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1、电子测量与仪器实验指导书梁勇、于新业主编桂林电子科技大学信息科技学院电子工程系2011-03-1011实验室要求1、请同学们不要带早餐进实验室吃。2、请同学们不要穿拖鞋进实验室。3、请大家离开实验室前整理好桌面、面包板，并关闭相关仪器。实验要求1、总共3个局部实验8学时。2、迟到10分钟就取消当次实验资格，重选其它时间当次实验，错过不待。3、每次做实验之前要求写预习报告，没有预习报告不给做实验。4、实验报告可以手抄，也可以打印，但是打印版一定得有实验电路的仿真图和结果（仿真软件不限），鼓励打印版，杜绝相互抄袭，一旦查出，取消本课程考试资格。5、本实验占总成绩的20
2、%，不单独考试。实验成绩评定实验课每一次的成绩由以下几个部分组成：1、考勤情况2、实验报告（预习报告和最终报告）3、课堂纪律和回答问题情况4、动手能力5、安全情况和环境情况11实验一测量数据处理与线性拟合一、实验目的1、通过实验进一步熟悉在测量中数据处理的重要性；2、掌握最小二乘法的原理；3、熟悉利用最小二乘法进行数据处理及分析方法。二、实验内容1．熟悉与掌握最小二乘法基本原理;2．搭建测试电路;3．测量两个测试点的电压值;4.求出按拟合线性方程并划出相应曲线。三、基本原理1最小二乘法基本原理在许多实际问题中，往往需要根据实验测得两个变量x与y的若干组实验数据(x
3、1,y1),…(xn,yn)来建立这两个变量的函数关系的近似式，这样得到的函数近似式称为经验公式。通过对实验数据的处理，能够判断x、y大体上满足某种类型的函数关系y＝f(x,a1,a2,…,as),但是其中s个参数a1,a2,…,as的值需要通过n组实验数据来确定，通常可以这样来确定参数：选择参数a1,a2,…,as，使得f(x,a1,a2,…,as)在x1,x2…xn处的函数值与实验数据y1,y2…yn的偏差的平方和为最小，就是使(1)为最小，这种方法称为最小二乘法。当是s个参数的线性函数时，利用求极值与解线性方程组的方法可以解决。例如，若x、y大体上满足线性关
4、系即，则(2)由多元极值的求法有(3)解上述关于a、b的二元一次方程组得11从而求得经验公式。2.实验电路测试电路实验电路如下图所示：要求自己用面包板搭建测量电路，并认真检查所搭建是否正确。在保证电路正确之后进行数据测量。把所测数据添到下表（总共12组数据）其中测试点1的电压范围0.3~1.5V。123456789101112测试点1（x）测试点2（y）11然后根据实验数据，在X-Y坐标系里画出曲线图，要求描出12个点的数据。四、实验所需设备及元器件直流稳压电源、面包板、电阻、高亮白光LED一个、万用表等。五、实验报告要求1、最小二乘法基本原理系数求解公式；2、计
5、算流过发光二极管的电流变化范围；3、按要求完整填写测试表格；4、提出提高测量精度的方法和措施。六、思考题1．如何减小测量误差？2．多项式拟合与最小二乘法拟合的差别？11实验二自动量程转换电路一、实验目的1、通过实验熟悉在测量中量程转换的重要性；2、掌握自动量程转换的基本原理；3、学会设计自动量程转换电路。二、实验内容1．熟悉自动量程转换基本原理;2．搭建自动量程转换电路;3．测量两个测试点的电压值;三、基本原理1．在科研生产各个领域都会用到各种测量电压的设备。大都采用机械开关用手动的方式，根据被测信号的大小来进行量程的切换。实践证明，传统的机械手动切换量程己经不能
6、适应科学技术现代化的发展。对传统机械手动量程切换改为自动切换,就是本实验设计的主题。在计算机控制系统中,经常会遇到各种数据采集,为了简化电路结构,提高系统性能价格比,常常是多个通道共用一个放大器,这样就会带来一些问题:由于各个输入量信号电平各不相同,放大器增益也应该不同。而对于单通道的输入来说,尽管放大器的放大倍数相同也同样存在问题:若输入信号变化范围大,则小信号将得不到有效放大。比如，对于测量电路的第一个实验，将10mv与1v放大到5v所需的增益是不能相同的。上述两种情况都将因为放大器的增益不能随输入信号自动改变而降低A/D转换精度,以致影响了控制质量。一般情况
7、下,在模拟输入量送到A/D转换系统时,为了减少转换误差,总希望传送来的模拟信号尽可能的大,即应使被转换量落在A/D转换线性特性之内,并尽可能在1/2满度～接近满度的区域中转换。解决的对策是：对小信号输入采用高放大倍数,对大信号输入采用低放大倍数。实现的方法是:根据未知输入参数量的范围,自动地选择合适的放大倍数,以切换到合适的量程,即在采集通道中设置可变增益放大器,借助多路模拟开关,由比较器控制其通断（如果有单片机等控制器则更简单）,获取所需的量程。2.所用4运放芯片LM324N简介：LM324N系列器件为价格便宜的带有真差动输入的四运算放大器。与单电源应用场合的标
8、准运算放大
