微机原理课后答案

发布 2022-09-04 22:31:28 阅读 4019

考试大纲。

1、简单题(8*5分)

1、电源纹波(p205)、电源电压抑制比(p15)

2、气敏传感器。

3、抗干扰——多点接地问题(p406)

4、抗干扰——抗浪涌问题(元件为何能抗浪涌)411?

5、da转化器单调性问题(p268)

6、开关电源的尖峰问题(产生原因、消除办法)(p223)

7、抗干扰材料——屏蔽材料(p408)

8、隔离放大器的应用范围(p139)

2、集成a/d转换器adc0809(10分)

原理图已知,三个问答题。

3、d/a转换器的应用(p277)

模拟量到数字量的除法运算。

4、设计题——峰值检波(20分)(p164)

需画电路图(用采样保持器设计)

5、气敏浓度检测(20分)

课程设计选题。

1、原理。2、气敏传感器原理及相关应用。

3、ad538应用及相关问题。

实验六集成a/d转换器输入-输出特性的测试

1、 实验目的

本实验的目的是使学生在学习a/d转换器理论课的基础上,掌握集成a/d转换器的使用方法,加深对逐次逼近式a/d转换器原理、用途的了解。

2、 实验内容

测试集成a/d转换器adc0809的输入-输出特性。验证芯片的输入-输出特性是否符合芯片手册给出的特性。

3、 实验原理及方法

实验测试电路如图6.1所示。被转换的模拟信号从0通道输入,与之对应,通道选择地址输入add-a、add-b、add-c全部接地,选择通道0为模拟量接入通道。

a/d转换器的基准电压与电源电压短接,接+5v电压。时钟信号为500khz。通道选择地址锁存信号 “ale”与a/d转换启动信号“start”短接,由开关s控制输入启动转换信号。

当按下s,输入一高电平,一方面将通道选择三位地址add-a、add-b、add-c锁存,选中相应通道的模拟输入信号接入a/d转换器的输入,另一方面触发a/d转换器开始转换。转换开始,转换结束指示信号“eoc”=“0”,转换结束“eoc”=“1”,电路中将 “eoc”与输出使能信号“enable”短接。

图6.1 adc0809 a/d转换器转换电路原理图。

当转换时禁止数据输出,转换完毕允许数据输出。转换结果经总线驱动器74ls245后驱动发光二极管,高电平使发光二极管亮,低电平时对应的发光二极管不发光。通过记录二极管的“亮”与“暗”即可记录下a/d转换的结果。

4、实验仪器设备 1)直流稳压电源; 2)双踪示波器;3)信号发生器; 4)41/2位数字万用表; 5)面包板。

4、 实验步骤 1)详细分析图6.1给出的电路图,掌握其工作原理,并按图在面包板上将线路搭建好。 2)认真仔细地检查全部线路是否连接正确,不允许有一根线连接错误,如有错误立即纠正。

3)将三路直流稳压电源中的固定5v输出电源作为供电电源,将另一路可调路输出作为a/d转换器输入信号,用万用表监测输入信号的电压值。 4)关闭电源,将电路的电源线接到稳压电源+5v输出端,在打开电源前,检查电源线和地线是否连接正确,任何电源线的错误连接将导致芯片的损坏,确认无误后打开电源。 5)利用函数发生器的ttl输出作为adc0809的时钟输入,将频率调节至500khz; 6)在ad0809的输入端依次施加+5v、+3.

75v、+2.5v、+1.25v、0v的输入电压,每输入一个电压信号,按动开关s一次,产生一正脉冲启动a/d转换一次,转换完毕后,ad0809输出转换结果,经驱动电路将相应的发光二极管点亮,亮代表对应的a/d输出位为“1”,反之则为“0”。

5、 思考题。

1)若实测转换结果与理论值不一样是什么原因?

答:原因可能是输入电压波动、基准电压波动,以及a/d转换器分辨率可能造成的1lsb的误差,a/d转换器中d/a的微分非线性误差造成的失码现象。

2)输出的转换结果是什么码制?

答:输出的转换结果是二进制码。

3)若要改成双极性输入,应怎样改变线路?

答:将如图6.2所示的电路的输出端与adc0809的26脚相连,同相输入端输入信号,即可变成(-5v ~ 5v)双极性输入。

4)、若要将输入信号改为从 6 号通道输入电路应怎样修改?

答:add-c和add-b接1,add-a接0,其余保持不变。

5)、a/d 转换器的输出可否直接连接发光二极管?请试验后回答该问题。

答:可以,74ls245只是一个缓冲器,对电路的其他没有影响,因此输出结果可以直接接发光管,只是要在发光管前加保护电阻。

6)、电路中将 a/d 的基准电压与电源电压短接,存在什么不足?请说明更合理的设计方法。

答:电源电压的波动会造成基准电压的波动,从而使转换结果出项误差。可以将电源电压经过稳压管后在从稳压管端取基准电压,使结果更精确。

选题四气敏传感器应用电路设计。

现代生活中排放的气体日益增多,这些气体中有许多是易燃、易爆的气体,例如,氢气、煤矿瓦斯、天然气、液化石油气等,有些是对于人体有害的气体,例如,一氧化碳、氟里昂、氨气等。为了保护人类赖以生存的自然环境,防止不幸事故的发生,需要对各种有害、可燃性气体在环境中存在的情况进行有效地监控。 气敏传感器就是能感知环境中某种气体及其浓度的一种器件,它将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号,根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中存在情况有关的信息,从而可以进行检测、监控、报警;还可以通过接口电路与计算机组成自动检测、控制和报警系统。

气敏传感器的主要类型及其特征如表4.1所列。

表4.1 气敏传感器主要类型及其特征。

气敏传感器的主要特性如下:

1)初期稳定特性电阻式气敏元件在工作中需要有二定的温度要求,这主要靠加热满足,不同元件在加热过程中,经一段过渡性变化后达到稳定基阻值。这个过程与元件本身构成有关,也与放置时间和环境条件有关。元件本身只要达到初始稳定状态后才能用于气体检测。

2)响应复归特性达到初始稳定状态的气敏元件在一定浓度的待测气体中阻值增大或减小的快慢,就是该元件的响应速度特性。元件脱离待测气体到洁净气体中,其阻值恢复到基阻值的快慢,称为响应复归特性。

3)灵敏度表征气敏元件输出电阻值与待测气体浓度之间关系的曲线是气敏元件浓度特性,在它的特性曲线上某点斜率的大小,就代表其灵敏度。

4)选择性反映元件对待测和共存气体相对灵敏度的大小。因气敏半导体对各种还原性气体的灵敏度十分接近。通常,在制作元件过程中,使用添加剂或气体过滤膜的方法,并选择适当的工作温度,以满足不同用途的需要。

5)时效性和互换性电阻式气敏传感元件由于工作环境恶劣,温度较高,长期使用易造成气敏特性漂移;而且传统元件性能参数分散,互换性差,给实用带来不便。反映元件气敏特性稳定程度的时间,就是时效性。同一型号元件之间气敏特性的一致性,反映了它的互换性。

(6)环境依赖性环境条件对元件特性的影响主要有两种情况,其一是待测气体的温度或湿度引起气体浓度改变而产生的;其二是环境温度或湿度等条件的变动通过影响气敏过程而导致元件特性漂移而产生的。因此,元件在使用中一般要通过电路对输出值加以补偿修正;此外,可利用同芯片上集成的温敏、湿敏等元件,实现气敏电阻元件环境条件影响的自身补偿,以克服环境的不利影响。

1. 举例

mq-3是半导体气敏传感器,其对酒精、乙醚和汽油等气体具有敏感作用。应用该传感器可以设计出上述气体的探测装置,图4.1是mq-3的引脚图。

图4.1 mq-3的引脚图。

采用mq-3的气体报警器原理框图见图4.2所示。

图4.2 采用mq-3的气体报警器原理框图。

当mq-3吸附可燃性的气体后,阻值开始下降。利用这一原理把mq-3串入串联分压电路中,当mq-3吸附可燃性气体后阻值下降后,必使mq-3的一端电位改变,此点电位经过电压比较器,使电压比较器输出端电压变化或引起电压极性翻转。图4.

3是具有报警功能的实验电路。

图4.3 具有报警功能的实验电路。

运放μa741的第2脚通过串联分压作为电压比较器的基准电压,约为1.24伏。当热稳定后(打开电源预热5分钟),第3脚的电位约为0.

10伏。此时输出端6脚的电压约为-3.6伏。

此时,三极管t截止,led处于熄灭状态,时基电路ne555的4脚为低电平,555电路被禁止工作,喇叭不发声。 当气敏传感器吸附气体后,mq-3的阻值下降,从而第3脚的电位上升,当第3脚的电位高于基准电压(1.24伏)时,输出端第六脚的电压变为3.

6伏。此时,三极管t导通,led发光报警,时基电路ne555的4脚为高电平,555电路处于振荡器工作状态,喇叭发声报警。

1)任务一实验及调试。

(1)实验步骤:

1.按上图所示连接电路,2.调节直流稳压电源的两路输出至+5v和-5v,然后用万用表的直流电压档确认电压输出值为。

5v,-5v

3.确认线路连接无误后,接通电源。

4.把占有酒精的棉球靠近气敏电阻,观察led灯的亮灭。

(2)实验结果及分析:

1.连接好电路后发现无论棉球靠不靠近气敏电阻,灯都是灭的,然后经过组员的检查发现无论气敏电阻的阻值变不变化,运放输出端的电压都是-3v左右,我们经过判断,应该是运放本身出了问题,我们换过运放之后,把棉球靠近气敏电阻之后,灯亮了。把棉球拿掉一段时间直到酒精气体消失,灯灭了。

2.任务一调试成功。

2)任务二实验及调试。

(1)实验任务。

在1)的基础上增加排气装置(例如排气风扇)的控制电路,要求气体浓度正常时,排气装置不工作,一旦浓度超过一定的阈值,排气装置自动启动,经过一段排放时间后,浓度降低至正常浓度,排气装置自动停止。设计电路原理图,说明所设计电路的工作原理,搭建并调试电路。

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