波器的CH1监视输出。
(3)将功率信号发生器的功率输出端接“差动变压器实验”单元激励电压输入端,把“差动变压器实验”单元的输出端3、4接入示波器的CH2,同时接入交流毫伏表。
(4)旋动测微头,使示波器第二通道显示的波形Vp-p为最小,这时可以左右移动旋动测微头,假设其中一个方向为正位移,另一个方向为负位移,从 Vp-p最小开始旋动测微头,每0.2mm从交流毫伏表上读出输出电压Vp-p值,填入下表2-3,再从Vp-p最小处反向位移做实验,在实验过程中,注意左、右位移时,初、次级波形的相位关系。
表2-3 差动变压器位移X值与输出电压数据表 V(mV) X(mm) 图2-4 差动变压器连接示意图
(5)将差动传感器输出的信号接到实验板检波电路的输入端U1,通过示波器观察输入输出波形,并记录到
表2-4。 表2-4
U1 波形 UO与Ui的关系 UO (6)设计峰值检波电路,旋动测微头,观察螺旋测微仪的距离和峰值检波输出的电压,并记录到表2-5,画出电压与距离的关系曲线。
表2-5 差动变压器位移X值与峰值检波输出电压数据表 V(mV) X(mm) (7)设计低通滤波电路,将精密检波电路的输出连接低通滤波器输入端,测量通滤波器的输出端信号并记录2-6,对比调制前的输入信号和解调后的输出信号。(6)∽(7)选做一个。 表2-6 差动变压器位移X值与输出电压数据表 V(mV) X(mm) (8)整理实验数据,分析各个电路模块的作用,分析各点波形,写出实验报告。 六、思考题
1 电路调制中,如何设计乘法器电路? 2 电路解调中,如何设计相敏检波电路?
3 精密全波整流电路中的各个电阻应满足怎样的匹配关系。
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实验三 信号转换电路
一、实验目的
1、学习电压-频率变换器的电路组成、工作原理和调试方法。 2、学习电流一电压变换器的电路组成、工作原理和调试方法。 3、熟悉运算电路的应用和调试方法。 二.实验内容 1. 压频转换实验 2. I/V转换实验 三、实验原理 1. F/V转换
F/V转换器具有占用总线数量少,易于远距离传送,抗干扰能力强等优点。因此,作为数/模转换的新技术,F/V转换技术使用越来越广泛。频率—电压转换的工作原理:将各种形式的频率(或周期)信号,如正弦波,三角波,扫描波等,变化成矩形波,然后经滤波后得到与频率信号成正比的直流电压。LM13l系列芯片可用作F/V转换器,它的外接电路如下图5-2所示。输入比较器的同相输入端由电源电压U经R1、R2分压得到比较电平U7(取U7=0.9U),定时比较器的反相输入端由内电路加以固定的比较电平U_=2U/3。
图3-1 LM131F/V转换电路原理图
当ui没有负脉冲输入时,u6=U>U7,U1=“0”。RS触发器保持复位状态,Q=“1”。电流开关S与地端接通,晶体管V导通,引脚5的电压u5=uct=0。当输入端ui有负脉冲输入时、其前沿和后沿经微分电路微分后分别产生负向和正向尖峰脉冲,负向尖峰脉冲使u6 综上所述,每输入一个负脉冲,RS触发器便置位,IS对CL充电一次,充电时间等于Ct,电压uCt从零上升到U_=2U/3所需时间t1。RS触发器复位期间,停止对CL充电,而CL对负载RL放电。根据Ct充电规律,可求得t1为 t1=RtCt㏑3≈1.1RtCt (3-1) 提供的总电荷量Qs为 12