电路基础实验四(新)

1、电路基础实验四第一部份第一部份仪器性能研究及特殊信号调测仪器性能研究及特殊信号调测 一一 、实验内容、实验内容 1 .函数发生器内阻的测量函数发生器内阻的测量 函数发生器的输出衰减0dB、频率1kHz、峰峰值为5V的正弦信号，用晶体管毫伏表测量此电压，记录为Uo(开路电压)；在函数发生器的输出端并联一个100的电阻R1，再测量输出电压，记录为U1(负载电压)，利用公式 ，求出函数发生器的内阻。 11001 RUUR 2 2、 万用表、晶体管毫伏表、示波器万用表、晶体管毫伏表、示波器频率特性比较频率特性比较 万用表置于交流最小挡，函数发生器输出正弦万用表置于交流最小挡，函数发生器输出正弦信号，输

2、出电压值保持不变，改变信号的频率分别信号，输出电压值保持不变，改变信号的频率分别为为20 Hz20 Hz、50Hz50Hz、100Hz100Hz、500Hz500Hz、1kHz1kHz、5kHz5kHz、10kHz10kHz、50kHz50kHz，用万用表测量各个频率点的电压，用万用表测量各个频率点的电压值测量时用晶体管毫伏表监测函数发生器在各个频值测量时用晶体管毫伏表监测函数发生器在各个频率点的输出电压值不变，记录万用表的读数。以万率点的输出电压值不变，记录万用表的读数。以万用表的读数为纵轴，频率为横轴，做出万用表交流用表的读数为纵轴，频率为横轴，做出万用表交流电压最小挡的频率特性曲线。电压

3、最小挡的频率特性曲线。 使函数发生器输出峰使函数发生器输出峰峰值为峰值为1V1V的正弦信号，的正弦信号，改变信号的频率分别为改变信号的频率分别为20Hz20Hz、50Hz50Hz、100Hz100Hz、500Hz500Hz、1kHz1kHz、5kHz5kHz、10kHz10kHz、100k Hz100k Hz、500kHz500kHz、1MHz1MHz、2MHz2MHz、5MHz5MHz、10MHz10MHz，用，用晶体管毫伏表测量各个频率点的电压值；保持晶体管毫伏表测量各个频率点的电压值；保持示波器监测函数发生器的输出峰示波器监测函数发生器的输出峰峰值为峰值为1V1V不不变，记录毫伏表的测量

4、值；并以频率为横轴、变，记录毫伏表的测量值；并以频率为横轴、毫伏表的读数为纵轴，做出毫伏表的频率特性毫伏表的读数为纵轴，做出毫伏表的频率特性曲线。曲线。 2、 万用表、晶体管毫伏表、示波器频率万用表、晶体管毫伏表、示波器频率特性比较特性比较 3 3 测量直流稳压电源空载时的波纹电压测量直流稳压电源空载时的波纹电压 用示波器、毫伏表观察直流稳压电源在用示波器、毫伏表观察直流稳压电源在5V5V、10V10V、15V15V输出时的波纹电压。输出时的波纹电压。 4 4、通过测量，调出下列各周期信号、通过测量，调出下列各周期信号 （1 1） 2.5MHz2.5MHz、150mV(150mV(有效值有效值

5、) )的正弦信号；的正弦信号； （2 2） 350Hz350Hz、U Up-pp-p=75mV=75mV、斜率为、斜率为1/21/2的锯齿波信号；的锯齿波信号； （3 3） 150Hz150Hz、U Up-pp-p=7.5V=7.5V、占空比为、占空比为2020的矩形波信号；的矩形波信号； （4 4） 5Hz5Hz、U Up-pp-p=10mV=10mV的正弦信号；的正弦信号； （5 5）含）含3V3V直流，频率为直流，频率为5kHz5kHz、U UP-PP-P=7V=7V的三角波信号。的三角波信号。 注意事项：测量时可使用毫伏表或示波器，不要使用注意事项：测量时可使用毫伏表或示波器，不要使用

6、 万用表的交流电压挡。万用表的交流电压挡。 二、实验要求及注意事项二、实验要求及注意事项 (1) (1) 认真阅读教材的相关内容。认真阅读教材的相关内容。 (2) (2) 波纹电压的定义参见教材的稳压电源部波纹电压的定义参见教材的稳压电源部 分。测量时，示波器的输入耦合方式应置于分。测量时，示波器的输入耦合方式应置于 ACAC。由于波纹电压较小，所以示波器的电。由于波纹电压较小，所以示波器的电 压灵敏度开关应放在压灵敏度开关应放在mVmV级档位。级档位。 (3) (3) 根据实验内容分别做好表格，将实验数据根据实验内容分别做好表格，将实验数据 记录在表格内。记录在表格内。 三三 、实验报告要求

7、、实验报告要求n总结实验原理，画出实验电路。总结实验原理，画出实验电路。n写出实验步骤及操作过程。写出实验步骤及操作过程。n列表记录原始数据，并与理论值比较。列表记录原始数据，并与理论值比较。n用基尔霍夫电压定律考察实验结果，并用基尔霍夫电压定律考察实验结果，并做出正确解释。做出正确解释。n对实验结果做出结论。对实验结果做出结论。n对实验数据进行整理分析。对实验数据进行整理分析。n曲线作图用坐标纸。曲线作图用坐标纸。电路基础实验四第二部份第二部份 电阻温度计的设计电阻温度计的设计一、一、 设计目的设计目的1、熟悉和掌握直流单电桥的测量电路。、熟悉和掌握直流单电桥的测量电路。2、了解非电量转变为

8、电量的一种实现方法。、了解非电量转变为电量的一种实现方法。3、培养自行设计电路、调试和工程制作的能、培养自行设计电路、调试和工程制作的能力。力。 二、二、 设计要求设计要求 采用铂电阻设计一个基于非平衡电桥的电阻数字采用铂电阻设计一个基于非平衡电桥的电阻数字温度计。温度计。 1、用数字万用表用数字万用表电压或电流档显示测量的温度值，电压或电流档显示测量的温度值，最最大非线性温度误差大非线性温度误差 0. 4oC，铂电阻允许最大电流，铂电阻允许最大电流Imax2. 5mA,用数字万用表显示用数字万用表显示20oC一一60oC的温度的温度值。值。 2、采用采用PT-100 铂电阻，铂电阻，据其与温

9、度的对应关系、设据其与温度的对应关系、设计要求设计电路，选择电路中的元件参数、进行调试计要求设计电路，选择电路中的元件参数、进行调试和改进。和改进。 4、用水银温度计作标准，用一杯开水逐渐冷却的温度、用水银温度计作标准，用一杯开水逐渐冷却的温度作被测对象，逐点校准自制的温度计。作被测对象，逐点校准自制的温度计。 5、进一步改进自制的温度计，提高测量的准确度。、进一步改进自制的温度计，提高测量的准确度。三、设计提示三、设计提示1、非平衡电桥的测温原理、非平衡电桥的测温原理 如图一所示，设电桥供电电源输出电压为 E，四个桥臂电阻分别为 R1,R2 ,R3, R4, 其中 R3 为电位器，而 R4

10、为铂电阻或铜电阻传感元件，其阻值随温度而变化, 若 R1R3 R2R4，则电桥有电压 uo(t)输出 ,大小可用数字万用表显示 ，忽略数字万用表分流，uo(t)可表示为:2、用、用uo(t)表示温度的变化表示温度的变化 不同温度t, 对应不同 uo(t) ,通过数字万用表显示的 uo(t)值就可确定对应温度t值,这就是非平衡电桥测量温度原理。但数字万用表显示值与温度是非线性的，这给温度标定和显示带来困难，可以通过恰当方法进行线性化和数字化处理，使数字万用表显示毫伏数的十倍就代表温度值即uo(t)=t/10mv,并且保证显示温度误差t 0.5， 如果能达到此要求，电阻数字温度计就设计好了。 （1

11、 1）铂电阻特性铂电阻特性3 3、设计参考资料、设计参考资料（2）铂电阻与温度的关系铂电阻与温度的关系n 铂电阻与温度的关系铂电阻与温度的关系 在在 0600范围可范围可表示为：表示为：02)1 (RttRt 在在 0100范围范围值作用不显著，值作用不显著，Rt与与t 近似近似成线性关系成线性关系,即：即：27131084. 5,1090. 3CC。PT-100的的R0=1000)1 (RtRt将将 代入：代入：kttfKttRIRRE，RRRK泰勒展开，得数对函条件下，有数量级，在有，考虑到141max01010)1 ()(, 10C100C010)()/(4 4、线性化处理、线性化处理整

12、理得整理得0)1(RtRt)1 ()(,),()(0212012013220KtREtRKtURERKbREKRRRERatUbtatU则令 只要只要 a=0 ,b= 1/10 ,非线性误差非线性误差U(t) 0.05mV 即可。即可。5 5、设计实例、设计实例据前述分析，当a=0, 得001120, 01012011023210/10/)()/(10/1/RERR：RRRR，RRRR：ECmvb；RRRR小量，从而得略去因为得由mVECR5000,1090. 3,100130.19300,100123RRR则),(100.226mvt对对Pt100铂电阻铂电阻:带入得R1=19300,流过铂

13、电阻的电流Ipt0.26mAImax。符合要求。若取 计算得：K=2.010-5C-1,非线性误差U(t) 若。，mVtUCtC符合设计要求则。)(02. 0| )(|,100四、实验内容四、实验内容1、采用、采用PT-100 铂电阻，据其与温度的对应关系、设计要铂电阻，据其与温度的对应关系、设计要求设计电路，选择电路中的元件参数、进行调试和改进。求设计电路，选择电路中的元件参数、进行调试和改进。2、用数字万用表直流电压档显示测量的温度值，温度范围：、用数字万用表直流电压档显示测量的温度值，温度范围：2060。3、用水银温度计作标准，用一杯开水逐渐冷却的温度作被、用水银温度计作标准，用一杯开水

14、逐渐冷却的温度作被测对象，逐点（间隔测对象，逐点（间隔2 ）校准自制的温度计。）校准自制的温度计。4、进一步改进自制的温度计，提高测量的准确度。、进一步改进自制的温度计，提高测量的准确度。五、设计提高五、设计提高 用下图所示直流单电桥的测量电路，用测电流的方法设计电阻温度计。六、实验仪器设备六、实验仪器设备n直流稳压电源（直流稳压电源（0V-5V)，QJ23型电桥型电桥(或电阻箱，或精密电位器或电阻箱，或精密电位器)，加热器，加热器，铂电阻铂电阻(PT100），标准温度计，数字万），标准温度计，数字万用表。用表。七七 、预习要求、预习要求1、阅读实验原理与说明。完成电阻温度计的设计任务。2、列出所需要的元件和参数，并说明理由。3、选择实验所需的仪器设备。4、确定实验步骤、校验方法和制作过程。画好所需的数据表格。5、进一步改进设想。 八、实验注意事项八、实验注意事项1. 注意选择直流电源US，确保热敏电阻Rt在额定工作电压和工作电流范围内工作。2. 注意合理选择电桥电路中各元件参数.保证满足其平衡条件。3. 注意电流表头满最程是100uA，而且要对应表示温度是100oC。4. 做温度计的刻度时，要按测量误差合理选择温度的分度。九、思考与总结九、思考与总结1. 制作电阻温度计