中科大EWB虛擬儀器實訓(xùn)實驗指導(dǎo)03恒壓電路、恒流電路、整流電路實驗

恒壓電路、恒流電路、整流電路實驗PAGEPAGE14實驗3.1：基本恒流源電路（又稱鏡像恒流源）實驗?zāi)康氖煜ず懔髟吹幕窘M成。熟悉恒流源電路的計算方法。了解恒流源的性能要求。電路原理圖（見圖附3.1）圖附3.1 基本恒流源電路圖此實驗的描述窗口見圖附3.1所示。實驗方法利用安培計觀察Ir和Io的數(shù)值，比較兩者大小。（Ir≈Io）改變負載電阻的阻值，觀察Ir和Io的變化。（Io和Ir均和R1成反比）實驗3.2：小電流恒流源電路實驗?zāi)康牧私庑‰娏骱懔髟措娐罚ㄎ㈦娏麋R）的定義要求。進一步熟悉恒流源電路的計算方法。電路原理圖（見圖附3.2）圖附3.2小電流恒流源電路圖此實驗的描述窗口見圖附3.2所示。實驗方法利用安培計，觀察實驗結(jié)果是否正確。分別改變Vcc、R1、R的大小，觀察輸出電流Io和Ir的變化。實驗3.3：通用恒壓電路實驗?zāi)康牧私鈱銐弘娐返男阅芤蟆Ｕ莆绽枚O管工作于擊穿狀態(tài)（穩(wěn)壓管）來實現(xiàn)恒壓的方法。電路原理圖（見圖附3.3）圖附3.3 通用恒壓電路圖此實驗的描述窗口見圖附3.3所示。實驗方法利用伏特計，觀察R1的輸出電壓。保持Rb=100MΩ不變，改變VCC,通過觀察安培計及伏特計，對比各電壓、電流參數(shù)的變化。改變Rb值，觀察R1的輸出電壓變化。實驗3.4：帶隙基準電壓電路實驗?zāi)康倪M一步加深對恒壓源的理解。掌握作電壓基準的帶隙基準電壓的計算方法。掌握解決溫漂的調(diào)節(jié)方法（通過計算溫漂對消來得出電阻的匹配值）。電路原理圖（見圖附3.4）圖附3.4 帶隙基準電壓電路圖此實驗的描述窗口見圖附3.4所示。實驗方法觀察伏特計的數(shù)值，以證明電路的正確性。保持R2、R3的值不變，改變R1，觀察輸出電壓的變化。保持R1、R3的值不變，改變R2，觀察輸出電壓的變化。保持R2、R1的值不變，改變R3，觀察輸出電壓的變化。對比前面三種情況的輸出電壓變化的幅度，觀察哪個電阻對輸出電壓影響較大。實驗3.5：差分放大電路實驗?zāi)康耐ㄟ^實驗加深對差動放大器性能特點的理解。掌握差動放大器零點的調(diào)整方法。學(xué)習(xí)差動放大器差模放大倍數(shù)和共模抑制比的測量方法。電路原理圖（見圖附3.5）圖附3.5 差分放大電路圖此實驗的描述窗口見圖附3.5所示。實驗方法測量靜態(tài)工作點：將輸入端短路，調(diào)節(jié)電位器RW使UO=0。然后測量電路的靜態(tài)工作點。測量差模電壓放大倍數(shù)：采用單端輸入的方式，一端輸入低頻小信號，在輸入端加入f=100HZ的交流信號，用伏特表測量兩邊放大器的輸出電壓UO1和UO2，在不失真的情況下測量。測量共模放大倍數(shù)：將兩邊放大電路輸入端連接，信號源加在輸入端和地之間，即為共模輸入形式。輸入f=100Hz，Ui=0.2V的共模信號，分別測量UO1和UO2，計算單端和雙端輸出的共模抑制比。實驗3.6：半波整流電路一、實驗?zāi)康谋容^半波整流電路的輸入和輸出電壓波形；計算輸出電壓的直流平均值，并比較計算值與測量值；測定半波整流電路直流輸出的脈動頻率；計算半波整流電路中二極管兩端的反向峰值電壓。二、實驗器材編號器材數(shù)量1．10:1降壓變壓器1個2．二極管1N40011個3．220V交流電壓源1個4．100?電阻l個5．雙蹤示波器1臺6．萬用表1臺三、實驗準備半波整流輸出電壓平均值Vdc可用峰值輸出電壓Vp作除以π來計算，等于變壓器次級電壓有效值V2的0.45倍。Vdc=Vp/π≈0.45V2圖3.6半波整流電路半波整流輸出電壓的脈動頻率f為輸出波形周期Ｔ的倒數(shù)f=1/T半波整流電路中加在二極管兩端的最大反向峰值電壓Mrm，變壓器次級電壓有效值V2的倍，也等于輸出峰值電壓Vp，即Vrm=V2=Vp四、實驗步驟在電子工作平臺上建立如圖3.6所示的半波整流電路，萬用表設(shè)為直流電壓檔，示波器按圖3.8設(shè)置。將輸入點Sec連線設(shè)為紅色，輸出點Out連線設(shè)為藍色；單擊仿真電源開關(guān)，激活電路進行動態(tài)分析。在示波器的屏幕上，藍色曲線為輸出波形，紅色曲線為輸入波形。用坐標紙畫出輸入和輸出波形圖，并記錄每條曲線的峰值電壓。計算半波整流輸出電壓平均值Vdc。測量輸出電壓曲線的周期T。由周期T計算輸出電壓的脈動頻率f；由曲線圖測算二極管兩端所加的最大負電壓Vrm；根據(jù)變壓器原邊電壓有效值100V，計算峰值電壓。用原邊和副邊的峰值電壓計算變壓器的變比。7·記錄萬用表的直流輸出電壓讀數(shù)。圖3.7圖3.8五、思考與分析半波整流器電壓輸出波形與輸入波形的主要差別是什么？試解釋產(chǎn)生這些差別的原因。半波整流平均輸出電壓的計算值與萬用表的測量值比較，情況如何？半波整流輸出電壓的脈動頻率與輸入電壓的正弦波頻率比較，情況如何？二極管勢壘電位對輸出有何影響？輸出峰值電壓與輸入峰值電壓有何差別？加在二極管兩端的反向峰值電壓超過了1N4001的最大反向峰值電壓將出現(xiàn)什么現(xiàn)象？實驗3.7橋式整流電路 一、實驗?zāi)康膶W(xué)習(xí)如何用二極管橋式整流電路將交流電轉(zhuǎn)換為直流電；比較橋式整流電路的輸入和輸出電壓波形；用橋式整流電路輸出電壓峰值作計算直流輸出電壓平均值隔，并比較計算值與測量值測定橋式整流電路直流輸出電壓的脈動頻率；測量橋式整流電路中每個二極管兩端的反向峰值電壓。二、實驗器材20:1降壓變壓器 1個1N4001硅二極管 4個220V交流電源 1個100?電阻 I個雙蹤示波器 1臺萬用表 l個三、基礎(chǔ)知識全波橋式整流器直流輸出電壓平均值Vdc可用兩倍輸出峰值電壓2Vp除以π來計算，近似等于變壓器二次電壓有效值的0.9倍Ｖdc=2Vp/π≈0.9V2。橋式整流輸出電壓的脈動頻率fo為交流電源頻率（50Hz）的兩倍。若變壓器的變比為n，一次電壓有效值為V1，V1的峰值為V1p，二次電壓有效值為V2，V2的峰值為V2p，則V2p=V1/n橋式整流電路中每個二極管兩端所加的反向峰值電壓Ｖrm為變壓器的二次峰值電壓V2p。橋式整流的虛擬實驗電路如圖3.9所示。圖3.9橋式整流電路四、實驗步驟在工作區(qū)建立如圖1所示的橋式整流電路。將輸入點Pri連線設(shè)為紅色，輸出點Out連線設(shè)為藍色；打開仿真電源開關(guān)，激活橋式整流電路進行動態(tài)分析。在示波器屏幕上，藍色圖線為輸出電壓波形，紅色圖線為輸入電壓波形。用坐標紙畫出輸入和輸出的波形圖，并記錄兩者的峰值輸出電壓；圖3.10計算橋式整流輸出電壓平均值；由輸出圖線算脈動輸出電壓的周期To和頻率fo并記錄測算結(jié)果；由圖線測算變壓器一次峰值電壓V1p、二次峰值電壓V2p，二極管兩端所加的反向峰值電壓值Ｖrm，并記錄測算結(jié)果；記錄萬用表的直流輸出電壓讀數(shù)。五、思考與分析橋式整流器輸出波形與輸入波形的主要差別是什么？橋式整流器與半波整流器比較，輸出波形有何不同？直流輸出電壓的平均值有何不同？峰值輸出電壓有何不同？橋式整流器與半波整流器比較，輸出脈動電壓的頻率與輸入正弦電壓的頻率有何不同？實驗3.8整流濾波電路一、實驗?zāi)康目疾祀娙轂V波器在半波和全波整流電路中的濾波效果；測量整流濾波電路輸出脈動電壓的峰-峰值；計算帶有電容濾波器的整流電路的平均直流輸出電壓，并將計算結(jié)果與無濾波的整流電路相比較；比較平均直流輸出電壓的計算值和測量值；計算整流濾波電路的脈動系數(shù)考察濾波電容大小變化對輸出脈動電壓的影響考察負載電阻大小變化對輸出脈動電壓的影響比較半波整流電容濾波電路和全波整流電容濾波電路的平均直流輸出電壓比較半波整流電容濾波電路和全波整流電容濾波電路的脈動輸出電壓大小。二、實驗器材10:1帶中心抽頭的電源變壓器 1個1N4001二極管 2個220V交流電源 1個100μF、470μF電容 各1個100?、200?電阻 各1個雙蹤示波器 1臺萬用表 1個三、基礎(chǔ)知識整流濾波電路的平均直流輸出電壓Vdc可用輸出電壓的峰值Vp減去脈動電壓峰-峰值Vpp的一半來計算，即Vdc=Vp-Vpp/2。在小電流輸出時，半波整流電容濾波電路的平均直流輸出電壓可估算為變壓器二次電壓有效值Ｖ2的1.0倍，即Vdc≈1.0V2。全波整流電容濾波電路的平均直流輸出電壓可估算為變壓器二次電壓有效值的1.2倍，即Vdc≈1.2V2。輸出電壓脈動系數(shù)S為脈動電壓峰值Vpp/2與平均直流輸出電壓Vdc之比，即S=(Vpp/2)/Vdc。半波和全波整流濾波的實驗電路如圖3.11和圖3.12所示。圖3.11全波整流電容濾波電路四、實驗步驟在電子工作平臺上建立如圖3.11所示的全波整流電容濾波電路。將輸入點Sec的連線設(shè)為紅色，輸出點Out連線設(shè)為藍色；單擊仿真電源開關(guān)，激活電路進行動態(tài)分析。在示波器屏幕上，藍色曲線圖為輸出電壓波形，紅色曲線圖為輸入電壓波形。用坐標紙畫出輸入和輸出波形圖，并記錄輸出電壓的峰值Vp和脈動電壓的峰-峰值Vpp；圖3.12全波整流電容濾波由輸出電壓峰值Vp和脈動電壓峰-峰值Vpp計算平均輸出直流電壓Vdc。由脈動電壓峰-峰值Vpp和平均輸出直流電壓Vdc計算脈動系數(shù)S。記錄萬用表的直流輸出電壓讀數(shù)。斷開萬用表的連線并把它放回儀器架。將470μF的濾波電容換成100μF，然后單擊仿真電源開關(guān)進行動態(tài)分析。用示波器顯示的曲線圖測量輸出電壓的峰值和脈動電壓的峰-峰值，并記錄測量結(jié)果；由脈動電壓峰-峰值Vpp和平均輸出直流電壓Vdc計算脈動系數(shù)S。將濾波電容恢復(fù)到470μF，并將電阻換成200?。單擊仿真電源開關(guān)進行動態(tài)分析。用示波器屏幕上的曲線圖測量峰值輸出電壓Vp和脈動電壓峰-峰值Vpp，并記錄測量結(jié)果。由脈動電壓峰-峰值Vpp和平均輸出直流電壓Vdc計算脈動系數(shù)S。五、思考和分析比較半波整流電容濾波電路和半