实验四典型非线性环节长安大学自动控制.docx

实验四典型非线性环节一、实验要求了解和掌握典型非线性环节的原理，观察和分析典型非线性环节的输出特 性。二、实验原理实验以运算放大器为基本元件，在输入端和反馈网络中设置相应元件(稳压 管、二极管、电阻和电容)组成各种典型非线性的模拟电路。(1)继电特性：见图2-4-1C 4电位器图2-4-1继电特性模拟电路理想继电特性如图2-4-1C所示。图中M值等于双向稳压管的稳压值。(2)饱和特性：见图2-4-2A及图2-4-2B图2-4-2A饱和特性模拟电路图242B理想饱和特性理想饱和特性图中特性饱和值等于稳压管的稳压值斜率K等于前一级反馈电阻与输入电阻值之比，即：K = RR(3)死区特性死区特性模拟电路图：见图2-4-3AR1 = 10 KR 2 = 10 K图24 3A死区特性模拟电路 死区特性如图2-4-3B所示。O图24 3B死区特性图中特性的斜率K为：K = RyR'0死区夕=R0 x 12(7) = 0.42 R2 (V)式中R 2单位为K Q,且R= R1。(实际A还应考虑二极管的压降值)(4)间隙特性间隙特性的模拟电路图：见图2-4-4A间隙特性如图4-4B所示，图中空间特性的宽度A (0A)为：A =Rx 12V 今 0R47 ( )- (4 4)式中R 2单位为K。，且(R= R1)。特性斜率tg a为：C R,t g a C R( 4 5)f 0根据式(4 4)和(4 5)可知道，改变R2和R可改变空间特性的宽度:(c、f 值可调节特性斜率(tga )S J30 KR1 = 10 K1uUOR 2 = 10 K图2-4-4A间隙特性模拟电路图244B间隙特性三、实验步骤及内容准备：将B7信号发生器单元中的G和G1用开关连接。实验步骤：（1）按图2-4-1接线，图2-4-1中虚线处用导线连接好：（图2-4-1A）中用开 关将A5中W5电位器的一端与+ 5V连接，按模拟电路图由左至右的顺序运放 依次由A1、A3、A4运放单元构建，其中第二级运放的反馈部分由A4中的IN 和OUT之间的第五个开关拨至ON （由下至上）。（2）模拟电路中的输入端（气）和输出端（U。）分别接至B2虚拟示波器的 CH2和CH1的输入端（CH1, CH2选x1档），观察时要用虚拟示波器中的X-Y 选项。（3）调节输入电压，观测并记录示波器上的U0-气图形。(4) 按图2-4-3A连线，其中运放由A3, A4单元构建，七按图2-4-1A中的Y, 用开关将A5中的电位器W5的一端与+5V连接，另一端与一5V连接，重复(2)、(3)。(5) 按图2-4-3A连线，其中运放由A1、A4单元构建，B8中的IN与图2-4-1A 中的Y相连，用开关将A5中电位器W5的一端与 + SV连接，另一端与一5V连 接，B8中的B与IN之间用10K电阻相连，A与IN之间用10K电阻连接，重 复(2)、(3)。(6)按图2-4-4A连线，其中运放由A2、A4单元构建，B8中的IN与图 2-4-1A中的Y相连，用开关将A5中电位器W5的一端与+ 5V连接，另一端与 -5V连接，B部分中A与IN。B与IN之间用10K电阻相连，注意做该实验前 应放电，重复(2)、(3)。典型非线性环节的特性参数及它们的实际输出特性，见表2-5-1表251典型环节非线性特性参数输出特性.Uc A47047典型环节非线性特性参数输出特性Un 44.7他和型M= 土 4.7KUiRf=R0=10KK=Rf / Ro =10/10=1 A0A n-4.7Un 4K=Rr / Ro./kR, 、10/死区A= 30x，2= 30xl2 = 4K-4.8Rl = R2 = 10K实际还应考虑二极管的压降04.8值，所以输出特性图中/ =4.8V/u0 4> /间隙A = jqX 1 2 = 4 V-4.8 Ui_4Ri = R2 = 10KRf 110如=布.七=1 10小04.8'