電工學(xué)綜合實(shí)踐設(shè)計(jì)方案教學(xué)課件PPT.ppt

電工學(xué)綜合實(shí)踐 上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室 王先運(yùn)編 2013年1月 電工學(xué)綜合實(shí)踐 一 目的 1 掌握常用電子儀器儀表的使用方法 二 時(shí)間安排 3部分 2 掌握電子線路的連接 測量 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 分析 以及故障排除等實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法 3 學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告和課程設(shè)計(jì)報(bào)告的編寫方法 為以后的科學(xué)研究準(zhǔn)備基礎(chǔ) 1 星期一 二 完成3個(gè)實(shí)驗(yàn) 見任務(wù)書 按照要求完成電子線路的連接 測量 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理分析 撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告 2 星期二 四 完成簡易信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì) 安裝與調(diào)試 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理分析 撰寫課程設(shè)計(jì)說明書 3 星期五 上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告和課程設(shè)計(jì)說明書 答辯 三 地點(diǎn) 電子實(shí)驗(yàn) 課設(shè)電路調(diào)試 電子實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)處理 撰寫報(bào)告 教室 宿舍 圖書館等 設(shè)計(jì)思想 一 正弦波發(fā)生器 二 整形為方波 比較器 三 整形為三角波 積分 簡易信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí) 僅介紹本設(shè)計(jì)所涉及部分內(nèi)容 一 正弦波振蕩電路 1自激振蕩 放大電路在無輸入信號(hào)的情況下 就能輸出一定頻率和幅值的交流信號(hào)的現(xiàn)象 開關(guān)合在 1 為無反饋放大電路 開關(guān)合在 2 為有反饋放大電路 自激振蕩狀態(tài) 自激振蕩的條件 1 幅度條件 2 相位條件 n是整數(shù) 相位條件意味著振蕩電路必須是正反饋 幅度條件表明反饋放大器要產(chǎn)生自激振蕩 還必須有足夠的反饋量 可以通過調(diào)整放大倍數(shù)a或反饋系數(shù)f達(dá)到 自激振蕩的條件 2正弦波振蕩電路參見p144 147 p151 153第17 3 1 2題 實(shí)驗(yàn)九 正弦波振蕩電路用來產(chǎn)生一定頻率和幅值的正弦交流信號(hào) 它的頻率范圍很廣 可以從一赫以下到幾百兆赫以上 輸出功率可以從幾毫瓦到幾十千瓦 輸出的交流電能是從電源的直流電能轉(zhuǎn)換而來的 常用的正弦波振蕩器 石英晶體振蕩電路 頻率穩(wěn)定度高 應(yīng)用 無線電通信 廣播電視 工業(yè)上的高頻感應(yīng)爐 超聲波發(fā)生器 正弦波信號(hào)發(fā)生器 半導(dǎo)體接近開關(guān)等 正弦波振蕩電路的組成 1 放大電路 放大信號(hào) 2 反饋網(wǎng)絡(luò) 必須是正反饋 反饋信號(hào)即是放大電路的輸入信號(hào) 3 選頻網(wǎng)絡(luò) 保證輸出為單一頻率的正弦波 即使電路只在某一特定頻率下滿足自激振蕩條件 4 穩(wěn)幅環(huán)節(jié) 使電路能從 auf 1 過渡到 auf 1 從而達(dá)到穩(wěn)幅振蕩 3rc正弦波振蕩電路 rc選頻網(wǎng)絡(luò)正反饋網(wǎng)絡(luò) 放大電路 用正反饋信號(hào)uf作為輸入信號(hào) 選出單一頻率的信號(hào) 1 電路結(jié)構(gòu) 同相比例電路 選頻網(wǎng)絡(luò) 2 rc串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性 反饋系數(shù) 分析可知 僅當(dāng) 0時(shí) u2 u1 1 3達(dá)最大值 且u2與u1同相 即網(wǎng)絡(luò)具有選頻特性 f0決定于rc 3 工作原理 輸出電壓uo經(jīng)正反饋 兼選頻 網(wǎng)絡(luò)分壓后 取uf作為同相比例電路的輸入信號(hào)ui 起振過程 穩(wěn)定振蕩 a 0 僅在f0處 f 0 滿足相位平衡條件 所以振蕩頻率f0 1 2 rc 改變r(jià) c可改變振蕩頻率 由運(yùn)算放大器構(gòu)成的rc振蕩電路的振蕩頻率一般不超過1mhz 振蕩頻率振蕩頻率由相位平衡條件決定 起振及穩(wěn)定振蕩的條件 穩(wěn)定振蕩條件 auf 1 f 1 3 則 起振條件 auf 1 因?yàn)?f 1 3 則 考慮到起振條件 auf 1 一般應(yīng)選取rf略大于2r1 如果這個(gè)比值取得過大 會(huì)引起振蕩波形嚴(yán)重失真 由運(yùn)放構(gòu)成的rc串并聯(lián)正弦波振蕩電路不是靠運(yùn)放內(nèi)部的晶體管進(jìn)入非線性區(qū)穩(wěn)幅的 而是通過在外部引入負(fù)反饋來達(dá)到穩(wěn)幅的目的 4 振蕩頻率的調(diào)整 改變開關(guān)s的位置可改變選頻網(wǎng)絡(luò)的電阻 實(shí)現(xiàn)頻率粗調(diào) 改變電容c的大小可實(shí)現(xiàn)頻率的細(xì)調(diào) 振蕩頻率 5 帶穩(wěn)幅環(huán)節(jié)的電路 振蕩幅度較小時(shí)正向電阻大 振蕩幅度較大時(shí)正向電阻小 利用二極管的正向伏安特性的非線性自動(dòng)穩(wěn)幅 穩(wěn)幅環(huán)節(jié) 5 帶穩(wěn)幅環(huán)節(jié)的電路 圖示電路中 rf分為兩部分 在rf1上正反并聯(lián)兩個(gè)二極管 它們在輸出電壓uo的正 負(fù)半周內(nèi)分別導(dǎo)通 在起振之初 由于uo幅值很小 尚不足以使二極管導(dǎo)通 正向二極管近于開路 此時(shí) rf 2r1 而后 隨著振蕩幅度的 增大 正向二極管導(dǎo)通 其正向電阻逐漸減小 直到rf 2r1 振蕩穩(wěn)定 rc振蕩器的振蕩頻率較低 常用的rc振蕩器是文氏電橋振蕩器 其振蕩頻率f0 1 2 rc 只取決于r c的數(shù)值 小結(jié) 電路 參數(shù) 可參考根據(jù)上式自行設(shè)計(jì) 建議設(shè)置在幾百至1千赫茲之間 二 整形為方波 比較器 rc振蕩電路的輸出端接入過零比較器即可 p113圖16 3 6a 若想提高方波品質(zhì) 可采用滯回比較器 p112圖16 3 10 電路帶有正反饋 可加速反轉(zhuǎn) 提高方波品質(zhì) 過零電壓比較器 電工學(xué) 下 p120 利用電壓比較器將正弦波變?yōu)榉讲?復(fù)習(xí) 電壓比較器 思考 若輸入信號(hào)接在同相端 且ur 0時(shí) 畫出輸出波形 四 整形為三角波 積分電路 過零比較器的輸出端接入積分器即可 p106圖16 2 8 參數(shù)設(shè)計(jì) 按照指導(dǎo)書100hz up p 8v的要求 參數(shù)可計(jì)算如下 f 100hz t 1 f 0 01s 10ms t th tl 而th tl th tl 5ms 復(fù)習(xí) 積分運(yùn)算電路 電工學(xué) 下 p103 由虛短及虛斷性質(zhì) i1 if if 當(dāng)電容cf的初始電壓為uc t0 時(shí) 則有 若ui為恒定電壓u 則 例 電路如圖 試據(jù)ui畫出uo波形 設(shè) rc t 解 典型的積分電路 以每次信號(hào)躍變的時(shí)刻為0點(diǎn) 即坐標(biāo)平移 方波 三角波轉(zhuǎn)換電路 電路如圖