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ADALM1000 SMU實驗: 比例和疊加

本文作者:Doug Mercer       點擊: 2021-02-23 11:12
前言:
這次我們要來進行一些小的基本測量。如需參閱之前的ADALM1000文章,請點擊此處

圖1. ADALM1000原理圖。

現在我們開始第二個實驗。
 
目標
這次實驗室活動的目標是驗證比例和疊加定理。
 
背景知識
在本活動中,我們將藉由以下各圖所示電路,驗證比例和疊加定理。
 
1. 比例定理指出,電路響應與作用於電路的訊號源成比例。這也被稱為線性度。比例常數A表達的是輸入電壓與輸出電壓的關係:
 
比例常數A有時被稱為電路增益。對於圖2所示電路,訊號源電壓為VIN。回應VOUT是透過4.7 kΩ電阻的回應。線性度最重要的結果是疊加。
 
圖2. 作用於電路的訊號源。
 
2. 疊加定理指出,可以透過把各個獨立訊號源引起的個別回應相加,獲得有多個獨立訊號源的線性電路(如圖3所示電路)的響應。
對於獨立作用的獨立電源,電路中的所有其他獨立電壓源被短路取代,所有其他獨立電流源被開路取代,如圖4所示。

圖3. 具有兩個電壓源的電路。

 
圖4. 單一訊號源響應電路。
 
材料
ADALM1000硬體模組。
各種電阻:1 kΩ、2.2 kΩ和4.7 kΩ。
 
程式
1. 驗證分壓:
a. 建構圖2所示電路。用電壓表工具精確測量三個輸入電壓的VOUT(使用ALM1000固定電源電壓),如表1所示。應同時測量並記錄實際固定電源電壓。
 

1. 輸入您的結果

VIN (伏特)

VOUT (伏特)

A (無單位)

2.5 V

 

 

3.3 V

 

 

5.0 V

 

 

b. 用公式1,計算各情況下的A值。
c. 繪圖,其中,x軸上為VIN,y軸上的VOUT。
 
2. 驗證疊加定理:
a. 建構圖3所示電路。測量並記錄通過4.7 kΩ電阻的電壓。
b. 建構圖4所示電路。測量並記錄通過4.7 kΩ電阻的電壓。
c. 將第1a至第2b步的響應加起來,算出圖3所示電路的總響應VOUT。將計算所得結果與第2a步的測得值進行比較。解釋為何存在差異。
 
問題
1. 結果得到的圖是直線嗎?計算圖中任意點的斜率,將其與測得的K值進行比較。解釋為何存在差異。
2. 對於為疊加實驗建構的三個電路中的每一個,計算所得輸出與測得輸出的比較結果如何?解釋為何存在差異。
 
您可以在學子專區部落格上找到問題解答。
 
附註
與所有ALM實驗室一樣,當涉及與ALM1000連接器的連接和配置硬體時,我們使用以下術語。綠色陰影矩形表示與ADALM1000類比I/O連接器的連接。類比I/O通道接腳被稱為CA和CB。當配置為驅動電壓/測量電流時,加入-V,例如CA-V;當配置為驅動電流/測量電壓時,加入-I,例如CA-I。當通道配置為高阻態模式以僅測量電壓時,加入-H,例如CA-H。
 
示波器軌跡同樣按照通道和電壓/電流來指稱,例如:CA-V和CB-V代表電壓波形,CA-I和CB-I代表電流波形。
 
對於本文示例,我們使用的是ALICE 1.1版軟體。
 
文件:alice-desktop-1.1-setup.zip。請點擊此處下載。
 
ALICE桌面軟體提供如下功能:
雙通道示波器,用於時域顯示和電壓/電流波形分析。
雙通道任意波形產生器 (AWG) 控制。
X和Y顯示,用於繪製捕捉的電壓/電流與電壓/電流資料,以及電壓波形長條圖。
雙通道頻譜分析儀,用於頻域顯示和電壓波形分析。
波特圖繪圖器和內建掃描產生器的網路分析儀。
阻抗分析儀,用於分析複雜RLC網路,以及用於RLC儀和向量電壓表。
一個直流歐姆表相對於已知外部電阻或已知內部50 Ω電阻測量未知電阻。
使用ADALP2000類比零件套件中的AD584精密2.5 V基準電壓源進行電路板自校準。
ALICE M1K 電壓表。
ALICE M1K 表源。
ALICE M1K 桌面工具。
 
圖5. ALICE桌面1.1目錄。
 
欲瞭解更多資訊,請點擊此處
 
註:需要將ADALM1000連接到您的PC才能使用該軟體。
 
 
 

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