ADALM1000 SMU培训主题2:比例和叠加

在《模拟对话》2017年12月文章中介绍SMUADALM1000之后,我们希望开始进行一些小的基本测量。如需参阅之前的ADALM1000文章,

图1. ADALM1000原理图。

现在我们开始第二个实验。

目标

这次实验室活动的目标是验证比例和叠加定理。

背景知识:在本活动中,我们将借助以下各图所示电路,验证比例和叠加定理。

1. 比例定理规定,电路响应与作用于电路的源成比例。也称为线性度。比例常数A表达的是输入电压与输出电压的关系:

比例常数A有时被称为电路增益。对于图2所示电路,源电压为VIN。响应VOUT是通过4.7 kΩ电阻的响应。线性度最重要的结果是叠加。

图2. 作用于电路的源。

叠加定理规定,可以通过把各个独立源导致的个别响应相加,获得有多个独立源的线性电路(如图3所示电路)的响应。

对于独立作用的独立源,电路中的所有其他独立电压源被短路取代,所有其他独立电流源被开路取代,如图4所示。

图3. 带两个电压源的电路。

图4. 单一源响应电路。

材料

ADALM1000硬件模块。
各种电阻:1 kΩ、2.2 kΩ和4.7 kΩ。
程序
验证分压:

构建图2所示电路。用电压表工具精确测量三个输入电压的VOUT(使用ALM1000固定电源电压),如表1所示。应同时测量并记录实际固定电源电压。

表1. 输入您的结果

用公式1,计算各情况下的A值。
绘图,其中,x轴上为VIN,y轴上的VOUT。
验证叠加定理:

构建图3所示电路。测量并记录通过4.7 kΩ电阻的电压。

构建图4所示电路。测量并记录通过4.7 kΩ电阻的电压。

将第1a至第2b步的响应加起来,算出图3所示电路的总响应VOUT。将计算所得结果与第2a步的测得值进行比较。解释为何存在差异。

与所有ALM实验室一样,当涉及与ALM1000连接器的连接和配置硬件时,我们使用以下术语。绿色阴影矩形表示与ADALM1000模拟I/O连接器的连接。模拟I/O通道引脚被称为CA和CB。当配置为驱动电压/测量电流时,添加-V,例如CA-V;当配置为驱动电流/测量电压时,添加-I,例如CA-I。当通道配置为高阻态模式以仅测量电压时,添加-H,例如CA-H。

示波器迹线同样按照通道和电压/电流来指称,例如:CA-V和CB-V指电压波形,CA-I和CB-I指电流波形。

对于本文示例,我们使用的是ALICE 1.1版软件。

文件:alice-desktop-1.1-setup.zip。请点击此处下载。

ALICE桌面软件提供如下功能:

双通道示波器,用于时域显示和电压/电流波形分析。
双通道任意波形发生器 (AWG) 控制。
X和Y显示,用于绘制捕捉的电压/电流与电压/电流数据,以及电压波形直方图。
双通道频谱分析仪,用于频域显示和电压波形分析。
波特图绘图仪和内置扫描发生器的网络分析仪。
阻抗分析仪,用于分析复杂RLC网络,以及用作RLC仪和矢量电压表。
一个直流欧姆表相对于已知外部电阻或已知内部50 Ω电阻测量未知电阻。
使用ADALP2000模拟器件套件中的AD584精密2.5 V基准电压源进行电路板自校准。
ALICE M1K 电压表。
ALICE M1K 表源。
ALICE M1K 桌面工具。

图5. ALICE桌面1.1菜单。

注:需要将ADALM1000连接到您的PC才能使用该软件。

作者:Doug Mercer

Doug Mercer 在1977至2009年间一直在ADI公司从事全职工作,最后14年担任ADI公司研究员。ADI公司高速转换器产品系列的30多款标准产品都有他的贡献,AD783就是其中一款。自2009年起,他转而担任ADI公司的兼职顾问研究员,最近主要是作为ADI公司与伦斯勒理工学院的联络人,从事本科生电气工程教育推广和发展方面的工作。

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