智能儀器實(shí)驗(yàn)一

1、智能儀器實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)一：電壓數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計與仿真一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計與仿真方法；2.掌握測量放大器的調(diào)試方法；3.學(xué)習(xí)Multisim的使用方法二、設(shè)計的原理圖1是欲設(shè)計的電壓數(shù)據(jù)采集電路的原理圖。圖中，電壓信號施加在測量放大器的兩個輸入端，經(jīng)測量放大器放大后輸出，輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端。由圖可以看到：+5V的電源經(jīng)3個電阻分壓，輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的參考電壓端：+5V的電源經(jīng)3個電阻分壓，輸入到運(yùn)放的同相端。運(yùn)放是一個電壓跟隨器結(jié)構(gòu)，運(yùn)放的輸出接測量放大器的參考電壓端。測量放大器輸出端的最高電壓等于電源電壓，即為+5V。測量放大器實(shí)際輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換器的最高電壓為：電源電壓

2、-測量放大器的參考電壓。圖中的SOC為轉(zhuǎn)換觸發(fā)信號端,只有此端從低電平變成高電平時，轉(zhuǎn)換才開始。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志端，在模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換時，此端為低電平；當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束后此端變?yōu)楦唠娖?。?yīng)該說明的是，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的參考電壓端應(yīng)該有兩個，一個是參考電壓正端，另一個是參考電壓負(fù)端。因是示意圖，圖中未畫出參考電壓負(fù)端。設(shè)計時，測量放大器采用AD620AN,圖2是AD620AN的引腳排列和功能說明。圖1中的電壓跟隨器采用運(yùn)放AD8001AN：模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用multisim軟件中提供的仿真器件，圖3是模數(shù)轉(zhuǎn)換器的引腳排列和功能說明。Vref+和Vref-1是模數(shù)轉(zhuǎn)換器允許的輸入電壓的正負(fù)峰值，Vref+V

3、ref-表示模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入交流信號的電壓范圍。三、設(shè)計內(nèi)容2 .學(xué)習(xí)Multisimll的使用方法；3 .用Multisimll設(shè)計電壓數(shù)據(jù)采集電路的原理圖：3.進(jìn)行電路原理仿真；4 .具體的設(shè)計任務(wù)和設(shè)計方法按設(shè)計步驟中的安排進(jìn)行。四、設(shè)計步驟2.選擇、放入、連接、仿真在元件欄和儀表欄中選擇所需的元件和儀表，并將其放置在工作區(qū)，然后按照圖1進(jìn)行連接，連接后進(jìn)行仿真，將仿真正確的原理圖粘貼到以下空白處操作說明：在工作區(qū)放置元件信號源在“放置信號源”中查找：點(diǎn)擊“signalvoltagesources"-*"acvoltageM,然后單擊“確定”。測量放大器在“放置模擬元件

4、”中查找：點(diǎn)擊“opamp”一“AD620AN”,然后“確定”即可。作為電壓跟隨器的運(yùn)放采用AD8001AN元件，也在其中查找。模數(shù)轉(zhuǎn)換器在“放置雜頂元件”中查找：點(diǎn)擊“Mixed”“ADCDAC”“ADC”，然后“確定”。顯示器在“放置指示器”中查找：點(diǎn)擊“Indicators”一“DCDHEX”一“ADC”，然后“確定”。電阻在“放置基礎(chǔ)元件”中查找：點(diǎn)擊“Basic”“resistor"，確定。元件連接連接元件時，單擊所要連接的兩點(diǎn)即可。按圖1電路連接時，測量放大器采用差動輸入方式：模數(shù)轉(zhuǎn)換器的SOC端連接觸發(fā)信號源：信號發(fā)生器可作為觸發(fā)信號源。信號發(fā)生器可輸出三種波形的信號，

5、其中用矩形波形觸發(fā)，轉(zhuǎn)換速度最快。模數(shù)轉(zhuǎn)換器的EOC端可懸空；參考電壓負(fù)端接地。模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出連接兩個“DCDHEX”元件。參數(shù)設(shè)置供電電源和電阻按圖1設(shè)置，其它元件參數(shù)可根據(jù)情況自行設(shè)置。M）電路仿真點(diǎn)擊仿真按鈕進(jìn)行仿真，如果電路連接正確，模數(shù)轉(zhuǎn)換器后的顯示器件會顯示其中的字符（紅色），如果沒有顯示，或軟件有關(guān)于錯誤的提示時，需要對電路進(jìn)行修改，修改后再進(jìn)行仿真，直到正確為止。請按要求在空白處填寫你是否一次仿真成功？如果不是請說明出錯原因及改正采取的方法。我不是一次成功，剛開始導(dǎo)線沒連好，有虛連的情況，重新連接后便行了；然后是示波器參數(shù)沒設(shè)置，參數(shù)設(shè)置完就行了。3 .利用信號發(fā)生器對所設(shè)計

6、的電路進(jìn)行仿真在multisim中，信號發(fā)生器是最常用的仿真器件之一，在仿真中可以作為各種信號源。在上面的仿真中，已經(jīng)用到了信號發(fā)生器，把信號發(fā)生器作為了模數(shù)轉(zhuǎn)換器的觸發(fā)信號源，對模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換進(jìn)行觸發(fā)。下面用信號發(fā)生器做信號源，同時用信號發(fā)生器設(shè)置模數(shù)轉(zhuǎn)換器的參考電壓，對以上設(shè)計的電路進(jìn)行仿真。4操作說明：在工作區(qū)放置兩個信號發(fā)生器：將其中一個信號發(fā)生器的正端接測量放大器的正端，公共端接地（重新放置一個“地”元件進(jìn)行連接），負(fù)端接測量放大器的負(fù)端。參數(shù)設(shè)置:頻率為10Hz,振幅為100uVp。將另一個信號發(fā)生器的正端接模數(shù)轉(zhuǎn)換器的正參考電壓端，負(fù)端接模數(shù)轉(zhuǎn)換器的負(fù)參考電壓端,公共端接地。這

7、時，信號發(fā)生器輸出的兩個信號的幅度相等，極性相反：設(shè)置參數(shù)：幅度為3Vp,頻率為lfHz.（f為10-15）o單擊仿真按鈕進(jìn)行仿真，然后將仿真正確的電路粘貼到下面的空白處。5 .兩通道示波器的使用圖4同時顯示測量放大器的輸入/輸出波形4圖5用兩通道示波器仿真測量放大器的輸入/輸出示波器也是multisim中使用最為頻繁的儀器之一，示波器可以用來顯示信號的波形、幅度、頻率等參數(shù)。圖4是用兩通道示波器仿真圖5電路中測量放大器的輸入信號和輸出信號的波形，兩種波形同時顯示，使我們對同一時刻信號的變換情況有了直觀的了解。波形下方是其幅值。在幅值顯示區(qū)，我們可以清楚地知道，同一時刻的輸入和輸出的幅值。因此，利用示波器仿真，有其獨(dú)特的效果，對丁科學(xué)研究和電路設(shè)計都是非常