测控电路实验

实验四 可编程增益放大器的设计与调整 实验目的

了解D/A转换的基本原理和实现方式； 了解可编程增益放大器（PGA）的各种实 现方式及其优点、不足； 熟悉DAC0830/0832的工作原理和典型 应用； 初步掌握实验设计的基本操作技巧。
一
实验原理

实验操作要求


p = 0
即 若固有频率差，环路就不能通过捕捉过程进入锁定 状态。所以捕捉带是评价捕捉过程的主要指标之一， 衡量捕捉过程的另一个主要指标是捕捉时间，是指 捕捉过程所经历的时间，它与环路参数和起始状态 有关，一般情况下，输入起始误差越大，也越大。 通常以起始频差等于来计算最大捕捉时间。
实验三 集成锁相环的频率合成
实验目的



掌握锁相环自动跟踪技术的基本原理和应 用领域。 熟悉鉴相器。滤波器和压控振荡器的组成 方法。 了解锁相环集成芯片CD4046的工作原理 及参数设定方法。
一
实验原理
从输入信号加入到环路锁定的全过程称为锁相环的 捕捉过程。环路能通过捕捉过程而进入锁定状态的 最大固有频率称为捕捉带，
Ｙ4 Ｙ3
Ｙ5
1
8
∞
+
2
ui
7
°
Ｙ1
·
°
uo
3 4
6 5
Ｙ2
+
ห้องสมุดไป่ตู้
N
首先给定要求的截止频率fc； 增益Kp； 选取滤波器的类型（切比雪夫型、巴特沃 斯型），（低通、高通、带通、带阻）； 选取（一阶、二阶、三阶、四阶、或高阶） 滤波器，请参考一些相关资料。《测控电 路》、《精密仪器电路》……然后按下述 步骤设计：


3．设计实例 设计一个二阶无限增益多路反馈1dB切比雪夫型低通滤波器，增益Kp = 2，截频（指纹波之间的终止频率）ƒc = 5KHz。设计步骤如下： 按上述快速设计方法得到标称的电容取C ＝0.01μF，对应的参数K＝ 2，也可以由式从下表中查出Kp＝2时，电容C1＝C＝0.01μF，K＝1 时的电阻值。 R1=2.602 KΩ， R2=5.204 KΩ， R3=8.839 KΩ。 将上述电阻值乘以参数K=2，得： R1=5.204 KΩ， 取标称值5.1K+104Ω R2=10.408KΩ， 取标称值10K+408Ω R3=17.698 KΩ。 取标称值15K+2.7KΩ或≈18K

实验报告要求


计算无缘元器件的参数，列表整理数据。 列表记录实验数据Uin，Uout，Fin，根据表格绘制低通、高通、带通滤波 器的幅频特性曲线。 根据实验电路的元件数值计算出A0和fc，并与实验测量值比较，分析产生 误差的原因。 表格模版如下：
Uin（mV）=
Fin（Hz）
Uout(mV)
（1） 先选择电容C1的标称值，电容C的初始值靠经验决定，通常以 下面的数据作 参考： f c ≤ 100Hz C = (10-0.1) μF ƒc = (100-1000)Hz C = (0.1-0.01) μF ƒc = (1-10k)Hz C = (0.01-0.001) μF ƒc = (10-1000k)Hz C = (1000-100)pF ƒc ≥ 100kHz C = (100-10)pF （2）所选择的电容C1的实际值，再按照下式计算电阻换标系数K 其中ƒc的单位为Hz；C1的单位为μF。 （3）表2-1中查出C1和K＝1时的电阻值。 （4）再将这些电阻值靠标称的实际电阻值。

实验报告要求

1，完成实验要求，在实验报告中制作并填写 实验数据，表格样式如下： （1）C1=6800PF,U=4V，
10 20 25 30 50 100 150 200 250 300
输入 频率 (Hz) 输出 频率 (Hz)
试说明实验中所使用的分频系数（8倍）是 如何通过硬件联接实现的？还有其他的连接 方式吗？试设计一种可行的连接方式，要求 实现其他倍数的分频系数（如1倍、5倍、 10倍、64倍等）。简述实现方式。
实验二 调制信号的整流检波
实验目的
了解信号调制解调的原理及目的； 熟悉调制信号检波电路的基本原理及电路 结构； 学习如何应用全波精密检波电路对信号进 行解调。
1. 实验原理

实验操作要求


检查实验电路板，参照原理图进行校核，确认电 路正确可用。调节函数发生器的两个输出端，取 U1，U2两个频率信号分别是f、f+Δf的信号接 入电路输入端。建议f=100KHz，Δf/ f ＜1/20。 应用和差化积公式计算接入电路的输入调幅信号 的实际频率。 调节C5，观察Uo的变化。根据滤波器的时间常 数公式可知，计算电路的截止频率，返回步骤1， 分析给出合理的输入信号频率的选取方法。 绘制Us、Ua、Ub、Uo波形图，结合信号之间 的关系式，验证实验是否成功。
测控电路实验
实验一 有源滤波器的设计和调整
实验目的
1，了解滤波器的基本知识及其在信号分离 电路中的应用； 2，掌握RC有源滤波器的基本原理，实现 方式； 3，熟悉RC有源滤波器的设计方法和调试 技术； 4，了解一阶、二阶RC有源滤波器组成高 阶滤波器的基本方法和原理。
1. 实验原理
检查电路是否完整，初始化数字输入端为“11111111”。实验首 先将信号输入Rfb端接零电平，然后在1,128,256三点不同增益下， 分别进行物理调零。采用数字万用表作为测量工具，使得三点的零 电位误差在0.1%之内。 选定一个放大倍数（推荐4、8、16），分直流、交流两种信号调 节输入Rfb端电平的幅值（即做两组实验），用示波器观察输入信 号幅值在哪些范围内可以得到较为精确的输出信号。 选定一个固定的输入幅值（推荐10mV、100mV、1000mV）， 类似2的实验思路，找出可以准确放大的倍数范围。 总结实验规律，找出DAC0832/0830用于PGA的适用幅值、倍数 范围。 注意事项：在输入电压信号端口，接入“0”时应注意不要直接悬空， 应规范的接地。
1、请设计一个二阶1dB无限增益多路反馈 切比雪夫低通滤波器，通带增益 Kp=2，截 止频率fc=5kHz，画出电路图。 2、请设计一个二阶1dB无限增益多路反馈 切比雪夫高通滤波器，通带增益 Kp=2 截 止频率fc=2kHz，画出电路图。

实验操作步骤及要求
1. 按设计所确定的电路参数，在实验接插板 上放入器件，连接低通滤波器（注意连接可靠， 正确） 2． 将信号发生器的输出信号电压幅值调到1V， 接入低通滤波器的输入端，并调整信号源的频率， 在低通滤波器输出端测量所对应的幅值。（可用 示波器或交流毫伏表测试，并计录输入频率值和 所对应的输出幅值，测量 8～10 点。） 3． 进行高通滤波器的电路连接及幅频特性测试。 测试方法同上。
一 实验报告要求 见实验指导书
max max
1 0




实验操作要求 观察集成数字锁相环CD4046的频率跟踪情况。 利用函数发生器输出幅值4V的方波信号加到信号输入端 （14引脚），压控振荡器（VCO）的输出（4引脚），通过 分频器CD4022作8倍分频后加到鉴相器（PD）的反馈输入 端（3引脚）。 按从小到大的顺序逐渐改变输入信号的频率，用示波器观察 反馈信号与输入信号的同步情况，用计数器（或者示波器） 记录各点频率，找出捕捉带的大致范围。 2，观察C1改变时锁相环路中心频率的变化。将C1改为 0.01uF，其他参数不变，重复以上过程，找到新的捕捉带， 并记录各点频率。
1. 计算调制信号的频率，包括高频和低频部分。 2. 分析叙述至少两组合适的输入信号U1、U2选取方 法。 3. 根据示波器显示的波形，在实验报告纸上手绘3.4 要求的波形图，并标注清楚。 4. 完成以下实验思考题：
1）至少分析一种实验误差的产生原因及消弱方法； 2）调节时间常数时是否可以调节电阻R32？若可以，请给 出一种操作方法，或改进方式；若不可以请说明理由。 3）如果将电路中的二极管方向颠倒，对实验结果有何影响？