电子电路广州大学综合设计性实验报告模板

广州大学综合设计性实验报告册实验项目学院年级专业班姓名学号成绩实验地点电子实验楼401指导教师袁聿海《综合设计性实验》预习报告实验项目：恒温控制电路一引言：恒温控制电路在生活中有着重要的应用，例如北方的温室大棚，人工孵化装置等，许多都应用了恒温控制电路。学习如何对恒温控制电路进行组建、调试，锻炼学生对电路知识的综合应用有着重要意义。二实验目的：1．利用运算放大器、NTC负温度系数热敏电阻、测温电桥、滞回比较器等知识综合组建恒温控制电路，提高电子电路知识的综合应用能力。2．学习桥式测温放大器温度-电压关系曲线的测量方法和关系曲线的应用。3．掌握滞回比较器的性能和测试方法，学习如何与其他电路组合应用。4．学习恒温控制电路系统的测量和调试方法三实验原理：实验电路如图1所示，它是由负温度系数电阻特性的热敏电阻（NTC）元件Rt为一臂组成测温电桥，其输出经测量放大器放大后由滞回比较器输出“加热”与“停止加热”信号，经由三极管放大后控制加热器“加热”与“停止”。改变滞回比较器的比较电压UR，即可改变恒定温度的设定值，而控温的精度则由滞回比较器的滞回宽度确定。图1温度检测及控制实验电路（1）测温电桥由R1、R2、R3、Rp1及Rt组成的测温电桥，其中Rt采用NTC负温度系数的热敏电阻器，作为温度传感器，它呈现出的阻值与温度变化关系具有负温度系数，而温度系数又与流过它的工作电流有关。为了稳定Rt的工作电流，达到稳定其温度系数的目的，设置了稳压管D1。Rp1可以调定测温电桥的平衡。（2）差动放大电路由A1及其外围组成的差动放大电路，将测温电桥输出电压ΔU按比例放大。BpApOURRRRRRRURRRU))(()(6564427427!所以，在R4=R5，R7+Rp2=R6时，有)(4271ABPOUURRRU即UO1仅仅取决于两个输入电压的差值与外部电阻的比值，其中RBalance用于差动放大器的调零。（3）滞回比较器差动放大器的输出电压UO1送入滞回比较器滞回比较器，滞回比较器由A2等元件组成，如图4所示。设滞回比较器输出高电平为UO2H，输出低电平为UO2L，参考电压UR加在反相输入端。则○1当输出为高电平UO2H时，运放同相输入端电位为：HOOHURRRURRRU21188111811当UO1减小到使U+H=UR，即HORTLOURRURRRUU2118111181此后，UO1稍有减小，输出电压就从高电平跳变为低电平。○2当输出电压为UO2L时，运放同相输入端电位：LOOLURRRURRRU21188111811当UO1增大到使U+L=UR时，有图2测温电桥电路图3差动放大电路LORTHOURRURRRUU2118111181此后UO1稍有增加，输出又从低电平跳变为高电平。UTL即为下限门电平，UTH为上限门电平。两者的差值)(22118LOHOTLTHTUURRUUU，称为门限宽度，其大小可通过调节R2／RF的比值来调节。由上面的分析UO1的输出电压送入由A2组成的滞回比较器，与反相端的参考电压UR进行比较。当同相输入端电压大于反相输入端电压时，A2输出正向的饱和电压，使三极管T饱和导通，，继电器K1电流通，发光二极管LED发光，常闭触点断开，电阻Rt断电降温。反之，当同相输入端电压低于反相输入端电压时，A2输出负饱和电压，三极管T截止，继电器KA的线圈无电流，LED灯熄灭，常闭触点闭合，电阻RT通电升温。调节Rp4可以改变参考电压，也就改变了上、下门限电平，从而调节恒定温度的设定值。四实验内容：1、测温探头的制作2、连接实验电路3、差动放大器的调试4、滞回比较器的调试5、温度检测控制电路整机工作状况五重点问题：恒温控制电路的必须能在温度升高到一定数值后断开电源，停止加热，在温度下降到一定数值后接通电源进行加热，故必须了解如何调节临界温度高低，如何调节温度控制精度。六参考文献：吴正光郑颜.2008.电子技术实验仿真与实践.北京：科学出版社图4同相滞回比较器、电压传输特性广州大学实验原始数据记录表实验项目恒温控制电路指导教师袁聿海姓名黄文俊班别电信121学号1207400014学院机电学院专业电子信息工程实验进行时间2013年12月27日第17周一，8：30时至10：05时；实验地点电子实验楼401室温湿度天气原始数据记录(自行设计记录表格)：1、差动放大器调试数据记录：AB端接地时，进行调零，即调节Rbalance，得到UO1最小值为115.258直流电压测试结果反相输入端电压UA/V0.010.020.030.040.05反相输入端电压UB/V0.020.020.020.020.02输出端电压UO1/V1.1200.12015-0.879336-1.879-2.878反相输入端电压UA/V0.030.030.030.030.03反相输入端电压UB/V0.010.020.030.040.05输出端电压UO1/V-1.879-0.879.3360.1201221.122.119交流电压测试结果：输入交流电有效值/mV输出交流电有效值/mV9.998999.2862滞回比较器调试数据记录：参考电压UR/V1.9983.0323.9965.076下限门电平UTL/V1.7992.8913.8654.887上限门电平UTH/V2.1533.1414.1155.1933整机测试数据记录：参考电压UR2.0023.0323.9964.769控制温度上限Rt/kΩ0.470.640.820.96UTH（UO1H）/V2.1533.1954.1694.99温度控制下限Rt/kΩ0.420.600.780.90UTL（UO1L）/V1.8532.9463.9214.672注：此表格必须附在《实验报告》内一并交给任课老师。指导教师对学生情况记录：《综合设计性实验》实验报告实验名称：恒温控制电路摘要：通过Multisim软件模拟组建由NTC热敏电阻及运算放大器组成的恒温控制电路，通过对该电路各个部分的测试，以及整机调试，理解各个部分的工作原理以及调试要求。差动放大电路的调试，验证是否与输入电压差成倍数关系。测试滞回比较器，得出滞回比较器控制的上下限电平的结果并与理论值的比较。一引言：恒温控制电路在生活中有着重要的应用，例如北方的温室大棚，人工孵化装置等，许多都应用了恒温控制电路。学习如何对恒温控制电路进行组建、调试，使学生对电路知识的综合应用有着重要意义。二实验要求：1、理解并掌握该恒温电路的工作原理。2、能够提前对有关测温电桥，差动放大器，滞回比较器等知识的回顾。3、能独立进行电路的模拟组建与调试4、能运用综合知识解决调试过程遇见的问题5、独立对数据进行处理，得出结果并分析6、提交合格的实验报告三实验仪器：装有Multisim软件的计算机四实验步骤：1、在Multisim环境下建立图1所示的模拟实验电路，各级间暂不连通，形成各级单元电路。2、差动放大器的调试(1)对运放进行调零，将A1的输入端A(反相输入端)B(同相输入端)对地短路，调节Rbalance，使UO1输出为0V。(2)去掉A、B端对地短路的线，从A、B端分别用直流电源接入两个直流电平。验证在R4=R5，R7+Rp2=R6时，)(4271ABPOUURRRU并记录数据。(3)B点接地，A点输入100Hz、10mV的正弦波信号。用示波器观察输出波形。在输出波形不失真的情况下，用交流毫伏表测量输入信号电压Ui与输入信号电压UO。计算差动放大电路的电压放大倍数Au并记录数据。3、滞回比较器的调试(1)直流法测试电压比较器的上、下门限电平：调节Rp3，使参考电平UR=2V。用直流稳压电源提供可变直流电压UO1送入滞回比较器的输入端，用示波器检测比较器的输出电压UO2。改变直流输入电压UO1的大小，从示波器屏幕上观察UO2在高电平UO2H和低电平UO2L间相互跳变时对应的UO1的值，记录下门限电平UTL和上门限电平UTH及UO2H、UO2L。(2)交流法测电压传输特性曲线：将示波器设为X—Y显示方式，将100Hz、3V的正弦波信号送入比较器的输入端，将输入信号作为X轴扫描信号，将输出信号作为Y轴扫描信号，调整并观测如图4所示电压传输特性曲线并记录。4、温度检测控制电路整机工作状况：(1)连接各级电路，其中各级的滑动变阻器不再变动。(2)改变参考电压UR，分别测试当电路正常工作时的温度控制的上限(LED由熄灭变为发光)及下限(LED由发光变为熄灭)的UO1以及Rt的值。五数据处理及实验结果表示：1、差动放大器的调试：当输入为0时，输出电压最小值为：115.258mVAB端分别输入直流电平，结果如下：反相输入端电压UA/V0.010.020.030.040.05反相输入端电压UB/V0.020.020.020.020.02ΔU=UB-UA0.010-0.01-0.02-0.03输出端电压UO1/V1.1200.12015-0.879336-1.879-2.878反相输入端电压UA/V0.030.030.030.030.03反相输入端电压UB/V0.010.020.030.040.05ΔU=UB-UA-0.02-0.0100.010.02输出端电压UO1/V-1.879-0.8793360.1201221.122.119由上表画出UO1与UB-UA的关系曲线如下：当输交流电压测试结果：输入交流电有效值/mV输出交流电有效值/mV示波器显示波形9.998999.286即交流电压放大倍数为Au=999.286/9.998≈99.9482、滞回比较器的调试：不同参考电压直流电平输入的门限电平如下：参考电压UR/V1.9983.0323.9965.076下限门电平UTL/V1.7992.8913.8654.887输出高电平UO2H/V11.117上限门电平UTH/V2.0253.1414.1155.103输出低电平UO2L/V-11.118门限宽度ΔU/V0.2260.250.250.216门限宽度平均值：ΔU=（0.226+0.25+0.25+0.216）/4V=0.2355V调节参考电压UR=2V，输入100Hz，3V的正弦波信号，在没有失真的情况下，得到的电压传输特性如下：可见，该电路的门限宽度很小，对温度变化而导致的电压变化较敏感。3、恒温检测控制电路的整机调试，数据如下：参考电压UR2.0023.0323.9964.769控制温度上限Rt/kΩ0.470.640.820.96UTH（UO1H）/V2.1533.1954.1694.99温度控制下限Rt/kΩ0.420.600.780.90UTL（UO1L）/V1.8532.9463.9214.672由上表格分别画出的UR与UTH和UTL的关系图如下：可见随着参考电压的升高，上下门限的电平也跟着上升，但是门限宽度几乎保持不变。由上表画出UR与Rt的曲线如下图：六实验结果分析：1、差动放大器：使R7+Rp2等于R6，由五中1的UO1与UB-UA的关系曲线知，差动放大器在R4=R5，R7+Rp2=R6时，UO1与UB-UA的值在直流情况下存在)(4271ABPOUURRRU该差动放大器的在输入交流信号时，在一定频率范围内的放大倍数Au=999.286/9.998≈99.948，与理论值100十分接近。2、滞回比较器：由五中所的滞回比较器的上下门限随参考电压UR的变化而变化，而门限宽度的平均值ΔU=0.2355与理论计算值)(22118LOHOTLTHTUURRUUU=0.222V的差距比较小。通过改变参考电压，可以调节上下门限电平的值。3、恒温检测控制电路的整机调试由五中3的数据，随着门限电平的改变，NTC电阻必须随着与电平改变成正比的方向变化才能达到门限电平，从而输出“加热”或“停止”的信号。即该恒温控制电路的功能能够正常实现，并且可以通过改变参考电压改变门限电平，从而改变所要保持的温度。七实验心得：本次实验是对这学期所学模拟电子技术基础知识的综合应用。在模拟