《测控电路》实验指导书柏芳艳编写安徽理工大学机械工程学院实验中心
《测控电路》实验指导书 柏芳艳 编写 安徽理工大学 机械工程学院实验中心
目录.3实验一、信号放大电路实验实验二、信号运算电路实验1..10实验三、调相电桥实验2
2 目 录 实验一、信号放大电路实验.3 实验二、信号运算电路实验.7 实验三、调相电桥实验.10
实验一、信号放大电路实验1、差动放大器实验实验原理：差动放大电路就是把两个输入信号分别输入到运算放大器的同相和反相输入端，然后在输出端取出两个信号的差模成分，而尽量抑制两个信号的共模成分的电路。实验器材和设备：(1）运放综合实验模块O运放综合实验OOO+15V-15VRw2Rw1D2OOYb9013Vs1Vs2C54700pfOR1R22.432.4KDI1840072E不OR9100K10021002R8100KR3518IC1CO741R41VoV1251ER5Rw310KVi3100F福(图一)(2）±15v直流稳压电源3
3 实验一、信号放大电路实验 1、差动放大器实验 实验原理：差动放大电路就是把两个输入信号分别输入到运算放大器的同相和反相输入端， 然后在输出端取出两个信号的差模成分，而尽量抑制两个信号的共模成分的电路。 实验器材和设备： (1) 运放综合实验模块 （图一） (2) ±15v 直流稳压电源
(3)数字电压表。差动放大电路的基本形式如图二：当R3/R8=R4/R6时差模增益：Kd=Vo/(Vi2-Vi1)=R8/R3R8R3V11avoR4OV20RO(图二)实验步骤：（1）R8按虚线所示接入运放（-）端和V。端。2）R3按虚线所示接入运放（+）端，组成图（二）所示差动放大电路。（3）V。端接入数字电压表。(4)Vi1、Vi2端短接后接"1"。（5）±15V直流稳压电源接入运放综合实验模块。（6）调节Rw3电位器使运放输出失调电压为零（数字电压表显示为零）*上述步骤是调整运放的输出失调电压。（7）去掉Vi1、Vi2端与“1”的短接线，将Vi1、Vi2分别接入RwW1、RW2电位器的中心端，作为两个输入信号。Rw1、RW2电位器逆时针至最小（中心端接“I”）（8）分别调节Rw1、RW2电位器：使Vi1>Vi2，用电压表分别测得Vi1、Vi2数值，且R8=100K、R3=51K，根据Vo=(Vi2-Vi1)R8/R3，计算出Vo大小和极性并与数字电压表测得的Vo结果相比较。4
4 (3) 数字电压表。 差动放大电路的基本形式如图二: 当 R3/R8=R4/R6 时 差模增益: Kd=Vo/(Vi2 - Vi1)=R8/R3 （图二） 实验步骤： （1）R8 按虚线所示接入运放（-）端和 Vo端。 (2) R3 按虚线所示接入运放（+）端,组成图（二）所示差动放大电路。 （3）Vo 端接入数字电压表。 (4) Vi1、Vi2 端短接后接“⊥”。 （5）±15V 直流稳压电源接入运放综合实验模块。 （6）调节 Rw3 电位器使运放输出失调电压为零（数字电压表显示为零）。 ＊上述步骤是调整运放的输出失调电压。 （7）去掉 Vi1、Vi2 端与“⊥”的短接线，将 Vi1、Vi2 分别接入 RwW1、RW2 电位器的中心 端，作为两个输入信号。Rw1、RW2 电位器逆时针至最小（中心端接“⊥”）。 （8）分别调节 Rw1、RW2 电位器： 使 ①Vi1＞Vi2 ，用电压表分别测得 Vi1、Vi2 数值,且 R8=100K、R3=51K，根据 Vo= (Vi2 - Vi1)R8/R3，计算出 Vo 大小和极性并与数字电压表测得的 Vo 结果相比较
②Vi1<Vi2，用电压表分别测得Vi1、Vi2数值，且R8=100K、R3=51K，根据Vo=(Vi2-Vi1)R8/R3,计算出Vo大小和极性并与数字电压表测得的Vo结果相比较。③Vi1=Vi2，用电压表分别测得Vi1、Vi2数值，且R8=100K、R3=51K根据Vo=（Vi2-Vi1)R8/R3，计算出Vo大小和极性并与数字电压表测得的Vo结果相比较，分析误差来源。思考：差动放大器对共模信号有放大作用吗？2、同相放大电路：同相放大电路的基本形式如图三：R8R3VI1voR40CYV12图三闭环增益：Kf=Vo/Vi2=1+R8/R3实验原理：把信号输入到运算放大器的同相输入端，反相端接公共地，然后在输出端取出放大信号成分。实验器材和设备：(1）运放综合实验模块(2)±15V直流稳压电源(3）数字电压表。实验步骤：5
5 ②Vi1＜Vi2，用电压表分别测得 Vi1、Vi2 数值,且 R8=100K、R3=51K，根据 Vo= (Vi2 - Vi1)R8/R3,计算出 Vo 大小和极性并与数字电压表测得的 Vo 结果相比较。 ③Vi1=Vi2，用电压表分别测得 Vi1、Vi2 数值，且 R8=100K 、R3=51K,根据 Vo= (Vi2 - Vi1)R8/R3，计算出 Vo 大小和极性并与数字电压表测得的 Vo 结果相比较，分析误差 来源。 思考： 差动放大器对共模信号有放大作用吗？ 2、同相放大电路： 同相放大电路的基本形式如图三： 图三 闭环增益：Kf = Vo/Vi2 = 1+R8/R3 实验原理：把信号输入到运算放大器的同相输入端，反相端接公共地，然后在输出端取出放 大信号成分。 实验器材和设备： (1) 运放综合实验模块 (2) ±15V 直流稳压电源 (3) 数字电压表。 实验步骤：
（1）R8按虚线所示接入运放（-）端和Vo端。Vi1端接"1"。组成图（三）所示同相放大电路。（2）V。端接入数字电压表(3)Vi1、Vi2端短接后接"I"。（4）±15V直流稳压电源接入运放综合实验模块（5）调节Rw3电位器使运放输出失调电压为零（数字电压表显示为零）*上述步骤是调整运放的输出失调电压。（6）去掉Vi2端与”1”的短接线，将Vi2端接入RW2电位器的中心端，作为输入信号。RW2电位器逆时针至最小（中心端接“I”）（7）调节RW2电位器：用电压表测得Vi2数值，记录下数字电压表Vo的大小和极性，且R8=100K、R3=51K,根据Kf=Vo/Ni2=1+R8/R3.计算出Kf大小和极性并比较Vo/Vi2和1+R8/R3两者的运算结果并分析误差来源。3、反相放大电路：反相放大电路的基本形式如图四：R8R3VI1voR4OV12图四闭环增益：Kf=Vo/Ni1=-R8/R3实验原理：把信号输入到运算放大器的反相输入端，同相端接公共地，然后在输出端取出放6
6 （1）R8 按虚线所示接入运放（-）端和 Vo 端。Vi1 端接“⊥”。 组成图（三）所示同相放大电路。 （2）Vo 端接入数字电压表. (3) Vi1、Vi2 端短接后接“⊥”。 （4）±15V 直流稳压电源接入运放综合实验模块。 （5）调节 Rw3 电位器使运放输出失调电压为零（数字电压表显示为零）。 ＊上述步骤是调整运放的输出失调电压。 （6）去掉 Vi2 端与“⊥”的短接线，将 Vi2 端接入 RW2 电位器的中心端，作为输入信号。 RW2 电位器逆时针至最小（中心端接“⊥”）。 （7）调节 RW2 电位器：用电压表测得 Vi2 数值，记录下数字电压表 Vo 的大小和极性，且 R8=100K、R3=51K,根据 Kf = Vo/Vi2 = 1+R8/R3 . 计算出 Kf 大小和极性，并比较 Vo/Vi2 和 1+R8/R3 两者的运算结果，并分析误差来源。 3、反相放大电路： 反相放大电路的基本形式如图四： 图四 闭环增益： Kf = Vo/Vi1= -R8/R3 实验原理：把信号输入到运算放大器的反相输入端，同相端接公共地，然后在输出端取出放
大信号成分。实验器材和设备：同上实验步骤：（1）R8按虚线所示接入运放（-）端和Vo端。Vi2端接“1”组成图（四）所示反相放大电路。（2）Vo端接入数字电压表（3）Vi1、Vi2端短接后接“1"。（4）±15V直流稳压电源接入运放综合实验模块。（5）调节Rw3电位器使运放输出失调电压为零（数字电压表显示为零）*上述步骤是调整运放的输出失调电压。(6)去掉Vi1端与"1"的短接线，Vi1端接入RW1电位器的中心端，作为输入信号。RwW1电位器逆时针至最小（中心端接“工”）(7)调节RW1电位器：用电压表测得Vi1数值，记录下数字电压表Vo的大小和极性，且R8=100K、R3=51K，根据Kf=Vo/Vi1=-R8/R3，计算出Kf大小和极性，并比较Vo/Vi1和-R8/R3两者的运算结果。并分析误差来源。实验二、信号运算电路实验1、同相比例放大电路：7
7 大 信号成分。 实验器材和设备： 同上 实验步骤： （1）R8 按虚线所示接入运放（-）端和 Vo 端。Vi2 端接“⊥”,组成图（四）所示反相放大 电路。 （2）Vo 端接入数字电压表. （3）Vi1、Vi2 端短接后接“⊥”。 （4）±15V 直流稳压电源接入运放综合实验模块。 （5）调节 Rw3 电位器使运放输出失调电压为零（数字电压表显示为零）。 ＊上述步骤是调整运放的输出失调电压。 (6)去掉 Vi1 端与“⊥”的短接线，Vi1 端接入 RW1 电位器的中心端，作为输入信号。RwW1 电位器逆时针至最小（中心端接“⊥”）。 (7)调节 RW1 电位器：用电压表测得 Vi1 数值，记录下数字电压表 Vo 的大小和极性，且 R8=100K 、R3=51K，根据 Kf = Vo/Vi1 = -R8/R3 ，计算出 Kf 大小和极性，并比较 Vo/Vi1 和-R8/R3 两者的运算结果。并分析误差来源。 实验二、信号运算电路实验 1、同相比例放大电路：
R8R3V11vo工R4OCVI2（图五）电压放大倍数：Af=Vo/Vi2=1+R8/R3实验器材和设备：同上实验步骤：（1）R：按虚线所示接入运放（-）端和V。端。Vi端接“1"。组成图（五）所示同相放大电路。（2）V。端接入数字电压表(3)Vi1、Viz2端短接后接"1"。（4）±15v直流稳压电源接入运放综合实验模块。（5）调节Rw3电位器使运放输出失调电压为零（数字电压表显示为零）*上述步骤是调整运放的输出失调电压。（6）去掉Vi2端与“1"的短接线，将Vi2端接入Rw2电位器的中心端，作为输入信号.Rw2电位器逆时针至最小（中心端接“工”）（7）调节Rw2电位器：用电压表测得Viz2数值，记录下数字电压表V。的大小和极性，且R8=100K、R3=51K,根据Af=V/Viz=1+R/R3计算出KtAf大小和极性，并比较VVz和1+R/R3两者的运算结果，并分析误差来源。思考：根据Af=V/Viz=1+R/R3.则：V。=（1+R/R3）Viz放大器构成一个等幅、同相的电压跟随器当R3→00开路）时：Af=1、V。=Vi2。）8
8 （图五） 电压放大倍数：Af= Vo/Vi2 = 1+R8/R3 实验器材和设备： 同上 实验步骤： （1）R8按虚线所示接入运放（-）端和 Vo端。Vi1端接“⊥”。组成图（五）所示同相放大 电路。 （2）Vo端接入数字电压表. (3) Vi1、Vi2 端短接后接“⊥”。 （4）±15v 直流稳压电源接入运放综合实验模块。 （5）调节 Rw3电位器使运放输出失调电压为零（数字电压表显示为零）。 ＊上述步骤是调整运放的输出失调电压。 （6）去掉 Vi2端与“⊥”的短接线，将 Vi2 端接入 RW2电位器的中心端，作为输入信号. RW2 电位器逆时针至最小（中心端接“⊥”）。 （7）调节 RW2电位器：用电压表测得 Vi2数值，记录下数字电压表 Vo的大小和极性，且 R8=100K、R3=51K,根据 Af= Vo/Vi2 = 1+R8/R3,计算出 KfAf大小和极性，并比较 Vo/Vi2 和 1+R8/R3两者的运算结果，并分析误差来源。 思考：根据：Af= Vo/Vi2 = 1+R8/R3。 则：Vo =（1+R8/R3）Vi2 当 R3→∞（开路）时：Af=1、Vo =Vi2。 放大器构成一个等幅、同相的电压跟随器
请通过实验验证。2、反相比例放大电路：R8R3VI1voR4OVI2（图六）电压放大倍数：Af=V。/Vi=-R/R3实验器材和设备：同上实验步骤：（1）R：按虚线所示接入运放（-）端和V。端。Vi2端接工”组成图（六）所示反相放大电路。（2）V。端接入数字电压表.（3）Vil、Viz端短接后接“1"。（4）±15v直流稳压电源接入运放综合实验模块。（5）调节Rw3电位器使运放输出失调电压为零（数字电压表显示为零）*上述步骤是调整运放的输出失调电压。(6)去掉Vi端与"1”的短接线，Vi端接入Rwi电位器的中心端，作为输入信号.Rw1电位器逆时针至最小（中心端接“工"）(7)调节Rw1电位器：用电压表测得Vi数值，记录下数字电压表V。的大小和极性，且Rg=100K、R3=51K，根据Af=Vo/Vi=-R8/R3计算出Ar大小和极性，并比较Vo/Vil9
9 请通过实验验证。 2、反相比例放大电路： （图六） 电压放大倍数：Af = Vo/Vi1 = -R8/R3 实验器材和设备： 同上 实验步骤： （1）R8 按虚线所示接入运放（-）端和 Vo 端。Vi2 端接“⊥”,组成图（六）所示反相放大 电路。 （2）Vo端接入数字电压表. （3）Vi1、Vi2 端短接后接“⊥”。 （4）±15v 直流稳压电源接入运放综合实验模块。 （5）调节 Rw3电位器使运放输出失调电压为零（数字电压表显示为零）。 ＊上述步骤是调整运放的输出失调电压。 (6)去掉 Vi1 端与“⊥”的短接线，Vi1 端接入 RW1电位器的中心端，作为输入信号. Rw1 电 位器逆时针至最小（中心端接“⊥”）。 (7)调节 RW1 电位器：用电压表测得 Vi1 数值，记录下数字电压表 Vo 的大小和极性，且 R8=100K 、R3=51K，根据 Af = Vo/Vi1 = -R8/R3计算出 Af大小和极性，并比较 Vo/Vi1
和-R8/R3两者的运算结果。并分析误差来源。思考：根据Af=Vo/Vi1=-R8/R3，当:R8=R3时，V。=-Vi1，放大器构成一个1:1的倒相器，请通过实验验证。3、差分比例放大电路：同实验一。4、同相加法运算电路：R8R3VI1Qvo工R4OV120+R5VI3 0R6(图七）当R4=Rs时：Vo=(1+R8/R3)×[R4//R6/R4+R4/ /R6(Vi2+Vi3)]令:(1+Rg/R3)×[R4/ /Rs/R4+Ra//R6】为常数KS则:Vo=K(Vi2+Vi3)电路实现同相加法运算。实验器材和设备：同上实验步骤：（1）R8、R6、Rs按图六所示接入运放，Vi端接工组成图（七）所示同相加法运算电路。（2）V。端接入数字电压表。（3）Vi2、Vi3端短接后接“士”10
10 和-R8/R3两者的运算结果。并分析误差来源。 思考：根据 Af = Vo/Vi1 = -R8/R3, 当:R8=R3时, Vo=-Vi1, 放大器构成一个 1:1 的倒相器，请 通过实验验证。 3、差分比例放大电路： 同实验一。 4、同相加法运算电路： （图七） 当 R4=R5时： Vo=(1+ R8/R3)×〔R4//R6/R4+R4//R6 (Vi2+Vi3)〕 令:(1+ R8/R3)×〔R4//R6/R4+R4//R6〕为常数 K， 则：Vo=K(Vi2+Vi3) —— 电路实现同相加法运算。 实验器材和设备： 同上 实验步骤： （1）R8、R6、R5按图六所示接入运放，Vi1端接“⊥”。 组成图（七）所示同相加法运算电路。 （2）Vo端接入数字电压表。 （3）Vi2 、Vi3端短接后接“⊥