精密仪器电路实指导书朱云芳.doc

精密仪器电路 实验指导书 朱云芳 2010.10 实验一 精密仪器电路仿真基础知识实验 实验目的 掌握精密仪器电路仿真基础知识 实验仪器 装了Proteus的计算机 实验原理 Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析 SPICE 各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：①实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。②支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。③提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2等软件。④具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大。 实验步骤 图1.1是由电阻，电源以及地线组成的一简单电路，重在说明Proteus的使用方法。 图1.1 仿真实例 启动Proteus ISIS 双击桌面上的ISIS 7 Professional图标或者单击屏幕左下方的“开始”→“程序”→“Proteus 7 Professional” →“ISIS 7 Professional”，进入Proteus ISIS集成环境。 工作界面 Proteus ISIS的工作界面是一种标准的Windows界面，如图1-2所示。包括：标题栏、主菜单、标准工具栏、绘图工具栏、状态栏、对象选择按钮、预览对象方位控制按钮、仿真进程控制按钮、预览窗口、对象选择器窗口、图形编辑窗口。 图1.2 Proteus ISIS的工作界面 绘制电路图 放置元器件 在图形编辑窗口键入快键键【p】或点击对象选择按钮P（方法多种多样，在这不在累述）。在相应的库中选择元器件。 放置导线 左击第一个对象连接点。如果想让ISIS自动定出走线路径，只需左击另一个连接点。另一方面，如果想自己决定走线路径，只需在想要拐点处点击鼠标左键。 放置探针 在绘图工具栏点击电压探针，在相应地方放置探针，并编辑探针名称为图中相应名称。 放置并设置仿真图表 在绘图工具栏点击仿真图表，选择ANALOGUE模拟仿真图表，放置到编辑区，并将仿真探针放置到仿真图表中，如图1.1。 仿真电路图 点击仿真进程控制按钮，进行仿真。在仿真图表上点击鼠标右键，在出现的快捷菜单上点击仿真图表，就得到相应的各点电压波形。如图1.3 图1.3 仿真实例的仿真效果图 练习 计算图1.1中各点的电压值。 在图1.1中改变仿真电源为正弦波，如图1.4，重复实验步骤，得到各点仿真波形如图1.5。 图1.4 改变仿真源 图1.5 改变仿真源仿真结果 实验二 积分与微分电路 实验目的 掌握有源微积分电路的原理，研究输出波形与输入波形及元件参数的关系 了解积分、微分电路的特点及性能。 实验仪器 装了Proteus的计算机 预习要求 分析图2.1 电路，若输入正弦波，Vo 与Vi 相位差是多少? 当输入信号为100Hz 有效值为2V，Vo与Vi 相位差是多少? 分析图2.2 电路，若输入正弦波，Vo 与Vi 相位差多少? 当输入信号为160Hz 幅值为1V 时，Vo与Vi相位差是多少? 列出计算公式，画好记录表格。 图2.1积分电路 图2.2 微分电路 实验内容 积分电路电路软件仿真 在图2.1中输入正弦波信号，f 100KHz 有效值为1V，观察Vi 与Vo 波形并记录输出电压。 将图2.1 中积分电容改为0.1u，在积分电容两端并接100K 电阻，Vi 分别输入频率为100Hz幅值为±1V Vp-p 2V 的正弦波信号，观察和比较Vi 和Vo 的幅值大小及相位关系，并记录波形。 改变信号频率为1KHz，观察Vi 与Vo 的相位、幅值关系。 微分电路软件仿真 输入正弦波信号，f 160Hz 有效值为1V，观察Vi 与Vo 波形并测量输出电压。 改变正弦波频率为20～400Hz，观察Vi 与Vo 的相位、幅值变化情况并记录。 输入方波，f＝200Hz，V＝±5V，用示波器观察Vo波形，按上述步骤重复实验步骤重复实验。 思考题 整理实验中的数据及波形。 总结积分、微分电路的特点。 试根据本实验完成积分-微分电路的设计。 实验三 电压比较器 实验目的 掌握电压比