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电路原理模拟电路

电路原理、模拟电路、数字电路实验系统

一、整体要求:

1.实验装置可完成电类基础课程的全部实验项目,用户可根据需要选购实验部件。

2.实验所需的交直流仪表、交直流电源,信号源(含频率计)及常用的实验器件均集中在实验台上。

3.装置可结合实际情况开设设计性、综合性实验。根据实验内容的具体情况,将强电部分和弱电部分的插座和导线分开,两种导线都采用高可靠带伸缩弹性手枪插连接线。

二、技术性能:

1.输入电源:三相四线(或三相五线)380V±10% 50Hz

2.工作环境:温度-10℃~+40℃相对湿度<85%(25℃)海拔<4000m

3.装机容量:<1.5kVA

4.重量:≤200kg

5.外形尺寸不能大于下列要求:长×宽×高(mm)1700×800 ×1150;

三、产品配置要求:

本实验装置主要由电源控制屏、实验桌、实验箱等组成。

(一)电源、仪表控制屏

控制屏为铁质双层亚光密纹喷塑结构,铝质面板,为实验提供交流电源、直流稳压电源、恒流源、功率型智能函数信号发生器(含频率计)、各种测试仪表及实验器件等,具体功能如下:

1.控制及交流部分

(1)三相0~450V及单相0~250V连续可调交流电源,配备1台三相同轴联动调压器,规格为1.5kVA/0~450V,克服了三只单相调压器采用链条结构或齿轮结构组成的许多缺点。可调交流电源输出处设有过流保护,当相间、线间有过电流及直接短路时均能自动保护,克服了调换保险丝带来的麻烦。配有三只镜面指针式交流电压表,通过切换开关可分别指示三相电网电压和三相调压器的输出电压值。

(2)设有定时器兼报警记录仪,平时作为时钟使用,具有设定实验时间、定时报警、查询报警、切断电源等功能;还可以自动记录漏电告警、过流告警及仪表超量程告警的总次数。

(3)提供电度表一只,规格为220V,3/6A,实验时临时挂上,其电源线、负载线均已接在电度表接线架的接线柱上,实验方便。

(4)提供铁芯变压器1只,规格为50VA,36V/220V,原、副边设有电流插座和保险丝,测试方便并能可靠保护变压器不损坏。

(5)设置实验用220V、30W的日光灯灯管一支,将灯管灯丝的四个头经过快速保险丝引出供实验使用,可防止灯丝损坏。

另外,还提供信号插座一只。

2.仪表面板

(1)真有效值交流数字电压表一只

进行真有效值测量,测量范围0~500V,量程自动判断、自动切换,精度0.5级,三位半数显。

(2)真有效值交流数字电流表一只

进行真有效值测量,测量范围0~5A,量程自动判断、自动切换,精度0.5级,三位半数显,具有超量程报警、指示及切断总电源等功能。

(3)真有效值交流毫伏表一只

能够对各种复杂波形的有效值进行精确测量,电压测试范围0.2mV~600V(有效值),测试基本精度达到±1%,量程分200mV、2V、20V、200V、600V五档,直键开关切换,三位半数字显示,每档均有超量程告警、指示及切断总电源功能。

(4)智能交流功率表(多功能)

由一套微电脑,高速、高精度A/D转换芯片和全数显电路构成。通过键控、数显窗口实现人机对话的智能

控制模式。为了提高测量范围和测试精度,将被测电压、电流瞬时值的取样信号经A/D变换,采用专用的DSP 计算有功功率、无功功率。功率的测量精度0.5级,电压、电流量程分别为450V、5A,可测量负载的有功功率、无功功率、功率因数、电压、电流、频率及负载的性质;此外,还可贮存、记录15组功率和功率因数的测试结果数据,也可逐组查询。

(5)数模双显直流电压表(整体表)

数显直流电压表:输入阻抗为10MΩ,精度为0.5级,三位半数字显示;测量范围为0~200V,量程为200 mV、2V、20V、200V,直键开关切换,每档均有超量程告警、灯光指示功能;

指针式直流电压表:精度为0.5级,电压表测量范围为0~200V,量程为200mV、2V、20V、200V,直键开关切换,每档均有超量程告警、灯光指示功能。

(6)数模双显直流电流表(整体表)

数显直流电流表:精度为0.5级,三位半数字显示,测量范围为0~2A,其量程为2mA、20mA、200mA、2A,直键开关切换,每档均有超量程告警、灯光指示功能;

指针式直流电流表:精度为0.5级,测量范围为0~2A,其量程为2mA、20mA、200mA、2A,直键开关切换;每档均有超量程告警、灯光指示功能。

3.直流电源

(1)提供0~500mA连续可调恒流源一组,分三档可调,调节精度1‰,负载稳定度≤5×10-4,额定变化率≤5×10-4,配有数显直流毫安表指示输出电流,且有输出开路、短路保护功能。

(2)提供两路0.0~30V/1A可调稳压电源,从0V起调,配有数显直流电压表指示输出电压值,且有截止型短路软保护和自动恢复功能。

(3)提供四路固定直流电源输出:±12V、±5V,每路均具有短路、过流保护和自动恢复功能。

4.功率函数信号发生器(带频率计)

(1)频率范围:0.2Hz~2MHz

(2)输出波形:正弦波、三角波、方波、斜波、脉冲波

(3)占空比调节:20%~80%

(4)扫频速率:10ms~5s

(5)输出电压幅度:20V P-P(负载1MΩ)、10V P-P(负载50Ω),带输出衰减

(6)输出保护:短路保护,抗输入电压±35V(1分钟)

(7)频率计:LED显示,外测频范围:0~50MHz,外测频灵敏度:100mV

(8)输出幅度指示:三位LED数码管显示

(9)所有端口具有短路保护和抗输入电压保护功能

(10)具有频率和输出幅度双显示功能

(11)具有功率输出,方便实验教学

(12)内置线性/对数扫频功能和外接调频功能

(二)实验桌及电脑桌

实验桌为铁质双层亚光密纹喷塑结构,桌面为防火、防水、耐磨高密度板,结构坚固,造形美观大方。桌子左右各设有两个抽屉(带锁)。桌面下的柜箱可用于放置实验箱、工具及资料等。实验桌还设有四个轮子和四个固定调节机构,便于移动和固定,有利于实验室的布局及调整。配套电脑桌可以放置实验台傍边。

(三)实验组件

1.电路基础实验(一)

完成电表改装实验(配带镜面指针式精密毫安表一只),伏安特性实验,最大功率传输条件测定实验,电压源与电流源的等效变换实验及相关器件。

2.电路基础实验(二)

完成叠加原理、基尔霍夫定律(判断性实验)、戴维南定理、诺顿定理及双口网络、互易定理实验。

3.电路基础实验(四)

完成一阶、二阶动态电路,电路状态轨迹的观测实验。

4.交流电路实验(二)

完成三相电路(每相三只灯泡并联)实验。

5.元件箱

提供实验所需的电阻、电容、电感、电位器、十进制可调电阻等实验器件。

6.数电、模电实验挂件

提供低压交流电源(0V、6V、10V、14V抽头各一路及中心抽头17V两路)、四位十进制译码显示器、8位逻辑电平开关、8位电平指示器、三态逻辑笔、脉冲信号源(正、负输出单次脉冲和频率为0.5Hz~300kHz连续可调的计数脉冲源各一路)、振荡线圈、三极管、按键、整流桥堆、稳压块、功率电阻、可控硅、单结晶体管、信号灯及电位器等。另外,还设有一些高可靠圆脚集成电路插座(8P 2只、14P 3只、16P 4只、28P 1只、40P 1只)及可靠的镀银长紫铜管(供插电阻、电容、电位器、晶体管等元件)。实验箱配有单管/负反馈两级放大器、射极跟随器、RC串并联选频网络、差动放大器及低频OTL功率放大器共五块固定线路实验板。可采用固定线路或分立元件灵活组合相应的实验,既有利于提高学生的动手能力,又能保障实验项目的顺利完成。

7.导线架

欧式导线架,用于悬挂和放置实验连接导线,设有五个万向轮,造型美观大方。

8.实验连接线:根据不同实验项目的特点,配备两种不同规格的实验连接线,强弱电均采用高可靠护套结构手枪插连接线(不存在任何触电的可能),里面采用无氧铜抽丝而成头发丝般细的多股线,达到超软目的,外包丁晴聚氯乙烯绝缘层,具有柔软、耐压高、强度大、防硬化、韧性好等优点,插头采用实芯铜质件外套铍轻铜弹片,接触安全可靠;两种导线都只能配合相应内孔的插座,不能混插,从而大大提高了实验的安全及合理性。

9.配置的通用接口要求:

1)可通过无线连接和电脑USB2通讯两种方式进行高速数据采集。内置信号源和功率输出。配合通用接口

软件可实现示波器,FFT显示,计时器等功能。

2)1MHz采样率。

3)两个高速模拟输入:量程: ±20V,分辨率0.01mV;输入阻抗: 1 兆欧姆;输入保护: +/-250 V 连续;

可选电压增益: X1, X10, X100;双向传输。

4)≥2路数字输入通道(光门或其他计时传感器输入):诸如光电门或飞行时间附件的数字传感器可直接

连接550接口;兼容所有 ScienceWorkshop 数字传感器;支持传感器侦测;0-5 V TTL;双向传输。

5)≥2路pasport传感器输入通道:端口采样高于1000Hz;兼容超过 70个 PASPORT 传感器;采样率因

传感器而异。

6)内置电压/电流传感器的信号源:波形: 正弦,三角波,方波,斜波,直流;频率范围: 0.001 Hz to 100

KHz,1 mHz 分辨率;振幅范围: +/- 8 V;分辨率: 3.9 mV, 12-bit DAC;1路3.2W功率输出:400mA@8V, 100kHz;过流侦测;可选限压;可选直流偏置;扫频功能;可测量输出电流,电压。

7)可与其他PASPORT接口使用。

10.通用接口配套软件要求:具有EZ-Layout 技术:方便的创建和格式化电子工作页面;可定制每个页面:可对每个页面独立设置采样率和工具面板;撤销/ 恢复操作简单,简洁实用的表格功能:加,减和重新规划列表,插入已计算好的列表,所有这些操作只需点击一下工具按钮;具备自动/手动/保持多种采样模式;回放数据:可以慢速,正常或者快速浏览数据;视频捕捉和同步到数据分析功能;校准向导:学生们在校准过程中,可在一步一步的引导下完成;光电门计时设置向导;FFT 放大功能:允许用户在一个选定的频率范围内(例如511Hz 到513Hz)观察细节;兼容所有的通用接口,兼容DataSudio文件格式:可使用和改善客户现有的DataStudio 文件。

11.电流/电压传感器要求:

1)Pasport类型接头,必须能够兼容所有的通用接口;

2)带有电压和电流过负荷保护系统;

3)其电流传感器带有自动保护装置,当探测到电流超过1安培时,传感器会发出报警声并将电流控制在一

个较低的范围;

4)电压量程:±10 v, 分辨率 0.005 v,精度:±20mV

5)电流量程:±1安, 分辨率500 微安,精度:±2mA

6)电流通道串联电阻:0.6 欧姆,室温时 < 0.9 欧姆

7)最大同模电压:10 v

8)最大采样率:1KHz

9)最大输入:电流1.1A,电压30V

10)能与配置的通用接口和通用接口配套软件组成采集系统实时采集电压电流信号。

三、装置的主要优点及安全保护体系:

1.供电主回路采用三相四线制(或三相五线制),它经电流型漏电保护器(空气开关)、三相钥匙开关、接触器、三相调压器等输出,具有安全、方便、使用可靠等特点。

2.三相交流电源0~450V连续可调,单相交流电源0~250V连续可调,设有三相同轴联动自耦调压器(1.5kVA)一台,可更好地满足教学实验要求。

3.屏上装有电压型漏电保护装置,控制屏内或强电输出若有漏电现象,即发出告警并切断总电源,确保实验进程安全。

4.屏上装有一套电流型漏电保护器,控制屏若有漏电现象,当漏电流超过一定值时,即切断电源。

5.屏上三相调压器可调输出设有一套过流保护装置。交流电源输出短路或所带负载太大,电流超过设定值,系统即告警并切断总电源。

6.测量仪表精度高,采用数字化、智能化及人机对话模式,符合现代测量仪表的发展方向。各种电源及各种仪表均有可靠的保护功能。

7.实验连接线及插座采用不同的结构,使用安全、可靠。

四、设备的交货完工必须的提供的配置清单:

序号产品名称数量备注

1 实验台 1 每套装置必配

2 电脑桌 1 每套装置必配

3 电路基础实验A 1 每套装置必配

4 电路基础实验B 1 每套装置必配

5 电路基础实验C 1 每套装置必配

6 交流电路实验 1 每套装置必配

7 元件箱 1 每套装置必配

8 数电、模电实验挂件 1 每套装置必配

9 导线架 1 每套装置必配

10 实验连接线 1 每套装置必配

11 550实验室通用接口40套装置配置1套

12 实验室通用接口配套软件40套装置配置40个节点

13 电流/电压传感器40套装置配置4套

五、实验项目要求

(一)电工基本实验

1.基本电工仪表的使用与测量误差的计算

2.减小仪表测量误差的方法

3.仪表(电压表、电流表)量程扩展实验

4.电路元件伏安特性的测绘

5.电位、电压的测定及电路电位图的绘制

6.基尔霍夫定律验证及其故障判断

7.叠加原理验证及其故障判断

8.电压源与电流源的等效变换

9.戴维南定理验证

10.诺顿定理验证

11.最大功率传输条件测定

12.二端口网络实验

13.互易定理实验

14.受控源VCVS、VCCS、CCVS、CCCS 的实验研究

15.典型电信号的观察与测量

16.RC一阶电路的响应测试

17.二阶动态电路响应的研究

18.R、L、C元件阻抗特性的测定

19.RC串、并联选频网络特性测试

20.R、L、C串联谐振电路的研究

21.RC双T选频网络

22.电路状态轨迹的观测

23.R、L、C元件特性及交流电参数测定—判断性实验

24.用三表法测量交流电路等效参数

25.正弦稳态交流电路相量的研究

26.互感实验

27.单相铁芯变压器特性的测试

28.变压器同名端判断及其应用—设计性实验

29.三相交流电路电压、电流的测量

30.三相电路功率的测量

31.单相电度表的校验

32.功率因数及相序的测量

33.负阻抗变换器及其应用

34.回转器及其应用

(二)数模电路实验

1.常用电子仪器的使用

2.晶体管共射极单管放大器

3.负反馈放大器

4.射极跟随器

5.差动放大器

6.R C串并联选频网络

7.低频OTL功率放大器

8.晶体管开关特性、限幅器与钳位器

9.T TL集成逻辑门逻辑功能与参数测试

10.CMOS集成逻辑门逻辑功能与参数测试

11.集成逻辑电路连接和驱动

12.组合逻辑电路设计与测试

13.译码器及其应用

14.数据选择器及其应用

15.触发器及其应用

16.计数器及其应用

17.移位寄存器及其应用

18.脉冲分配器及其应用

19.使用门电路产生脉冲信号——自激多谐振荡器

20.单稳态触发器与施密特触发器——脉冲延时与波形整形电路

21.555时基电路及其应用

22.D/A、A/D转换