数字交流伺服系统实验报告

数字交流伺服系统实验报告

学院：机械工程学院

学号：YJX1101028

姓名：马玉华

数字交流伺服系统实验报告

（标题宋体，3号，加黑，段前段后0.5行）

一、实验目的（宋体，小4，加黑，段后0.5行）

通过实验深入理解伺服系统的系统结构及工作原理，掌握伺服系统的控制器设计与系统调试方法。（正文：宋体，5号，单倍行距）

二、实验内容及结果

1. 对系统进行理论分析

1)数字伺服

伺服系统又称“随动系统”，是属于自动化体系中控制的一种，它是由若干元件和部件组成的、具有功率放大作用的一种自动控制系统，它的输出量总是相当精确地跟随输入量的变化而变化，或者说，它的输出量总是复现输入量。它通常是具有负反馈的闭环控制系统，有的场合也可以采用开环控制系统来实现其功能。随着技术的进步和整个工业的不断发展，伺服驱动技术也取得了极大的进步，伺服系统已经进入了全数字化和交流化的时代。

随动系统的基本职能是对信号进行功率放大，保证有足够的能量推动负载（被控对象）按输入信号的规律运动（即输出），并使得输入与输出之间的偏差不超过允许的误差范围。也有一部分伺服系统还必须完成一定距离的自动追踪任务。

数字伺服控制系统是一种以数字处理器或计算机为控制器去控制具有连续工作状态的被控对象的闭环控制系统。因此，数字伺服控制系统包括工作于离散状态下的数字计算机和和工作于连续状态下的被控对象两大部分。由于数字控制系统的具有一系列的优越性，但主要体现在数字化的实现，将原来有的硬件伺服控制变成了软件伺服控制，从而使在伺服系统中应用现代控制理论的先进算法如最优控制、人工智能、模糊控制、神经元网络等，成为可能。此外也使得整个伺服系统更加集成化、网络化、智能化和模块化。

数字伺服控制系统的输出可以使各种不同的物理量，如速度（包括角速度）控制、位置（包括转角）控制、和运动轨迹控制。其组成部分主要有测量元件、给定元件、比较元件、放大元件、执行元件和校正元件等。

由系统所给的仿真控制图可以知道系统属于位置控制系统。其整体分析可知系统有电流环、速度环和位置环构成的三环位置控制系统，其整体控制框图可以如下图所示：

图1 位置控制系统的结构框图

并且由系统所给定的系统的仿真图可知，系统的速度控制和电流控制部分都已经完成，在本次设计中只需要对位置控制部分的设计控制算法就可。其主要包括控制结构的选择和参数的选取。

2）控制结构的选择

数字伺服控制系统的分类方式有很多种，按不同的分类方法会得到不同名称的数字伺服控制系统。但由于本实验是为了做出位置外环的控制部分算法，所以这里介绍按照系统控

制方式的分法。然后根据其优缺点和试验系统的需要来选取适合的控制方式。

按照系统控制方式来分类，可以分为误差控制的数字伺服控制系统和复合控制系统。分别介绍如下。

误差控制的数字伺服控制系统，其主要特点是系统的快慢取决于误差信号的大小。当系统的误差信号为零时（即系统输出量与输入给定量完全相等时），系统便处于静止状态。其基本结构形式可以用下图来表示：

图2 误差控制的数字伺服控制系统的基本结构形式

误差测量装置又称比较元件或敏感元件，其作用是将系统的输入和输出之间的差值随时的测量出来，并将误差信号转换成电信号送入放大装置。放大装置将误差电压进行必要的变换和功率放大之后，驱动执行元件，使执行元件通过减速器拖动被控对象，按照输入信号的规律运动。校正装置的作用是补偿系统中存在的电磁与机电惯性所引起的滞后作用，是系统的输出信号能瞬时跟随输入信号的变化，以满足系统的动态品质的要求。

按误差控制的随动系统具有良好的抗干扰性能。当系统受到外部干扰，是输出量偏离输入量时，通过负反馈作用，使误差测量装置的输出的误差电压，执行元件推动被控对象回到与输入相对应的位置，即将系统输出量自动的调整到允许的误差范围内，这是按误差控制（又称反馈控制）的极大优点。但其缺点也很明显，是负反馈削弱了系统的放大倍数，降低了系统的快速性，且系统精度的进一步提高也受到这种结构形式的制约，因为提高精度需要增大系统开环放大系数和增加积分环节，这样又会影响系统的稳定性。

复合控制系统，即按照输入信号微分和系统误差综合控制的系统。它的特点是系统的运动取决于输入信号的变化率（包括输入速度和加速度）和系统误差信号的综合作用。复合控制系统的基本结构形式可以用小下图来表示：

图3 复合控制系统的基本控制结构

如果按系统误差及输入信号的一阶或一阶与二阶微分来控制系统，则可以大大的提高系统的精度与快速性，而又不影响系统的稳定性，保留了单纯按照误差控制的全部优点。这就

是复合控制系统，为了详细的表示出复合系统这种优势，可以做如下推导：

在按误差控制的闭环系统基础上并联一个输入信号n 阶微分的正顺馈通道，则组成了复合控制系统。即系统的执行元件受系统误差信号和输入信号的n 阶微分综合控制，如下图所示，图中sr ?是系统输入信号，sc ?是系统的输出信号，Wr(S)是n 阶微分装置，W1(S)W2(S)W3(S)及其反馈是原有按误差控制的闭环系统。

?

图4 带有正顺馈通道的复合控制系统结构

采用复合控制后，系统的输出为：)()()]()()([321S W S W S W S W S r sr sc ?θ?+= 将系统误差)()()(S S S sc sr ??θ-=代入上式，则得:

)()()()()()]()()[()(321321S W S W S W S W S W S W S W S S sc r sr sc ???-+=

也即是：)()

()()(1)

()()]()([)(321321S S W S W S W S W S W S W S W S sr r sc ??++=

所以可得系统的闭环传函为：)()()(1)

()()]()([)

()()(321321S W S W S W S W S W S W S W S S S r sr sc ++=

=

??φ （1）

系统的误差传函为：)

()()(1)()()(1)(1)

()()(32132S W S W S W S W S W S W S S S S r sr +-=-==

φ?θφθ （2）

当微分装置的结构参数满足：)

()(1)(32S W S W S W r =

（3）

当微分装置的结构参数满足3式时，则1)(=S φ及0)(=S θφ，即)()(S S sc sr ??=及

0)(=S θ。这说明系统的输出完全复现输入，没有过渡过程，系统具有无穷大的通频带，

不管输入信号如何变化，系统的误差式中为0.此外，原有按照误差控制的闭环系统传函为：

)

()()(1)()()()

()()(321321S W S W S W S W S W S W S S S sr sc +=

=

??φ （4）

由1式和4式可知，采用复合控制后，系统的特征方程0)()()(1321=+S W S W S W 没

有变化，即并联输入信号的n阶微分装置后不影响原有系统的稳定性。所以，从原理结构上讲，复合控制系统要比单纯采用按误差控制系统的闭环系统要优越的多，是一种比较理想的随动系统。

综上所论述本系统中的，位置控制结构选择为复合控制系统。微分环节采用一阶微分结构，即Wr(S)为一阶结构；W1(S)采用PID控制结构。

PID控制的调节思路大致可描述如下。参数K P、Ti、Td的大小会对系统的动态特性有很大的影响，比例调节参数K P加大，提高系统的开环增益，减小系统的稳态误差，K P偏大，震荡次数加多，调节时间变长，当K P太大时，系统不稳定。积分调节能消除系统的稳态误差，提高控制系统的控制精度，但积分调节通常使系统稳定性下降，Ti越小积分作用越强，系统将不稳定。Ti越大积分作用越弱，对系统稳定性能的不利影响减少，但消除净差的时间增加。微分调节可以改善系统动态特性，参数Td偏大、偏小时，超调量都较大，而且调节时间较长。所以当参数K P 、Ti、Td合适时，系统才可以得到满意的动态特性和稳定特性。

2. 伺服系统仿真实验

图5为系统的整体仿真结构图，而系统所要求设计的位置控制器部分如图6所示。

图5数字伺服系统的整体仿真结构图

图6 位置环控制器结构设计

位置环控制器结构图6所示，其结构整体上采用复合控制系统，即结合对系统误差信号和输入信号的微分来共同控制系统。系统仿真时的参数设置如下所示

PID controller1:kp=2.5,ki=0.3,kd=0.25;

PID controller2:kp=0,ki=0,kd=0.1;

1）阶跃信号输入：

3000mil 调节时间<0.5s，静差<0.5mil，σ%<3mil，振荡1～1.5次；

图6 阶跃信号时系统输出曲线图7 阶跃信号时系统误差曲线系统的调节时间为0.45秒左右，超调为7mil，系统在最终稳定后净差<0.5mil，无明显振荡。

2）斜坡信号输入：

（1）低速：20mil/s 误差<±2mil，无爬行现象；

图8 低速斜坡信号时系统输出曲线图9 低速斜坡信号时系统误差曲线斜坡信号低速输入时，由图18可知，系统无爬行现象，系统在开始时误差较大，但也要比-0.5mil要小，系统在最终稳定后误差小于0.2满足设计要求。

（2）高速：1500mil/s 误差<±2mil；

图10 高速斜坡信号时系统输出曲线 图11 高速斜坡信号时系统误差曲线

高速斜坡信号输入时，系统仍然无爬行现象。但系统的最终误差较大近10.

3）正弦信号输入：

周期6.28s ，幅值1000mil 最大误差<±2mil ，由齿隙引起的跳变<1mil 。

图12 正弦信号时系统输出曲线 图13 正弦信号时系统误差曲线

有图12可知，此时系统整体上能够使输出能够很好的跟随正弦给定信号，虽然在幅值上的给随效果很好，但是在相位上还是有很细小的误差，这个可以在系统的误差曲线上看出来其幅值近20.有待提高。

图14 正弦信号、有齿轮间隙时的系统误差曲线 图15 正弦信号、无齿轮间隙时系统误差曲线

通过对图14和图15的比较可以知道，系统在有无齿轮间隙的作用在系统误差信号上的表现主要为：当系统有齿轮间隙时的误差曲线在等于零之后会出现类似与毛刺的曲线形状曲线，而在没有齿轮间隙时就不会出现这种毛刺。并且若系统所加的正弦信号幅值相对于齿轮间隙较小时，会导致对系统误差曲线的毛刺现象更加明显，也会使这时系统的输出曲线出现

折线形式的波形。图16就是正弦信号幅值为1，而系统的齿轮间隙仍然为4时的系统输出曲线，但系统已经不能够很好的跟随给定信号了。

图16 低幅值、大齿轮间隙时的系统输出信号跟随输入信号的曲线

三、结果分析

1、调试结果分析说明；

在仿真实验系统中，对PID参数调节时，知道控制部分的各个功能后，在仿真实验系统中，在参数接近实验要求时，固定某一参数，对另一参数微调，进而找出另一参数最优时的参数值，然后固定这两个参数，调节第三个参数；但是由于系统是对三种不同输入都有一定的性能要求，这就使得在调解时，在各个不同输入时的各个状态之间切换调节，已选择系统整体最优时的参数作为最终参数值。当系统仍然不能够满足要求时，考虑调节前馈中的微分系统，继而使得系统能够满足要求。

在上面的调节过后，能够得出不同信号在系统下的相应曲线和系统的误差曲线，继而能够充分的分析系统的整体性能。并且可以从有输出误差曲线上的有无毛刺，来判断系统中的齿轮间隙的影响也能够充分的分析出来。

在实际的系统实验中，由于各种干扰因素的影响，系统的性能指标不太稳定，对PID 参数进行调节的同时，考虑对前馈微分环节进行调节。并且系统的齿轮间隙的影响在实际系统中可以更加明显的显现出来。

2、结合调试结果，简述控制器的作用及调试方法。

系统整体上采用复合控制系统，即按照输入信号微分和系统误差综合控制的系统。它的特点是系统的运动取决于输入信号的变化率（包括输入速度和加速度）和系统误差信号的综合作用。其可以大大的提高系统的精度与快速性，而又不影响系统的稳定性，保留了单纯按照误差控制的全部优点。

其中误差信号采用PID控制的方式，其作用和调节方式主要体现在以下几个方面：（1）比例（P）调节成比例地反映控制偏差，偏差一旦产生，比例调节立即发挥作用，以减少偏差，但不能消除偏差，使得系统存在净差。增大Kp可以提高系统开环增益，减小净差，提高系统的控制精度；但Kp过大，会降低系统动态质量，是系统不稳定。

（2）积分（I）调节主要用于消除净差，属于无差调节；但是的稳定性作用比P调节要差。总体上来说：适量增大积分会减小振荡周期，减小调节时间。

（3）微分（D）调节反映偏差的变化趋势，并能在偏差信号变得太大之前，在系统中引入一个有效的早期修正，从而加快系统的动作速度，减小调节时间。但增大比例会使系统振荡不稳定。

然后是前馈部分，由于其是采用的微分环节，所以其具有微分调节的一般特性，其可以表示出调节量的变化速度（包括其大小和方向），这样就使得调节器能够根据调节量的变

化速度来确定控制量的一个特性，而不是等到调节量出现很大的偏差后才开始动作，进而赋予调节器某种程度的预见性。

在知道控制部分的以上功能后，在仿真实验系统中，对PID参数调节时，在参数接近实验要求时，固定某一参数，对另一参数微调，进而找出另一参数最优时的参数值，然后固定这两个参数，调节第三个参数；但是由于系统是对三种不同输入都有一定的性能要求，这就使得在调解时，在各个不同输入时的各个状态之间切换调节，已选择系统整体最优时的参数作为最终参数值。

3、结合系统调试，分析实际系统与仿真之间的差别。

其实要分析仿真和实际系统之间的差别，我们可以从仿真系统的着手处加以分析说明。我们知道仿真是在将实际系统的各个部分进行简化，进而抓住主要特征，忽略次要特征的情况下的，对真实系统的一种模拟。由于真实系统往往是非常复杂的，这样决定了仿真系统虽然可以通过一些手段逼近真实的实际系统，但永远都会和实际系统之间存在着差异。这可能体现在系统部件的非线性转变，电磁干扰等多方面的影响。但仿真系统总能够给真实的系统设计指导一定的方向，有着不可代替的作用。下面从两个方面说明下实际系统。

伺服系统的刚度描述了系统抗扭矩干扰的能力，实际系统的刚度比较难于衡量，这是由于实际系统的干扰往往难于量化，对于一个伺服系统来说，高的刚度能够达到较好的伺服性能；在仿真时，则不需要考虑这方面的问题。

伺服系统的抗噪音能力描述了系统对噪音源的放大程度，噪音干扰会导致系统发热、振荡，扭矩波动和杂音等不良的现象。在实际系统中，对参数的调整也会受到电机噪声的影响。同样这些特征在仿真中仍然不给予考虑。

但总体上来说，就如同前面所总结的一样，虽然仿真系统与实际系统有差别，但其对真实系统的建立有着很重要的知道作用。

四、学习心得

请结合课程内容和实验进行总结。

通过此次伺服系统的仿真和实际系统的实验，让我对伺服系统、特别是位置控制的伺服系统在其结构、控制方式等方面有了更加深刻的理解。也让我更加的认识到了伺服系统的重要作用，高效率的伺服系统总能够很好的让系统的输出很好的跟随着输入信号，进而复现给定信号，控制系统使得系统按照需要的特点进行运转。

本次实验中，主要面对的是控制器的设计，更加让我熟悉了PID调节中其参数的设计选择，也对伺服系统的控制结构有了较为深刻的认识。

但是我也认识到了伺服系统虽然较为常用的一类控制但是其仍然是属于自动控制系统中的一种，在现实的伺服系统设计中总是结合到了自动控制和现代控制理论中的知识。随着社会的发展和科技的不断进步现在的伺服系统控制逐渐由模拟化和直流化的阶段向着数字化和交流化的方向发展。比如伺服电机控制器由于可以对电机实现精确的力矩控制，其速度控制和位置控制可以直接通过数字控制来实现。其性能好，反应速度快和稳定性高，有助于提高生产率。

此外由于以前所学专业与现在专业的不同，这让我在学习伺服系统时有很大的困难，特别是在做实验的过程中更让自己感到了学习知识的匮乏，但也激发了自己继续学习的动力。提醒自己在以后的学习中更加努力的去学习知识，充实自己。扩充自己的知识面，争取让自己的知识能够较为全面的发展。

最后，也对老师在课程的学习和课程实验中的指导表示感谢。我们能够完成这份不是很

优秀的报告，和您的关心指导有着莫大的关联，再次感谢老师。也祝老师工作顺利，身体健康。

参考文献

[1].随动系统，曾乐生、施妙和编著，北京工业出版社，1988

[2].伺服系统实用技术，肖英奎等编，化学工业出版社,2004

[3].数字伺服控制系统与设计，卢志刚等编著，机械工业出版社，2007

[4]伺服技术，厉虹等主编，国防工业出版社，2008

[5].MATLAB自动控制系统设计，张德丰等编著，机械工业出版社，2010

直流伺服电机实验报告

实验六 直流伺服电机实验 一、实验设备及仪器 被测电机铭牌参数： P N =185W ，U N =220V ，I N =1.1A ， 使用设备规格(编号)： 1．MEL 系列电机系统教学实验台主控制屏（MEL-I 、MEL-IIA 、B ）； 2．电机导轨及测功机、转速转矩测量（MEL-13）； 3．直流并励电动机M03（作直流伺服电机）； 4．220V 直流可调稳压电源（位于实验台主控制屏的下部）； 5．三相可调电阻900Ω（MEL-03）； 6．三相可调电阻90Ω（MEL-04）； 7．直流电压、毫安、安培表（MEL-06）； 二、实验目的 1．通过实验测出直流伺服电动机的参数r a 、e κ、T κ。 2．掌握直流伺服电动机的机械特性和调节特性的测量方法。 三、实验项目 1．用伏安法测出直流伺服电动机的电枢绕组电阻r a 。

2．保持U f=U fN=220V，分别测取U a =220V及U a＝110V的机械特性n=f(T)。3．保持U f=U fN=220V，分别测取T2＝0.8N.m及T2＝0的调节特性n=f(Ua)。4．测直流伺服电动机的机电时间常数。 四、实验说明及操作步骤 1．用伏安法测电枢的直流电阻Ra

表中Ra=（R a1+R a2+R a3）/3; R aref=Ra*a ref θ θ + + 235 235 （3）计算基准工作温度时的电枢电阻 由实验测得电枢绕组电阻值，此值为实际冷态电阻值，冷态温度为室温。按下式换算到基准工作温度时的电枢绕组电阻值： R aref=Ra a ref θ θ + + 235 235

串联谐振实验报告

实验报告 一、实验名称 串联谐振电路 二、实验原理 1、电路图如图所示，改变电路参数L,C或电源频率时，都可能使电路发生谐振。 该电路的阻抗是电源角频率的函数： 2、谐振曲线 电路中的电压与电流随频率变化的特性为频率特性，随频率变化的曲线就是频率曲线。如下图：

图中可以看出：Q值愈大，曲线尖峰值愈陡，其选择性越好，但通频带越窄。 只有当Q>时，Uc和Ul曲线才出现最大值，否则Uc将单调下降趋于0，Ul将单调上升趋于Us。 三、实验方法 测量电路谐振频率 1、将电路连接如实验原理中的电路图，将电源由函数信号发生器产生，将电阻两端接入示波器中，调节信号源的频率由大到小，观察示波器上的电阻电压的大小，当电阻电压值变为最大值时所对应的频率值则为电路的谐振频率。 2、用Multism仿真连接串联谐振电路，连接在电阻两端的XBP所显示的波特图，观察电阻两端电压增益最大时所对应的频率，则所对应的频率为电路发生谐振是的谐振频率。四、实验步骤 电路板上： 连接原理图的电路，给电源接上函数发生器，调节为五伏的方波，频率从调到，间隔，设置29个点，将电阻两端连入示波器，观察示波器上电阻的阻值并记录数据 接着将同样电容与电感的两端接入示波器，观察同样频率下对应的电容与电感的电压值，同样记录实验数据 将实验数据整理并绘制折线图，观察不同电源角频率电路响应的谐振曲线，对比实验原理中的图并作分析

Multism仿真： 电路仿真连接如下的图 将XFG调节为，占空比为30%，脉冲幅度为5V的方波电压信号 观察XBP输出的波特图： 可知：该电路图的谐振频率约为 将仿真图中的电阻与电容互换位置，显示电容的波特图： 可知：在频率小于谐振频率时Uc出现最大

集成电路课程设计报告

课程设计 班级： 姓名： 学号： 成绩： 电子与信息工程学院 电子科学系

CMOS二输入与非门的设计 一、概要 随着微电子技术的快速发展，人们生活水平不断提高，使得科学技术已融入到社会生活中每一个方面。而对于现代信息产业和信息社会的基础来讲，集成电路是改造和提升传统产业的核心技术。随着全球信息化、网络化和知识经济浪潮的到来，集成电路产业的地位越来越重要，它已成为事关国民经济、国防建设、人民生活和信息安全的基础性、战略性产业。 集成电路有两种。一种是模拟集成电路。另一种是数字集成电路。本论文讲的是数字集成电路版图设计的基本知识。然而在数字集成电路中CMOS与非门的制作是非常重要的。 二、CMOS二输入与非门的设计准备工作 1.CMOS二输入与非门的基本构成电路 使用S-Edit绘制的CMOS与非门电路如图1。 图1 基本的CMOS二输入与非门电路

2.计算相关参数 所谓与非门的等效反相器设计，实际上就是根据晶体管的串并联关系，再根据等效反相器中的相应晶体管的尺寸，直接获得与非门中各晶体管的尺寸的设计方法。具体方法是：将与非门中的VT3和VT4的串联结构等效为反相器中的NMOS 晶体管，将并联的VT 1、VT 2等效PMOS 的宽长比(W/L)n 和(W/L)p 以后，考虑到VT3和VT4是串联结构，为保持下降时间不变，VT 3和VT 4的等线电阻必须减小为一半，即他们的宽长比必须为反相器中的NMOS 的宽长比增加一倍，由此得到(W/L)VT3,VT4=2(W/L)N 。 因为考虑到二输入与非门的输入端IN A 和IN B 只要有一个为低电平，与非门输出就为高电平的实际情况，为保证在这种情况下仍能获得所需的上升时间，要求VT 1和VT 2的宽长比与反相其中的PMOS 相同，即(W/L)VT1,VT2=(W/L)P 。至此，根据得到的等效反向器的晶体管尺寸，就可以直接获得与非门中各晶体管的尺寸。 如下图所示为t PHL 和t PLH ，分别为从高到低和从低到高的传输延时，通过反相器的输入和输出电压波形如图所示。给其一个阶跃输入，并在电压值50%这一点测量传输延迟时间，为了使延迟时间的计算简单，假设反相器可以等效成一个有效的导通电阻R eff ，所驱动的负载电容是C L 。 图2 反相器尺寸确定中的简单时序模型 对于上升和下降的情况，50%的电都发生在： L eff C R 69.0=τ 这两个Reff 的值分别定义成上拉和下拉情况的平均导通电阻。如果测量t PHL 和t PLH ，可以提取相等的导通电阻。 由于不知道确定的t PHL 和t PLH ，所以与非门中的NMOS 宽长比取L-Edit 软件中设计规则文件MOSIS/ORBIT 2.0U SCNA Design Rules 的最小宽长比及最小长度值。 3.分析电路性质 根据数字电路知识可得二输入与非门输出AB F =。使用W-Edit 对电路进行仿真后得到的结果如图4和图5所示。

rlc串联电路频率特性实验报告

竭诚为您提供优质文档/双击可除rlc串联电路频率特性实验报告 篇一：RLc串联电路的幅频特性与谐振现象实验报告 _-_4(1) 《电路原理》 实验报告 实验时间：20XX/5/17 一、实验名称RLc串联电路的幅频特性与谐振现象二、实验目的 1．测定R、L、c串联谐振电路的频率特性曲线。 2．观察串联谐振现象，了解电路参数对谐振特性的影响。1．R、L、c串联电路(图4-1)的阻抗是电源频率的函数，即： Z?R?j(?L? 1 )?Zej??c 三、实验原理 当?L?

1 时，电路呈现电阻性，us一定时，电流达最大，这种现象称为串?c 联谐振，谐振时的频率称为谐振频率，也称电路的固有频率。 即 ?0? 1Lc 或f0? 12?Lc R无关。 图4-1 2．电路处于谐振状态时的特征： ①复阻抗Z达最小，电路呈现电阻性，电流与输入电压同相。 ②电感电压与电容电压数值相等，相位相反。此时电感电压(或电容电压)为电源电压的Q倍，Q称为品质因数，即Q? uLuc?0L11 ????ususR?0cRR L c

在L和c为定值时，Q值仅由回路电阻R的大小来决定。 ③在激励电压有效值不变时，回路中的电流达最大值，即： I?I0? us R 3．串联谐振电路的频率特性： ①回路的电流与电源角频率的关系称为电流的幅频特性，表明其关系的图 形称为串联谐振曲线。电流与角频率的关系为： I(?)? us 1?? R2??L?? ?c?? 2 ? us ???0? ?R?Q2?????? ?0? 2 ?

I0 ???0? ?1?Q2?????? ?0? 2 当L、c一定时，改变回路的电阻R值，即可得到不同Q 值下的电流的幅频 特性曲线(图4-2) 图4-2 有时为了方便，常以 ?I 为横坐标，为纵坐标画电流的幅频特性曲线(这称?0I0 I 下降越厉害，电路的选择性就越好。I0 为通用幅频特性)，图4-3画出了不同Q值下的通用幅频特性曲线。回路的品质因数Q越大，在一定的频率偏移下，为了衡量谐振电路对不同频率的选择能力引进通频带概念，把通用幅频特性的幅值从峰值1下降到0.707时所对应的上、下频率之间的宽度称为通频带(以bw表示)即：bw? ?2?1 ??0?0

《数字电路课程设计》

实验三旋转灯光电路与追逐闪光灯电路 一、实验目的 1．熟悉集成电路CD4029、CD4017、74LS138的逻辑功能。 2．学会用74LS04、CD4029、74LS138组装旋转灯光电路。 3. 学会用CD4069、CD4017组装追逐闪光灯电路。 二、实验电路与原理 1．旋转灯光电路： 图3-1 旋转灯光电路 将16只发光二极管排成一个圆形图案，按照顺序每次点亮一只发光二极管，形成旋转灯光。实现旋转灯光的电路如图3-1所示，图中IC1、R1、C1组成时钟脉冲发生器。IC2为16进制计数器，输出为4位二进制数，在每一个时钟脉冲作用下输出的二进制数加“1”。计数器计满后自动回“0”，重新开始计数，如此不断重复。 输入数据的低三位同时接到两个译码器的数据输入端，但是否能有译码器输出取决于使能端的状态。输入数据的第四位“D”接到IC3的低有效使能端G2和IC4的高有效使能端G1，当4位二进制数的高位D为“0”时，IC4的G1为“0”，IC4的使能端无效，IC4无译码输出，而IC3的G2为“0”，IC3使能端全部有效，低3位的CBA数据由IC3译码，输出D＝0时的8个输出，即低8位输出（Y0～Y7）。当D为“1”时IC3的使能端处于无效状态，IC3无译码输出；IC4的使能端有效，低3位CBA数据由IC4译码，输出D＝1时的8个输出，即高8位输出（Y8～Y15）。 由于输入二进制数不断加“1”，被点亮的发光二极管也不断地改变位置，形成灯光地“移动”。改变振荡器的振荡频率，就能改变灯光的“移动速度”。

注意：74LS138驱动灌电流的能力为8mA，只能直接驱动工作电流为5mA的超高亮发光二极管。若需驱动其他发光二极管或其他显示器件则需要增加驱动电路。 2. 追逐闪光灯电路 图 3-2 追 逐 闪 光 灯 电 路 （ 1） ． CD 401 7 的 管 脚功能 CD4017集成电路是十进制计数／时序译码器，又称十进制计数／脉冲分频器。它是4000系列CMOS数字集成电路中应用最广泛的电路之一，其结构简单，造价低廉，性能稳定可靠，工艺成熟，使用方便。它与时基集成电路555一样，深受广大电子科技工作者和电子爱好者的喜爱。目前世界各大通用数字集成电路厂家都生产40171C，在国外的产品典型型号为CD4017，在我国，早期产品的型号为C217、C187、CC4017等。 （2）CD4017C管脚功能 CMOSCD40171C采用标准的双列直插式16脚塑封，它的引脚排列如图3-3(a)所示。 CC4017是国标型号，它与国外同类产品CD4017在逻辑功能、引出端和电参数等方面完全相同，可以直接互换。本书均以CD40171C为例进行介绍，其引脚功能如下： ①脚(Y5)，第5输出端；②脚(Y1)，第1输出端，⑧脚(Yo)，第0输出端，电路清零 时，该端为高电平，④脚(Y2)，第2输出端；⑤脚(Y6)，第6输出端；⑥脚(Y7)，第7输出端；⑦脚(Y3)，第3输出端；⑧脚(Vss)，电源负端；⑨脚(Y8)，第8输出端，⑩脚(Y4)，第4输出端；11脚(Y9)，第9输出端，12脚(Qco)，级联进位输出端，每输入10个时钟脉冲，就可得一个进位输出脉冲，因此进位输出信号可作为下一级计数器的时钟信号。13脚(EN)，时钟输入端，脉冲下降沿有效；14脚(CP)，时钟输入

直流伺服电机实验报告

直流电机的特性测试 一、实验要求 在实验台上测试直流电机机械特性、工作特性、调速特性（空载）和动态特性，其中测试机械特性时分别测试电压、电流、转速和扭矩四个参数，根据测试结果拟合转速—转矩特性（机械特性），并以X 轴为电流，拟合电流—电压特性、电流—转速特性、电流—转矩特性，绘制电机输入功率、输出功率和效率曲线，即绘制电机综合特性曲线。然后在空载情况下测试电机的调速特性，即最低稳定转速和额定电压下的最高转速，即调速特性；最后测试不同负载和不同转速阶跃下电机的动态特性。 二、实验原理 1、直流电机的机械特性 直流电机在稳态运行下，有下列方程式： 电枢电动势 e E C n =Φ （1-1） 电磁转矩 e m T C I =Φ （1-2） 电压平衡方程 U E I R =+ （1-3） 联立求解上述方程式，可以得到以下方程： 2e e e m U R n T C C C = -ΦΦ （1-4） 式中 R ——电枢回路总电阻 Φ——励磁磁通 e C ——电动势常数 m C ——转矩常数 U ——电枢电压 e T ——电磁转矩 n ——电机转速

在式（1-4）中，当输入电枢电压U 保持不变时，电机的转速n 随电磁转矩e T 变化而变化的规律，称为直流电机的机械特性。 2、直流电机的工作特性 因为直流电机的励磁恒定，由式（1-2）知，电枢电流正比于电磁转矩。另外，将式（1-2）代入式（1-4）后得到以下方程： e e U R n I C C = -ΦΦ （1-5） 由上式知，当输入电枢电压一定时，转速是随电枢电流的变化而线性变化的。 3、直流电机的调速特性 直流电机的调速方法有三种：调节电枢电压、调节励磁磁通和改变电枢附加 电阻。 本实验采取调节电枢电压的方法来实现直流电机的调速。当电磁转矩一定 时，电机的稳态转速会随电枢电压的变化而线性变化，如式（1-4）中所示。 4、直流电机的动态特性 直流电机的启动存在一个过渡过程，在此过程中，电机的转速、电流及转矩 等物理量随时间变化的规律，叫做直流电机的动态特性。本实验主要测量的是转速随时间的变化规律，如下式所示： s m dn n n T dt =- （1-6） 其中，s n ——稳态转速 m T ——机械时间常数 本实验中，要求测试在不同负载和不同输入电枢电压（阶跃信号）下电机的 动态特性。 5、传感器类型 本实验中，测量电机转速使用的是角位移传感器中的光电编码器；测量电磁 转矩使用的是扭矩传感器。

串联谐振电路实验报告

实验名称：串联谐振电路 一、实验目的 1、加深对串联谐振电路条件及特性的理解。 2、掌握谐振频率的测量方法。 3、理解电路品质因数Q和通频带的物理意义及其测量方法。 4、测定RLC串联谐振电路的频率特性曲线。 5、深刻理解和掌握串联谐振的意义及作用。 6、掌握电路板的焊接技术及信号发生器、交流毫伏表等仪表的使用方法。 7、掌握Multisim软件中的Function Generator、Voltmeter、Bode Plotter等仪表的使用 方法以及AC Analysis等SPICE的仿真分析方法。 8、掌握Origin软件的使用方法。 二、实验设备及器材 1、计算机一台。 2、通用电路板一块。 3、低频信号发生器一台。 4、双踪示波器一台。 5、交流毫伏表一只。 6、万用表一只。 7、可变电阻一只。 8、电阻、电感、电容若干（电阻100Ω，电感10mH、4.7mH，电容100nF）。 三、实验内容 1、Multisim仿真 1）、创建图示电路图 2）、分别用Multisim软件（AC仿真、波特表、交流电压表均可）测量串联谐振

电路的谐振曲线、谐振频率、-3dB带宽。 UR谐振曲线 谐振频率7.3kHz -3dB带宽32.318kHz 3）、电阻R1=1K时，用Multisim软件仿真串联谐振电路的谐振曲线，观测R对Q R增大导致Q减小。 4)、利用谐振特点设计选频网络，在串联谐振电路上输入频率为3.5kHz、占空比为30%、脉冲幅度为5V的方波电压信号，测试输入输出（电阻上电压）的频谱。 输入信号

输出信号 2、 测量元件值，计算电路谐振频率和品质因数Q 的理论值。 R1=98Ω RL=34.2Ω L1=4.2mH C1=95.1nF C L R R L U U U U Q S C S L 1 )()(000==== ωωω=1.59 3、 在电路板上焊接基本串联谐振电路，信号电压有效值设置为1V 。 4、 用两种不同的方法测量电路的f0值。 UR 读数最大法：f0=7.7kHz 时，UR 有最大值 X-Y 模式下测量：f0=7.55kHz. 5、 测试电路板上串联谐振电路的谐振曲线、谐振频率、-3dB 。 7、

数电课程设计题目汇总..

数电课程设计题目选 一、设计并制作一数字式温度计 〖基本要求〗采用电桥法，利用PT~100热电阻对0~200℃测温范围进行测量并送LED 数码管显示，要求测量分辨率为0.1℃,数据测量间隔时间为5秒。 〖提高要求〗1)针对不同的铂热电阻讨论不同的温度信号测量办法 2)利用电路对测温电路进行非线性校正，提高测温精度(电路非线性校正和EPROM 查表法非线性校正两种方法) 3)讨论误差的形成因素和减少误差的措施 4)进行简单的温度开关控制 〖参考原理框图〗系统参考原理框图如下： 〖主要参考元器件〗 MCl4433(1)，LM324(1)，七段数码管(4)，CD4511(1),MC1413(1),铂热电阻使用普通 精密电位器代替。 二、十二小时电子钟 〖基本要求〗利用基本数字电路制作小时电子钟，要求显示时分秒；并能实现校时和校分的功能。 〖提高要求〗1)针对影响电子钟走时精度的因素提出改进方案 2)增加日期显示 3)实现倒计时功能 4)整点报时(非语音报时) 5)定时功能 〖参考原理框图〗： 〖主要参考元器件〗：CD4060，74LS74，74LS161，74LS248 电桥电路 供电电路 时钟电路 放大电路 A/D 转换 显示电路 时校 分校 秒校 24进制时计数器 单次或连续的脉冲 60进制分计数器 分频器 60进制秒计数器 译码电路 晶体振荡器 显示电路 译码电路 显示电路 显示电路 译码电路

三、电平感觉检测仪 〖基本要求〗：采用光电式摇晃传感器，其检测范围为±90℃，每摇晃一度传感器就输出一个脉冲信号给计数单元，在给定时间内测量到的脉冲数目就能表明该人的电平感觉，测试时采用头戴式传感器、闭上双目，单脚立地：保持静止，开始测试。定时时间为1分钟 〖提高要求〗 〖参考原理、框图〗： 〖主要参考元器件〗CD4060，555，74LS74 四、便携式快速心律计 基本要求〗利用数字电路制作一便携式快速心律计，用于在较短时间内测量脉搏跳动速率：并使用LED 显示。 〖提高要求〗1）提高测量精度的方法 2)设计能比较准确测量1S 内心跳的电路 〖参考原理框图〗 〖主要参考元器件〗CD4060，4528，4518；4511，14526 五、数字式定时开关 〖基本要求〗设计并制作一数字式定时开关，此开关采用BCD 拨盘预置开关时间，其最大定时时间为9秒，计数时采用倒计时的方式并通过一位LED 数码管显示。此开关预置时间以后通过另一按钮控 制并进行倒计时，当时间显示为0时，开关发出开关信号，输出端呈现高电平，开关处于开态，再按按钮时，倒计时又开始。计时时间到驱动扬声器报警。 〖提高要求〗 l)输出部分加远距离(100m)继电器进行控制 2）延长定时时间 3)探讨提高定时精度的方法 〖参考原理框图〗 外部操作开关 〖主要参考元器〗：CC4511,CC14522,CD4060 传感器 基准时间产生电路 倍频器 放大与整形 控制电路 计数译码 显 示电 路 秒脉冲发生器 计时器 译码显示 控制电路 报警电路

串联电路实验报告

串联电路实验报告 篇一：实验报告：组成串联电路和并联电路a 连接串联电路和并联电路 一、实验目的：掌握_____________、______________的连接方式。 二、实验器材： __________、__________、__________、__________、___________。 三、步骤： （一）.组成串联电路 1.按图1-1的电路图，先用铅笔将图1-2中的电路元件，按电路图中的顺序连成实物电路图(要求元件位置不动，并且导线不能交叉)。在连接实物电路过程中，开关是 2.经电路连接无误后，闭合和断开结果填入表格中。 3.把开关改接到L1和L2之间，再改接到L2和电池负极间，观察开关控制两只灯泡的情况。将观察结果填入表格中。 （二）组成并联电路 1、在图方框中画出由两只灯泡L1、L2组成的并联电路。要求三个开关中的开关S控制干 路，开关S1和S2分别控制两个支路，并按电路图连接实物及实物图。 2、经检查电路连接无误后，把

3、闭合S1和S2，断开与闭合干路中的开关S，观察它控制哪个灯泡？将观察结果填入表 格中。 4、闭合S和S2，断开与闭合支路中的开关S1，观察它控制哪个灯泡？将观察结果填入表 格中。 5、闭合S和S1，断开与闭合支路开关S2，观察它控制哪个灯泡？将观察结果填入表格中。 （三）实验结论 串联电路：在串联电路里只有条电流路径；用电器）工作，它们之间（选填“会”或“不会”）相互影响；开关控制_____ ____用电器;如果开关的位置改变了,开关的控制作用_________. 并联电路：在并联电路里有条电流路径；用电器）工作，它们之间（选填“会”或“不会”）相互影响；干路开关控制_________用电器，支路开关控制_________用电器（四）、结束实验，整理仪器，把器材分类放好，依次推出实验室。 电学实验规则： 1.实验开始时：首先要依据实验要求，能正确地画出电路图。 2.选择器材时：要依据画出（含“给出”）的电路图，

直流伺服电动机实验报告1

淄博职业技术学院控制电机实验报告XX学院___年级 XX班姓名________学号_________同组人__________ 实验日期________年_____月____日温度________ 湿度________ 实验一直流伺服电动机电枢电阻的测量 一、实验目的 1、通过实验测出直流伺服电动机的参数ra、Ke、KT。 2、掌握直流伺服电动机的机械特性 二、实验项目 1、测直流伺服电动机的电枢电阻。 三、实验方法 1、实验设备： 2、用伏安法测直流伺服电动机电枢的直流电阻 （1）用伏安法测直流伺服电动机电枢的直流电阻

按图1接线，电阻选用2.2K 100W 的变阻器。电流表的量程选用2A ，电源选用直流电机专用电源上的电枢电源。 图.1 测电枢绕组直流电阻接线图 (2) 经检查无误后接通电枢电源，并调至220V ，合上开关S ，调节R 使电枢电流达到0.2A ，迅速测取电机电枢两端电压U 和电流I ，再将电机轴分别旋转三分之一周和三分之二周。同样测取U 、I ，记录于表1-1中，取三次的平均值作为实际冷态电阻。 (3) 计算基准工作温度时的电枢电阻 由实验直接测得电枢绕组电阻值，此值为实际冷态电阻值，冷态温度为室温，按下式换算到基准工作温度时的电枢绕组电阻值。 a ref a aref R R θθ++=235235

式中： Raref ——换算到基准工作温度时电枢绕组电阻，（Ω） Ra ——电枢绕组的实际冷态电阻，（Ω） θref——基准工作温度，对于E 级绝缘为75℃ θa——实际冷态时电枢绕组温度，（℃） 四、实验报告 1、由实验数据求得电机参数：R aref 、K e 、K T R aref ——直流伺服电动机的电枢电阻 ——电势常数 ——转矩常数 五、实验心得 通过本次试验加深了对直流伺服电动机的理解， 六、思考题 1、若直流伺服电动机正（反）转速有差别，试分析其原因？ （1）“零飘”，零点不是绝对零点，要调节零飘点，接近于0位置，正反转就基本一致了 （2）因为可控硅制造工艺和参数问题，实际上反转跟正传的电流环并不一致 e T aN e K K n U K π 300 = =

集成电路课程设计(CMOS二输入及门)

） 课程设计任务书 学生姓名：王伟专业班级：电子1001班 指导教师：刘金根工作单位：信息工程学院题目: 基于CMOS的二输入与门电路 初始条件： 计算机、Cadence软件、L-Edit软件 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求） & 1、课程设计工作量：2周 2、技术要求： （1）学习Cadence IC软件和L-Edit软件。 （2）设计一个基于CMOS的二输入的与门电路。 （3）利用Cadence和L-Edit软件对该电路进行系统设计、电路设计和版图设计，并进行相应的设计、模拟和仿真工作。 3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。 时间安排： 布置课程设计任务、选题；讲解课程设计具体实施计划与课程设计报告格式的要求；课程设计答疑事项。 | 学习Cadence IC和L-Edit软件，查阅相关资料，复习所设计内容的基本理论知识。 对二输入与门电路进行设计仿真工作，完成课设报告的撰写。 提交课程设计报告，进行答辩。 指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日

目录 # 摘要 (2) 绪论…....………………………………………….………………….. ..3 一、设计要求 (4) 二、设计原理 (4) 三、设计思路 (4) 3.1、非门电路 (4) 3.2、二输入与非门电路 (6) 、二输入与门电路 (8) } 四、二输入与门电路设计 (9) 4.1、原理图设计 (9) 4.2、仿真分析 (10) 4.3、生成网络表 (13) 五、版图设计........................ (20) 、PMOS管版图设计 (20) 、NMOS管版图设计 (22) 、与门版图设计 (23)

大学物理实验报告系列之RLC电路的谐振

【实验名称】 RLC 电路的谐振 【实验目的】 1、研究和测量RLC 串、并联电路的幅频特性； 2、掌握幅频特性的测量方法； 3、进一步理解回路Q 值的物理意义。 【实验仪器】 音频信号发生器、交流毫伏表、标准电阻箱、标准电感、标准电容箱。 【实验原理】 一、RLC 串联电路 1．回路中的电流与频率的关系（幅频特性） RLC 交流回路中阻抗Z 的大小为： () 2 2 '1??? ? ? -++= ωωC L R R Z （32-1） ???? ? ??????? +-=R R C L arctg '1ωω? （32-3） 回路中电流I 为： )1()'(2ω ωC L R R U Z U I - ++== （32-4） 当01 =- ω ωC L 时， = 0，电流I 最大。 令即振频率并称为谐振角频率与谐的角频率与频率分别表示与,,000=?ωf ： LC f LC πω21100= = （32-5） 如果取横坐标为ω，纵坐标为I ，可得图32-2所示电流频率特性曲线。 2．串联谐振电路的品质因数Q C R R L Q 2)'(+= （32-7） QU U U C L == （32-8） Q 称为串联谐振电路的品质因数。当Q >>1时，U L 和U C 都远大于信号源输出电 压，这种现象称为LRC 串联电路的电压谐振。 Q 的第一个意义是：电压谐振时，纯电感和理想电容器两端电压均为信号源电 压的Q 倍。 1 20 1 20f f f Q -= -= ωωω （32-12） 显然(f 2-f 1)越小，曲线就越尖锐。 Q 的第二个意义是：它标志曲线尖锐程度，即电路对频率的选择性，称 f （= f 0 / Q ）为通频带宽度。 3．Q 值的测量法

CMOS模拟集成电路课程设计

电子科学与技术系 课程设计 中文题目：CMOS二输入与非门的设计 英文题目: The design of CMOS two input NAND gate 姓名：张德龙 学号： 1207010128 专业名称：电子科学与技术 指导教师：宋明歆 2015年7月4日

CMOS二输入与非门的设计 张德龙哈尔滨理工大学电子科学与技术系 [内容摘要]随着微电子技术的快速发展，人们生活水平不断提高，使得科学技术已融入到社会生活中每一个方面。而对于现代信息产业和信息社会的基础来讲，集成电路是改造和提升传统产业的核心技术。随着全球信息化、网络化和知识经济浪潮的到来，集成电路产业的地位越来越重要，它已成为事关国民经济、国防建设、人民生活和信息安全的基础性、战略性产业。 集成电路有两种。一种是模拟集成电路。另一种是数字集成电路。本次课程设计将要运用S-Edit、L-edit、以及T-spice等工具设计出CMOS二输入与非门电路并生成spice文件再画出电路版图。 [关键词]CMOS二输入与非门电路设计仿真

目录 1.概述 (1) 2.CMOS二输入与非门的设计准备工作 (1) 2-1 .CMOS二输入与非门的基本构成电路 (1) 2-2.计算相关参数 (2) 2-3.电路spice文件 (3) 2-4.分析电路性质 (3) 3、使用L-Edit绘制基本CMOS二输入与非门版图 (4) 3-1.CMOS二输入与非门设计的规则与布局布线 (4) 3-2.CMOS二输入与非门的版图绘制与实现 (5) 4、总结 (6) 5、参考文献 (6)

1．概述 本次课程设计将使用S-Edit画出CMOS二输入与非门电路的电路图，并用T-spice生成电路文件，然后经过一系列添加操作进行仿真模拟，计算相关参数、分析电路性质，在W-edit中使电路仿真图像，最后将电路图绘制电路版图进行对比并且做出总结。 2.CMOS二输入与非门的设计准备工作 2-1 .CMOS二输入与非门的基本构成电路 使用S-Edit绘制的CMOS与非门电路如图1。 图1 基本的CMOS二输入与非门电路 1

串联谐振电路实验报告

串联谐振电路 学号： 1028401083 姓名：赵静怡 一、实验目的 1、加深对串联谐振电路条件及特性的理解 2、掌握谐振频率的测量方法 3、理解电路品质因数Q和通频带的物理意义及其测量方法 4、测量RLC串联谐振电路的频率特性曲线 5、深刻理解和掌握串联谐振的意义及作用 6、掌握电路板的焊接技术以及信号发生器、交流毫伏表等仪表 的使用 7、掌握Multisim软件中的Functionn Generator 、 Voltmeter 、Bode Plotter等仪表的使用以AC Analysis 等SPICE仿真分析方法 8、用Origin绘图软件绘图 二、实验原理 RLC串联电路如图2.6.1所示，改变电路参数L、C或电源频率时，都可以是电路发生谐振。 2.6.1 RLC谐振串联电路

1、谐振频率：f 0=LC π21 ，谐振频率仅与元件L 、C 的数值有关，而与电阻R 和激励电源的角频率w 无关 2、电路的品质因素Q 和通频带B 电路发生谐振是，电感上的电压（或电容上的电压）与激励电压之比称为电路的品质因素Q ，即C L R Q 1 = 定义回路电流下降到峰值在0.707时所对应的频率为截止频率，介于两截止频率间的频率范围为通带，即Q fo B = 3、谐振曲线 电路中电压与电流随频率变化的特性称频率特性，他们随频率变化的曲线称频率特性曲线，也称谐振曲线 4、实验仪器： （1） 计算机 （2） 通路电路板一块 （3） 低频信号发生器一台 （4） 交流毫伏表一台 （5） 双踪示波器一台 （6） 万用表一只 （7） 可变电阻 （8） 电阻、电感、电容若干（电阻100Ω，电感10mH 、4.7 mH ，电容100nF ）

交流伺服电机试验报告

实验五交流伺服电机实验一、实验设备及仪器 被测电机铭牌参数： P N=25W, U N=220V, I N=0.55A,μN=2700rpm 使用设备规格(编号)： 1．MEL系列电机系统教学实验台主控制屏（MEL-I、MEL-IIA、B）；2．电机导轨及测功机、转速转矩测量（MEL-13）； 3．交流伺服电动机M13； 4．三相可调电阻90Ω（MEL-04）； 5．三相可调电阻900Ω（MEL-03）； 6．隔离变压器和三相调压器（试验台右下角） 二．实验目的 1．掌握用实验方法配圆磁场。 2．掌握交流伺服电动机机械特性及调节特性的测量方法。

三．实验项目 1．观察伺服电动机有无“自转”现象。 2．测定交流伺服电动机采用幅值控制时的机械特性和调节特性。 三相调压器输出的线电压U uw经过开关S（MEL—05）接交流伺服电机的控制绕组。 G为测功机，通过航空插座与MEL—13相连。 1．观察交流伺服电动机有无“自转”现象 测功机和交流伺服电机暂不联接（联轴器脱开），调压器旋钮逆时针调到底，使输出位于最小位置。合上开关S。 接通交流电源，调节三相调压器，使输出电压增加，此时电机应启动运转，继续升高电压直到控制绕组U c=127V。 待电机空载运行稳定后，打开开关S，观察电机有无“自转”现象。 将控制电压相位改变180°电角度，观察电动机转向有无改变。 没有自转现象。 2．测定交流伺服电动机采用幅值控制时的机械特性和调节特性 （1）测定交流伺服电动机a=1（即U c=U N=220V）时的机械特性 把测功机和交流伺服电动机同轴联接，调节三相调压器，使U c=U cn=220V，保持U f、U c电

谐振电路实验报告

rlc串联谐振电路的实验研究 一、摘要： 从rlc 串联谐振电路的方程分析出发，推导了电路在谐振状态下的谐振频率、品质因 数和输入阻抗，并且基于multisim仿真软件创建rlc 串联谐振电路，利用其虚拟仪表和 仿真分析，分别用测量及仿真分析的方法验证它的理论根据。其结果表明了仿真与理论分析 的一致性，为仿真分析在电子电路设计中的运用提供了一种可行的研究方法。 二、关键词：rlc；串联；谐振电路；三、引言 谐振现象是正弦稳态电路的一种特定的工作状态。通常，谐振电路由电容、电感和电阻 组成，按照其原件的连接形式可分为串联谐振电路、并联谐振电路和耦合谐振电路等。 由于谐振电路具有良好的选择性，在通信与电子技术中得到了广泛的应用。比如，串联 谐振时电感电压或电容电压大于激励电压的现象，在无线电通信技术领域获得了有效的应用， 例如当无线电广播或电视接收机调谐在某个频率或频带上时，就可使该频率或频带内的信号 特别增强，而把其他频率或频带内的信号滤去，这种性能即称为谐振电路的选择性。所以研 究串联谐振有重要的意义。 在含有电感l 、电容c 和电阻r 的串联谐振电路中，需要研究在不同频率正弦激励下 响应随频率变化的情况，即频率特性。multisim 仿真软件可以实现原理图的捕获、电路分 析、电路仿真、仿真仪器测试等方面的应用，其数量众多的元件数据库、标准化仿真仪器、 直观界面、简洁明了的操作、强大的分析测试、可信的测试结果都为众多的电子工程设计人 员提供了一种可靠的分析方法，同时也缩短了产品的研发时间。 四、正文 （1）实验目的： 1.加深对串联谐振电路条件及特性的理解。 2.掌握谐振频率的测量方法。 3.理解电路品质因数的物理意义和其测定方法。 4.测定rlc串联谐振电路的频率特性曲线。 (2)实验原理： rlc串联电路如图所示，改变电路参数l、c或电源频率时，都可能使电路发生谐振。 该电路的阻抗是电源角频率ω的函数：z=r+j(ωl-1/ωc) 当ωl-1/ωc=0时，电路中的电流与激励电压同相，电路处于谐振状态。谐振角频率ω 0 =1/lc ，谐振频率f0=1/2π lc 。 谐振频率仅与原件l、c的数值有关，而与电阻r和激励电源的角频率ω无关，当ω< ω0时，电路呈容性，阻抗角φ<0；当ω>ω0时，电路呈感性，阻抗角φ>0。 1、电路处于谐振状态时的特性。 （1）、回路阻抗z0=r,| z0|为最小值，整个回路相当于一个纯电阻电路。（2）、回路 电流i0的数值最大，i0=us/r。（3）、电阻上的电压ur的数值最大，ur =us。 （4）、电感上的电压ul与电容上的电压uc数值相等，相位相差180°，ul=uc=qus。 2、电路的品质因数q 电路发生谐振时，电感上的电压（或电容上的电压）与激励电压之比称为电路的品质因 数q，即： q=ul（ω0）/ us= uc（ω0）/ us=ω0l/r=1/r*l/c （3）谐振曲线。 电路中电压与电流随频率变化的特性称频率特性，它们随频率变化的曲线称频率特性曲 线，也称谐振曲线。 在us、r、l、c固定的条件下，有

数字集成电路课程设计74hc138

目录 1．目的与任务 (1) 2.教学内容基要求 (1) 3.设计的方法与计算分析 (1) 3.1 74H C138芯片简介 (1) 3.2 电路设计 (3) 3.3功耗与延时计算 (6) 4.电路模拟 (14) 4.1直流分析 (15) 4.2 瞬态分析 (17) 4.3功耗分析 (19) 5.版图设计 (19) 5.1 输入级的设计 (19) 5.2 内部反相器的设计 (19) 5.3输入和输出缓冲门的设计 (22) 5.4内部逻辑门的设计 (23) 5.5输出级的设计 (24) 5.6连接成总电路图 (24) 5.3版图检查 (24) 6.总图的整理 (26) 7.经验与体会 (26) 8.参考文献 (26) 附录 A 电路原理图总图 (28) 附录B总电路版图 (29)

集成 1. 目的与任务 本课程设计是《集成电路分析与设计基础》的实践课程，其主要目的是使学生在熟悉集成电路制造技术、半导体器件原理和集成电路分析与设计基础上，训练综合运用已掌握的知识，利用相关软件，初步熟悉和掌握集成电路芯片系统设计→电路设计及模拟→版图设计→版图验证等正向设计方法。 2. 教学内容基本要求 2.1课程设计题目及要求 器件名称：3-8译码器的74HC138芯片 要求电路性能指标： ⑴可驱动10个LSTTL 电路（相当于15pF 电容负载）； ⑵输出高电平时，OH I ≤20uA, min ,OH V =4.4V; ⑶输出低电平时， OL I ≤4mA ， man OL V , =0.4V ⑷输出级充放电时间r t = f t ， pd t ＜25ns ； ⑸工作电源5V ，常温工作，工作频率work f =30MHZ ，总功耗 max P =15mW 。 2.2课程设计的内容 1. 功能分析及逻辑设计； 2. 电路设计及器件参数计算； 3. 估算功耗与延时； 4. 电路模拟与仿真； 5. 版图设计； 6. 版图检查：DRC 与LVS ； 7. 后仿真(选做)； 8. 版图数据提交。 2.3课程设计的要求与数据 1. 独立完成设计74HC138芯片的全过程； 2. 设计时使用的工艺及设计规则： MOSIS:mhp_ns5； 3. 根据所用的工艺，选取合理的模型库； 4. 选用以lambda(λ)为单位的设计规则； 3. 设计的方法与计算分析 3.1 74HC138芯片简介

数字电子技术课程设计指导书_第二版)

数字电子技术课程设计指导书 第二版 物理与光电工程学院 电工电子部 陈元电编著 2008-10-5

一、数字电子技术课程设计的目的与意义 电子技术是一门实践性很强的课程，加强工程训练，特别是技能的培养，对于培养工程人员的素质和能力具有十分重要的作用。在电子信息类本科教学中，电子技术课程设计是一个重要的实践环节，它包括选择课题、电子电路设计、组装、调试和编写总结报告等实践内容。通过课程设计要实现以下两个目标：第一，让学生初步掌握电子线路的试验、设计方法。即学生根据设计要求和性能参数，查阅文献资料，收集、分析类似电路的性能，并通过组装调试等实践活动，使电路达到性能指标；第二，课程设计为后续的毕业设计打好基础。毕业设计是系统的工程设计实践，而课程设计的着眼点是让学生开始从理论学习的轨道上逐渐引向实际运用，从已学过的定性分析、定量计算的方法，逐步掌握工程设计的步骤和方法，了解科学实验的程序和实施方法，同时，课程设计报告的书写，为今后从事技术工作撰写科技报告和技术资料打下基础。 二、数字电子技术课程设计的方法和步骤 设计一个电子电路系统时，首先必须明确系统的设计任务，根据任务进行方案选择，然后对方案中的各部分进行单元的设计、参数计算和器件选择，最后将各部分连接在一起，画出一个符合设计要求的完整系统电路图。 1、设计任务分析 对系统的设计任务进行具体分析，充分了解系统的性能、指标内容及要求，以便明确系统应完成的任务。 2、方案论证 这一步的工作要求是把系统的任务分配给若干个单元电路，并画出一个能表示各单元功能的整机原理框图。 方案选择的重要任务是根据掌握的知识和资料，针对系统提出的任务、要求和条件，完成系统的功能设计。在这个过程中要用于探索，勇于创新，力争做到设计方案合理、可靠、经济、功能齐全、技术先进，并且对方案要不断进行可行性和优缺点的分析，最后设计出一个完整框图。框图必须正确反映系统应完成的任务和各组成部分功能，清楚表示系统的基本组成和相互关系。 3、方案实现 1）单元电路设计 单元电路是整机的一部分，只有把各单元电路设计好才能提高整体设计水平。每个单元电路设计前都需明确本单元电路的任务，详细拟订出单元电路的性能指标，与前后级之间的关系，分析电路的组成形式。具体设计时，可以模仿成熟的先进电路，也可以进行创新或改进，但都必须保证性能要求。而且，不仅单元电路本身要设计合理，各单元电路间也要相互配合，注意各部分的输入信号、输出信号和控制信号的关系。 2）参数计算 为保证单元电路达到功能指标要求，就需要用电子技术知识对参数进行计算。例如，放大电路中各阻值、放大倍数的计算；振荡器中电阻、电容、振荡频率等参数的计算。只有很好地理解电路的工作原理，正确利用计算公式，计算的参数才能满足设计要求。 3）器件选择 阻容元件的选择：电阻和电容种类很多，正确选择电阻和电容是很重要的。不同的 电路对电阻和电容性能要求也不同，有些电路对电容的漏电要求很严，还有些电路对电阻、电容的性能和容量要求很高。例如滤波电路中常用大容量铝电解电容，为滤掉高频通常还需并联小容量瓷片电容。设计时要根据电路的要求选择性能和参数合适的阻容元件，并要注意功耗、容量、

RLC串联谐振电路的实验报告

RLC串联谐振电路的实验报告 （1）实验目的： 1.加深对串联谐振电路条件及特性的理解。 2.掌握谐振频率的测量方法。 3.测定RLC串联谐振电路的频率特性曲线。 (2)实验原理： RLC串联电路如图所示，改变电路参数L、C或电源频率时，都可能使电路发生谐振。该电路的阻抗是电源角频率ω的函数：Z=R+j(ωL-1/ωC)当ωL-1/ωC=0时，电路中的电流与激励电压同相，电路处于谐振状态。谐振角频率ω0 =1/LC，谐振频率f =1/2πLC。谐振频率仅与原件L、C的数值有关，而与电阻R 和激励电源的角频率ω无关，当ω<ω 0时，电路呈容性，阻抗角φ<0；当ω>ω 时，电路呈感性，阻抗角φ>0。 1、电路处于谐振状态时的特性。 （1）、回路阻抗Z 0=R,| Z |为最小值，整个回路相当于一个纯电阻电路。 （2）、回路电流I 0的数值最大，I =U S /R。 （3）、电阻上的电压U R 的数值最大，U R =U S 。 （4）、电感上的电压U L 与电容上的电压U C 数值相等，相位相差180°，U L =U C =QU S 。 2、电路的品质因数Q 电路发生谐振时，电感上的电压（或电容上的电压）与激励电压之比称为电路的品质因数Q，即： Q=U L （ω ）/ U S = U C （ω ）/ U S =ω L/R=1/R* （3）谐振曲线。 电路中电压与电流随频率变化的特性称频率特性，它们随频率变化的曲线称频率特性曲线，也称谐振曲线。 在U S 、R、L、C固定的条件下，有

I=U S / U R =RI=RU S / U C =I/ωC=U S /ωC U L =ωLI=ωLU S / 改变电源角频率ω，可得到响应电压随电源角频率ω变化的谐振曲线，回路 电流与电阻电压成正比。从图中可以看到，U R 的最大值在谐振角频率ω 处，此 时，U L =U C =QU S 。U C 的最大值在ω<ω 处，U L 的最大值在ω>ω 处。 图表示经过归一化处理后不同Q值时的电流频率特性曲线。从图中（Q 11/2时，U C 和U L 曲线才出现最大值，否则U C 将单调下降趋于0，U L 将单调上升趋于U S 。 仿真RLC电路响应的谐振曲线的测量 五、结论