实验二报告 微积分电路

实验二报告 微积分电路

一、实验准备

1. 对积分电路的认识及理解

积分电路定义:输出电压与输入电压的时间积分成正比的电路。

电路图如下:

输入信号为方形波

原理:Uo=Uc=(1/C)∫icdt,因Ui=UR+Uo,当t=to时,Uc=Oo.随后C 充电,由于RC≥Tk,充电很慢,所 以认为Ui=UR=Ric,即ic=Ui/R,故Uo=(1/c)∫icdt=(1/RC)∫icdt

这就是输出Uo 正比于输入Ui 的积分(∫icdt)

RC 电路的积分条件:RC≥Tk

理论上输出波形应如下图所示(绿色线)

2. 对微分电路的认识及理解

微分电路定义:输出信号与输入信号的微分成正比的电路。

电路图如下:

输入信号为方形波

原理:Uo=Ric=RC(duc/dt),因Ui=Uc+Uo,当,t=to时,Uc=0,所以Uo=Uio随后C 充电,因 RC≤Tk,充电很快,可以认为Uc≈Ui,则有Uo=RC(duc/dt)=RC(dui/dt)

这就是输出Uo 正比于输入Ui 的微分(dui/dt)

RC 电路的微分条件:RC≤Tk

理论上输出波形应如下图所示

二、实验内容

1. 测试万用表DS1052E 的教学信号与参数;

2.用函数信号发生器输出一个三角波,并用示波器显示,要求三角波最小值为0V ,最大值为5V ,频率为2KHZ ;

3.用一个电阻和一个电容做一个微分电路,用示波器显示输入、输出波形,要求最大值为5V ;

4.用一个电阻和一个电容做一个积分电路,用示波器显示输入、输出波形,要求最大值为5V ;

三、实验坏境

本次试验是在统一的实验室进行的,和本班同学一起,并由指导老师进行指导学习,每人一个实验台,备有一个示波器,一个函数发生器和一个实验盒,每人需对自己的实验器材认真负责,不可弄坏弄丢,做完实验要保持实验台的整洁。

四、实验电路

三角波

积分电路 函数发生器选择信号输入为三角波

函数发生器选择信号输入为方形波

微分电路

函数发生器选择信号输入为方形波

五、实验过程

1.了解实验器材

通过老师的演示,熟悉了示波器、函数信号发生器基本操作的使用,如波形存储、频率调节、幅值调节、占空比调节等,并了解了显示出波形的相关参数,基本的有周期、频率、最大(小)值,较为生疏的有峰峰值(即为最大值与最小值之差)、脉冲宽度(一个脉冲的宽度)、占空比(脉冲宽度与周期比值),这些老师都做了详细介绍。

2.DS1052E 的教学信号与参数

实验结果如下

实验数据:周期 500.0μs ,最大值 1.52V,最小值 -1.52V,脉冲宽度 250.0μs ,占空比 50%。

此实验直接将示波器的一个信号输入通道接入机内校正信号,适当调节垂直、水平位移旋钮,使波形位于屏幕中间,调节辉度、聚焦、辅助聚焦等旋钮,屏幕上出现扫描基线,再调节X 轴、Y 轴旋钮,即可控制扫描基线位置,可通过扫描基线的位置准确读出该位置的参数。

3. 三角波的测试

实验结果如下:

此实验要求最小值为0V ,最大值为5V ,由图知,实验过程中控制波形的最低值为0V ,最高值为5V 即可。

在函数信号发生器上选择输入信号为三角波,幅值选择为P-P (即峰峰值),控制值为5V ,频率控制为2KHZ ,这时屏幕便会显示波形,但还不是要求的波形,需要再调节垂直、水平位移移动波形,使波形最终显示如上图所示,这样便合乎实验要求。

注意函数信号发生器的输出端不允许短路。

4.微分电路的实现

实验结果如下:

电路图上面已给出,此实验需要在电路板上进行,注意电路板的连接方式,要不然会导致电路连接错误,串并联弄混。

微分电路中函数信号发生器的正极要与电容直接连接,这样保证所有接地端都是接在一起的,如果不在一起,也会导致结果错误,信号输入通道1接在电阻的一端,信号输入通道接在函数信号发生器的正极,调节两个波形的位置,便于观察各自特性。

另外此实验要求最大值为5V ,如波形所示,即为P-P 值为10V 。

5. 积分电路的实现

实验结果如下:

积分电路中函数信号发生器的正极与电阻直接连接,同样保证所有接地端接在一起,信号输入通道1接在函数信号发生器的正极,信号输入通道2接在电容的一端,调节两个波形至适当的位置。

同理实验要求最大值为5V ,控制P-P 值为10V 即可。

六、实验总结

实验过程中遇到的问题及解决办法:

1.存储波形总是出错,存储不了,通过询问老师最后得到解决,主要还是自己对于示波器的一些操作不熟悉,在老师讲解过程中没记住;

2.在积分、微分电路实验中多次实验都得不到理想结果,通过仔细检查才知道电路连接过程中很容易出错,调节后得出如上图所示的结果;

3.微分电路完成后直接将其一信号输入通道接到电容端,结果无论如何都得不到理想波形,最后只好询问老师,老师提示后才了解一个电路中要保证所有接地端接在同一端。

心得体会:

示波器和函数发生器相比万用表来说较复杂,功能多,所以此次实验相比第一次难度大一些,对示波器、函数发生器的按钮有一定了解后才能进展实验,实验前也需做些预习。

以前只是通过课本学习了解微分、积分电路,本次实验通过实际操作来演练微分、积分电路,让我对其有了更深入的探讨和理解。

实验二报告 微积分电路

一、实验准备

1. 对积分电路的认识及理解

积分电路定义:输出电压与输入电压的时间积分成正比的电路。

电路图如下:

输入信号为方形波

原理:Uo=Uc=(1/C)∫icdt,因Ui=UR+Uo,当t=to时,Uc=Oo.随后C 充电,由于RC≥Tk,充电很慢,所 以认为Ui=UR=Ric,即ic=Ui/R,故Uo=(1/c)∫icdt=(1/RC)∫icdt

这就是输出Uo 正比于输入Ui 的积分(∫icdt)

RC 电路的积分条件:RC≥Tk

理论上输出波形应如下图所示(绿色线)

2. 对微分电路的认识及理解

微分电路定义:输出信号与输入信号的微分成正比的电路。

电路图如下:

输入信号为方形波

原理:Uo=Ric=RC(duc/dt),因Ui=Uc+Uo,当,t=to时,Uc=0,所以Uo=Uio随后C 充电,因 RC≤Tk,充电很快,可以认为Uc≈Ui,则有Uo=RC(duc/dt)=RC(dui/dt)

这就是输出Uo 正比于输入Ui 的微分(dui/dt)

RC 电路的微分条件:RC≤Tk

理论上输出波形应如下图所示

二、实验内容

1. 测试万用表DS1052E 的教学信号与参数;

2.用函数信号发生器输出一个三角波,并用示波器显示,要求三角波最小值为0V ,最大值为5V ,频率为2KHZ ;

3.用一个电阻和一个电容做一个微分电路,用示波器显示输入、输出波形,要求最大值为5V ;

4.用一个电阻和一个电容做一个积分电路,用示波器显示输入、输出波形,要求最大值为5V ;

三、实验坏境

本次试验是在统一的实验室进行的,和本班同学一起,并由指导老师进行指导学习,每人一个实验台,备有一个示波器,一个函数发生器和一个实验盒,每人需对自己的实验器材认真负责,不可弄坏弄丢,做完实验要保持实验台的整洁。

四、实验电路

三角波

积分电路 函数发生器选择信号输入为三角波

函数发生器选择信号输入为方形波

微分电路

函数发生器选择信号输入为方形波

五、实验过程

1.了解实验器材

通过老师的演示,熟悉了示波器、函数信号发生器基本操作的使用,如波形存储、频率调节、幅值调节、占空比调节等,并了解了显示出波形的相关参数,基本的有周期、频率、最大(小)值,较为生疏的有峰峰值(即为最大值与最小值之差)、脉冲宽度(一个脉冲的宽度)、占空比(脉冲宽度与周期比值),这些老师都做了详细介绍。

2.DS1052E 的教学信号与参数

实验结果如下

实验数据:周期 500.0μs ,最大值 1.52V,最小值 -1.52V,脉冲宽度 250.0μs ,占空比 50%。

此实验直接将示波器的一个信号输入通道接入机内校正信号,适当调节垂直、水平位移旋钮,使波形位于屏幕中间,调节辉度、聚焦、辅助聚焦等旋钮,屏幕上出现扫描基线,再调节X 轴、Y 轴旋钮,即可控制扫描基线位置,可通过扫描基线的位置准确读出该位置的参数。

3. 三角波的测试

实验结果如下:

此实验要求最小值为0V ,最大值为5V ,由图知,实验过程中控制波形的最低值为0V ,最高值为5V 即可。

在函数信号发生器上选择输入信号为三角波,幅值选择为P-P (即峰峰值),控制值为5V ,频率控制为2KHZ ,这时屏幕便会显示波形,但还不是要求的波形,需要再调节垂直、水平位移移动波形,使波形最终显示如上图所示,这样便合乎实验要求。

注意函数信号发生器的输出端不允许短路。

4.微分电路的实现

实验结果如下:

电路图上面已给出,此实验需要在电路板上进行,注意电路板的连接方式,要不然会导致电路连接错误,串并联弄混。

微分电路中函数信号发生器的正极要与电容直接连接,这样保证所有接地端都是接在一起的,如果不在一起,也会导致结果错误,信号输入通道1接在电阻的一端,信号输入通道接在函数信号发生器的正极,调节两个波形的位置,便于观察各自特性。

另外此实验要求最大值为5V ,如波形所示,即为P-P 值为10V 。

5. 积分电路的实现

实验结果如下:

积分电路中函数信号发生器的正极与电阻直接连接,同样保证所有接地端接在一起,信号输入通道1接在函数信号发生器的正极,信号输入通道2接在电容的一端,调节两个波形至适当的位置。

同理实验要求最大值为5V ,控制P-P 值为10V 即可。

六、实验总结

实验过程中遇到的问题及解决办法:

1.存储波形总是出错,存储不了,通过询问老师最后得到解决,主要还是自己对于示波器的一些操作不熟悉,在老师讲解过程中没记住;

2.在积分、微分电路实验中多次实验都得不到理想结果,通过仔细检查才知道电路连接过程中很容易出错,调节后得出如上图所示的结果;

3.微分电路完成后直接将其一信号输入通道接到电容端,结果无论如何都得不到理想波形,最后只好询问老师,老师提示后才了解一个电路中要保证所有接地端接在同一端。

心得体会:

示波器和函数发生器相比万用表来说较复杂,功能多,所以此次实验相比第一次难度大一些,对示波器、函数发生器的按钮有一定了解后才能进展实验,实验前也需做些预习。

以前只是通过课本学习了解微分、积分电路,本次实验通过实际操作来演练微分、积分电路,让我对其有了更深入的探讨和理解。


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