北京航空航天大学电气技术实践新衰减器和RC低通.docx
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北京航空航天大学电气技术实践新衰减器和RC低通
衰减器和RC低通滤波器
电电于
衰减器和RC低通滤波器
.1•实验目的
.2实验原理及其应用
»3.实验电路
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仪.矍...■仪奏■敢便艮■企级
/5•实验内容
6•实验中的注意事项
.7:
.展室艮.負娶吏
北航电工电子中Y
衰减器和RC低通滤波器(续)
•、实验目的
1、学习正确使用500型万用表、双路智能数字交流毫伏表、数字多用表和函数信号发生器。
2、了解仪表的频率使用范围对测量结果的影响。
3、学习二端口网络参数测试和幅频特性的测试方法。
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1
二、实验原理及其应用
1、衰减器原理及其应用
衰减器是将测试的信号进行缩小或放大。
比如测试设备(仪表、示波器)等。
2、RC低通滤波器原理及其应用
滤波器是将所需的信号频段进行截取。
比如高通、低通、带通、带阻等。
衰减器和RC低通滤波器(续)
、实验电路
1、熟悉实验箱上元器件,如电阻种类和特点以及性能等。
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北航电工电子中心
衰减器和RC低通滤波器(续)
2、衰减器电路
设计要求:
1)负载电阻Rl=600Q时,从衰减器输入端看进去的输入电阻Zi=600Q正好能与电源内阻Rs=600G匹配。
如图所示。
2)衰减器接在电源和负载之间时,负载所得到的功率为电源与负载直接连接时负载所得功率的1%(即接入衰减器后功率衰减20dB)o
函数信号发生器正弦信号f=400HzUs=0.4V
u
s屮・
5Rs
巧
Zi•
▼
f
f
R'1RiR22
—I1-0O1I~SHI~O
+
ooAo■—
600Q
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衰减器和RC低通滤波器(续)
1
3、RC低通滤波器电路
设计要求:
RC低通滤波器电路的转折频率为1KH乙如
1
2nRC
C=O.OluF0t,R=?
由公式计算
衰减器和RC低通滤波器(续)
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四、仪器、仪表的使用介绍
选用仪表的一般方法:
(1)仪表的精度即准确度;
(2)仪表的阻抗;
(3)仪表的频率使用范围;仪表的常见符号意义:
''一〃:
代表直流,直流表测量平均值。
''〜”:
代表交流,交流表测量有效值。
1、函数信号发生器
2、500型万用表
3、双路智能数字交流毫伏表
4、TH1941型41/2数字多用表
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正弦、方波、锯齿波、斜波。
信号频率范围:
信号幅度大小:
输出电阻:
50Q
一——压控频率输入端
0.2-2MHZ
>20Vp-po
°输出信号1
*柔型选择丿
1¥
脉冲信号输出刨\%输出端
按下按钮
衰减20dB
AMP
信号占空比调节旋扭
偏移调节旋钮
输出幅度调节旋扭
拉出衰减20dB
信号波形类型
1、函数信号发生器
频率粗调按钮
电源指示
OUTY
频率细调旋钮
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函数信号发生器的使用方法:
一般来说,要关心的是信号的频率和幅度。
1)首先确定信号类型。
2)信号的频率
a)先用粗调按钮确定信号的频率范围。
b)再用玻璃管细调旋扭对准三角位置。
3)信号的幅度
a)用AMPL幅度旋扭调节信号的幅度。
b)若需要小信号的话,可以将AMPL旋扭拔除或按下ATT按钮,它们都可以衰减20dB,倘若同时使用可以衰减100倍。
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2、500型万用表
主要功能:
1)
测交、直流电压
2)
测直流电流
3)
测电阻〔分贝值刻度线
电阻或裤二
-25^50
表盘
Q刻度线
交直流刻度线
被测对象:
直流电流
直流电压量程
被测对象:
交直流电压
左、右旋钮
交流电压量程
正弦交流小于
10V专用刻度线
=Th^位置
■1
A-V-Q
仁f;5血E
;-0002i/v3C
P华人民美知不
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500型万用表使用之前须弄清楚表盘上的刻度线和一些符
号含义:
''—":
代表直流。
代表交流。
此表只适用测正弦交流。
''-2.5":
直流表的精度是2.5级。
''20000Q/VD.C.”:
测量直流电压时,所选量程每伏表的内阻是20000Qo
''45-60—1000Hz〃:
此表频率使用范围。
衰减器和RC低通滤波器(续)
''刻度线边带有Q符号”:
测电阻刻度线,此刻度线右边均匀,左边不均匀,因此选择表指针应指在右边均匀的位置。
''刻度线边带有二符号”:
测交、直流信号都可以用此刻度线。
〜〜
''刻度线边带有符号”:
正弦交流小于16V时,用此刻度线进行读数。
''刻度线边带有dB符号”:
代表分贝值,主要用于绘制电路的波特图时选用。
''插孔的含义V、Q、A、dB、+、*(COMM)”:
代表电压、电阻、电流、分贝、信号正极、信号公共端即负极。
衰减器和RC低通滤波器(续)
测量电压、电流使用方法:
1)选测试插孔。
2)选被测对象。
3)选量程。
4)测试并读数(量程与刻度线是满偏的关系)。
测量电阻的使用方法:
1)选测试插孔。
2)选被测对象。
3)选中值电阻即倍率(原则是指针指向Q线的右边均匀部分)。
4)测试笔短接调零。
5)测试时只能测不带电的元件,并读数(指针指示值X所选倍率)o
6)亦改换倍率,须测试笔短接重新调零,再测试和读数。
使用完毕,应将两个旋钮带的位置对准三角。
通道1显示
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■
3、双路智能数字交流毫伏表
功能:
两通道只能测量交流电压大小。
但每通道测量的输
入电压不大于500V(DC+ACp-p)o
交流电压范围:
300|jV-300Vo・70dB〜+50dB。
lV=0dBo交流电压频率范围:
电源开关
II
通道2输入
YB2
INPUT
DISPLAY
通道1输入
V/dB切换显示按钮
叭
10Hz〜2MHz。
-
通道2显示
电缆上红色夹为信号正极,'电缆上黑色夹为信号负极。
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4、TH1941型41/2数字多用表
TH194141/2读数双屏数字多用表是一台快速的、高稳定、高精度测试电压/电流/电阻的仪器。
该仪器以25次/秒的最快速读数速率,以0.01%的直流电压基本精度以及0.03%的基本电阻精度等一系列的性能。
主要功能:
交直电压、交直电流、电阻、频率(周期)、dB、dBm、导通测试、二极管测试、Max-Min记录以及百分比计算,提供SCPI(可编程仪器命令标准)RS・232控制接口等功能以及多种功能可组合双屏显示。
特点:
将测量的模拟量转换成直流电压信号,经A/D转换器将模拟量转换成数字量并以数字的形式显示岀来。
显示4位半数字,最高位只有0和1两个数字。
a)直读数,LCD上显示多少就读多少。
b)自动确定信号极性、单位和小数点位置。
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C)测量范围直流电压:
10UVtolOOOVo200mV>2V、20V、200V、lOOOVo
交流电压:
lOuVto750V,1000Vo200mV>2V、20V、200V、1000V(750VAC),最大分辨率为10UV(在200mV量程),交流电压为真有效值(RMS),最大交流电压峰峰值是lOOOVo
直流电流:
100nAto20Ao2mA、20mA、200mA、2A、20A;最大分辨率为lOOnA(在2mA量程)。
交流电流:
lOOnAto20Ao
电阻:
10mQto20MQ。
200Q、2kQ、20k200kQ>2MQ、20MQ;最大分辨率为10mQ(在200Q量程)。
频率:
5Hzto1MHz以上。
当交流电压输入信号范围在200mVto750V时,可测量从小于1USto200mS的周期交流电压的频率,此信号来源于电压输入插孔。
d)量程选择有自动和手动。
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■
速度和第二显示开关
数学键
功能键
测试插孔选择
菜单操作键Shift/Local键Trig/Hold键
面板介绍:
1
L.
主显
p—?
007.35mrRU
..w•_
副显_1
「二——007.H7mrAD
■■■
rx^S?
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(IWI(■«•—
C»••
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■
前面板共有两排可供选择各种功能和操作的按键。
按键顶部有字符的为第一功能键,其操作直接按下此键就可以实现此功能;按键上边有一蓝色字符标记的为第二功能键,其操作首先通过按下Shift键(Shift字符将会在屏幕上点亮),然后再按下其它期望的功能键来实现第二功能,即Shift键+其它功能键;若再按Shift键(Shift字符将会在屏幕上消失),则取消第二功能。
面板插孔选择:
VQ>用于电压、电阻、二极管、导通、频率周期测量输入信号正端(即正极)插孔;COM用于测量输入信号公共端(即地端或负极)插孔;500mAMAX用于2mA-200mADC/AC电流输入信号正端(即正极)插孔;20A用于2A-20ADC/AC电流输入信号正端(即正极)插孔。
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1
测量的功能键:
直流电压(DCV)/直流电流(DCI),交流电压(ACV)/交流电流(ACI),电阻(Q)/导通即通断测试(瑜)‘频率(Freq)/周期(Period),交直流真有效值(AC+DC)/dB,二极管(卄”dBm。
量程选择有自动和手动。
按AUTO键锁定自动量程功能,此时屏幕上会出现AUTO字符点亮标记;手动是通过仁J按键选择与期望值相近的量程。
若想了解数字多用表其它功能请详细参看TH1941型41/2数字多用表使用说明书。
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■
TH1941型41/2数字多用表使用方法:
1)将测试线红色插头(即正极)插入被选中的被测对象的插孔,测试线黑色插头(即负极)插入COM插孔。
2)按下被测对象对应的功能键(直接按下功能键是第一功能;通过按下Shift键+其它功能键为第二功能)。
3)量程选择有自动和手动。
按AUTO键锁定自动量程功能,此时屏幕上会出现“AUTO〃字符点亮标记;手动选择可能在屏幕上出现“OVL.D"字样时,可通过T、J按键选择与期望值相近的量程,为了有最佳的分辨率,应尽可能设定在最低的里丁王。
4)按下Shift键+Rate键可开启第二显示,按一、一键选择当前功能下的各种副参数组合显示。
5)读取显示屏上的读数。
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屏幕信息:
FAST
快速读数速率
MED
中速读数速率
SLOW
慢速读数速率
TRIG
处于单次触发状态
HOLD
读数保持功能打开
AUTO
自动量程状态指示
REL
相对运算功能
导通测试功能
卄
二极管测试功能
DC
直流指示
COMP
极限比较测试功能打开
AC
交流指示
MATH
数学功能(%、COMP、
Max/Min)有效
HIIN0L极限比较测试上限超、合格、下限超
RMT处于远程控制模式
MAXMINMax/Min功能下最大最小值指示
ERR检测到硬件或远程控制错误
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主显功能下可能的副显功能的各种组合
主显
第二显示(副显)(通过一、一方向键进行选择)
DCV
ACV->dBm->dB->Hz
ACV
DCV->dBm->dB->Hz
DCV+ACV
dBm-dB-Hz-ACV-DCV
DCI
ACI->Hz
ACI
DCI->Hz
DCI+ACI
Hz-ACI-DCI
Hz
ACV/ACI-ACI/ACV
Percentage(%)
%
(测试值)
Comp(测试值)
HI,IN,LO,PASS,FAIL
Max/Min
Max/Min
(测试值)
说明:
当打开第二显示时,测量量程由主量程决定。
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1)
Input一Reference
Percent=
Reference
VIN
dB=20log
VREF
(V2in/Zref)
dB=10log
lmW
Input—显示屏幕上的显示读数;Reference—用户输入的参数;
Percent—显示的计算结果。
2)用dB来表示DC或AC电压的好处是将一个大的测量范围压缩到一个较
小范围的坐标轴内。
dBm是以lmW为参考之所定义的分贝值。
\/讯一输入DC或AC电压信号。
Vref—用户设定的参考电压值。
Zref—用户设定的参考阻抗。
3)极限比较测量功能的设定和控制决定测量值是在HI、IN或L0状态的
读数即高限、合格、低限。
相对运算(Relate):
显示读数二实际输入-参考值。
Trig触发:
允许用户设定仪器自动、手动或外部触发测量,每次触发后得到测量结果。
最大最小值(MAX/MIN):
用来指示测试过程中岀现的最大最小值。
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■
五、实验内容
1、用电阻表测试T型网络每个电阻的实际值并记录。
2、测T型网络二端口Z参数:
Zu、Z22.Zis22,
计算Z12XZ210再取负载Rl=600Q,测Zj。
3、当函数信号发生器的内阻为600Q时,接上T型网络和负载Rl=600Q后,验证
Us/Ui=2,Ui/Uo=10o
思考:
如何测试函数信号发生器的内阻?
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衰减器和RC低通滤波器(续)
4、测试RC低通滤波器的幅频特性。
Ui=5V,f=100Hz-50KHZo并要求用三个仪表同时测试
RC低通滤波器的输入信号电压的大小。
幅频特性的测试方法呆持输入信号电压不变,改变信号的频率,测量输出电压,然后可规一化来描画波特图。
f(Hz)
100
50K
Ui(毫)
Ui(数)
Ui(500)
Uo(毫)
Uo/Ui
igf
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RC低通滤波器波特图
本次通过测试应了解以下一些术语:
转折频率fc、通带、过渡带、阻带等。
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注意:
在幅频特性测试时,怎样选择测试点?
一般来说先画出电路特征曲线并根据曲线图来选择测试点。
原则是T曲线弯曲的部分,测
试点之间的间隔小一些(即应多取几点);曲线平坦的部分,测试点之间的间隔大一些(即应少取几点);这样描出来的曲线会光滑一些。
无法画出曲线时,应根据测试输出电压的大小来选择测试点。
原则是-测试点之间的输出电压变化小时,应选择频率间隔大一些;测试点之间的输出电压变化大时,应选择频率间隔小一些;这样描出来的曲线会光滑一些。
衰减器和RC低通滤波器(续)
六、实验中的注意事项
1、函数信号发生器输出端不能短路。
2、在测量电阻时,仪表只能测试不带电的元件。
3、数字多用表测试量限不够时,会自动在LCD最左边显示“OVL.D〃字样,可采用量程键(f、J)和方向键(一、一)选择与期望值相近的量程。
直接选择AUTO键锁定自动量程功能,此时屏幕上会出现AUTO字符点亮标记。
4、函数信号发生器的占空比调节旋钮逆时针旋到CAL位置,否则会是RAMP(斜波)即占空比不是50%。
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