模电.数电.自动控制原理实验室成套设备
一、设备概述
这套专为各类院校《自动控制理论》课程打造的电子模拟设备，以积分器和加法器为核心基础，同时还配置了二极管、电位器、分压器、电阻、电容等众多实用部件。凭借这些部件，使用者可以灵活组建起 PID 调节器，以及饱和、死区、迟滞等非线性环节。该设备具备使用简单、操作便捷的优势，参数选择范围相当宽泛，能够对控制系统进行灵活模拟。无论是助力学生深入掌握控制理论知识，还是调试控制系统、挑选理想的校正环节参数，都提供了极大便利，堪称学习控制理论课程的必备实验设备。
作为一款改进型产品，它特别增加了与微机相连的接口，只需借助一台普通微机以及一块 CAE - 98 板卡（需另行购买），就能轻松替代长余辉示波器、超低频信号发生器、X - Y 记录仪等传统附属设备，方便快捷地完成各类实验。为满足基础教学需求，设备还融入了数字电路、模拟电子技术实验线路，成功实现了专业基础课（模拟、数字电路）与专业课（自动控制原理）的二合一，一机多用，有效节省实验室空间、管理人员以及资金投入，是学校迈向规模化、提升档次的不二之选。
主要特点
专业设计与合理结构 ：自动控制原理实验系统专为自动化专业设计，整机结构科学合理，单元电路设置完全贴合控制原理实验要求。参数调整灵活自如，方便排题，为实验教学提供有力支持。
高精度运放助力 ：选用进口高精度运算放大器 0P07，该运放具备高增益优势，输入失调电压、电流相较于普通产品更小。由其构成的加法器、积分器的 “零点” 以及 “积分漂移” 现象得以显著减少，保障实验数据的精准性。
便捷操作设计 ：操作面板上配备 “复位” 键，能够轻松消除积分器电容上的残余电荷，从而大幅提高设备重复运算的精度。此外，自带双面双量程电压表，测量与调整环节更加便捷高效。
数字化拓展能力 ：具备计算机接口，可轻松连接计算机，组成数字 / 模拟实验系统，实现实验过程的数字化升级，提升实验的智能化水平。
数电、模电实验在实验台中央的九孔通用电路板上有序开展。实验时，可根据实验电路需求，在该电路板上任意拼插元件盒以构建实验电路。元件盒盒体采用透明材质，直观展示内部元件，盒盖上印有永不褪色的元件符号，盒盖与盒体之间采用科学的压卡式结构，使得维修与拆装变得轻松便捷。
二、功能与结构
（一）实验台部分
电源
A 组 ：低压交流电压可在 3 - 24V 范围内分七档调节，输出电流可达 1.5A，满足不同实验对交流电压的需求。
B 组 ：配备两组相互独立的 0 - 30V 直流稳压电源，内置继电器实现自动换档，多圈电位器支持连续调压，输出电流为 2A，并且具有预设式限流保护功能，有效防止过流对设备造成损坏。
C 组 ：低压直流稳压电源，提供 + 5V、+ 14V 两种电压，电流为 0.5A，且配备表计进行实时监测，方便实验者随时掌握电源输出状态。
D 组 ：单相市电输出，方便用户连接自备仪器，扩展设备使用场景。
电源输入 ：工作电压要求为 220V±5%（50Hz），当电源输入时，指示灯会亮起，直观提示设备已通电。
电源输出 ：具备保险丝和漏电保护开关的双重保护功能，确保使用安全。具体输出分组如下：
函数发生器可输出正弦波、三角波、方波三种常见波形，频率范围覆盖 5Hz - 550KHz，配合频率表指示，便于实验者精准选择所需频率。
单元脉冲发生器 ：每拨动一次钮子开关，即可输出一组正负脉冲，为实验中的脉冲信号需求提供稳定支持。
七段译码器及数码管显示 ：七段译码器与对应的译码显示数码管相互配合，能够清晰呈现数字信号的译码结果，方便实验观察与数据读取。
自动控制原理部分 ：由模拟运算单元、信号源、电压表以及计算机接口共同组成，构成了完整的自动控制原理实验体系，可满足多种控制理论实验需求。
外测交直流二用电流表与电压表 ：均为精度 0.5 级的三位半数字式显示仪表，电流表测量范围 0～999mA，电压表测量范围 0～99V，能够精确测量交直流电流与电压，为实验数据的准确性提供保障。
（二）学生实验桌
实验桌采用双人座设计，桌面中央配备通用电路插板，元件盒可在其上接插形成实验电路，方便学生动手实践。桌子左右两侧各设有一个柜子，可用于存放元器件、贮存板以及电脑等实验用品，中间上层放置键盘，下层抽屉则可用于存放工具、万用表、导线等小型实验工具。桌面尺寸为 160×68cm，为实验操作提供了充足的空间。
三、器材配备（以 24 座为例）
包含 12 台实验台、12 张学生实验操作桌、1 台主控演示台、13 只 MF500 万用表、13 只数字万用表、39 只指针式 1.5 级直流电流表，25 套电烙铁及烙铁架，13 套涵盖电阻、电位器、电感线圈、变压器、二极管、三极管、场效应管、集成、可控硅、逻辑电平开关、逻辑电平指示等元件的元件盒，以及 13 套剥线钳、螺丝刀、尖嘴钳等工具。
四、用户自备器材
用户需自行准备长余辉示波器（不限型号）、毫伏表以及滑线变阻器，以配合设备完成相关实验项目。
五、实验项目
（一）模电、数电部分
模拟部分
基础实验项目 ：涵盖二极管正、反相特性；晶体三极管输入、输出特性；晶体管共射极单管放大器；两级阻容耦合放大电路；负反馈对放大器性能的影响；场效应管放大器；差动放大电路；运算放大器指标测试；集成运算放大器基本应用（多种模拟运算电路）；集成运算放大器非线性应用（多种波形发生器）；变压器耦合推挽功率放大器；0TL 功率放大器；集成功率放大器；单相桥式整流电路；串联型晶体管直流稳压电源（设计性实验）；集成直流稳压电源等众多模拟电路基础实验项目，为学生筑牢模拟电子技术基础。
拓展实验项目 ：利用上述基础实验的元器件，还可开展如电压负反馈偏置电路、分压式电流负反馈偏置电路、用二极管稳定工作点、共基极放大电路、共集电极放大电路、共源极基本放大电路、场效应管共漏极电路、场效应管共栅极电路、单管阻容放大电路、变压器耦合放大电路、甲类功率放大电路、串联电流负反馈电路、串联电压负反馈电路、并联电压负反馈电路、并联电流负反馈电路、共基共射极放大电路、自举射极输出电路、NPN - PNP 直接耦合放大电路、用负反馈消除自激振荡、晶体管开关作用、变压器反馈式振荡电路、电容三点式振荡电路、电感三点式振荡电路、差动放大电路基本形式、长尾式差动放大电路、双电源长尾式差动放大电路、运放用作交流比例放大、反相输入保护措施、同相输入保护措施、电源极性错接保护、RC 高通电路、利用三极管保护器件、差动输入运算电路、快速积分电路、模拟一阶微分方程电路、模拟二阶微分方程电路、基本对数运算电路、实用微分电路、反对数放大基本电路、简单过零比较电路、利用二级管作为上限检测幅度选择电路、下限幅度选择电路、RC 无源网络低通滤波电路、同相输入一阶低通滤波电路、反相输入一阶低通滤波电路、简单二阶 RC 滤波电路、典型二阶 RC 有源低通滤波电路、典型二阶高通有源滤波电路、基本带通滤波电路、典型带通滤波电路、矩型波振荡电路、宽度可调矩形波发生器、幅频可调锯齿波发生器、单相半波整流电路、单相全波整流电路、电容滤波电路、电容滤波带电阻负载、RC 滤波电路、基本 LC 滤波电路、二倍压整流电路、三倍压整流电路、基本稳压电路、基本调整管稳压电路、具有放大环节的稳压电路、单相半波可控硅整流、电子调压电路等丰富多样的模拟电路拓展实验项目，充分锻炼学生的实践能力和创新思维。此外，还有趣味性实验如电子催眠器、电子门铃电路、电子报警电路，激发学生对电子技术的兴趣。
数字部分
逻辑门与触发器实验 ：包括 TTL 集成逻辑门参数测试、CMOS 逻辑门参数测试、TTL 集成电极开路门与三态输出门应用、与、非、或、与非门电路实验、RS 触发器实验、D 触发器实验、JK 触发器实验、T 触发器实验、JK 型触发器转换成 D 触发器、D 型触发器转换成 JK 触发器等实验项目，帮助学生深入理解数字逻辑电路的基本单元。
其他数字电路实验 ：涵盖计数器实验、MSI 移位寄存器及其应用、译码器及其变换方式、MSI 数据选择器及逻辑设计、微分型单稳态电路、环形多谐振荡器、利用门电路构成编码器分配器选择器、组合电路设计（编码转换、显示电路）、同步时序电路设计、计算机时序电路设计、集成定时器测试及应用、CMOS 集成 A/D、D/A 转换电路实验、二极管非门或非门电路、三极管非门与非门或非门电路、异步十进制减法计数器、异步十进制加法计数器、综合能力培训实验（电子秒表）等项目，全面培养学生数字电路综合应用能力。
（二）自动控制实验系统部分
典型线性环节的模拟：通过模拟不同典型的线性环节，让学生直观了解各类线性环节在控制系统中的特性与作用，为后续复杂控制系统分析奠定基础。
二阶系统的阶跃响应：研究二阶系统在阶跃信号输入下的响应特性，分析系统参数对响应速度、超调量、稳定时间等性能指标的影响，掌握系统动态性能评估方法。
二阶系统的频率响应：探索二阶系统对不同频率正弦信号的响应规律，绘制频率响应特性曲线，学会利用频率域方法分析系统稳定性与性能。
线性系统的稳定性研究：深入研究线性控制系统稳定的充要条件，借助根轨迹法、奈奎斯特判据等方法判断系统稳定性，培养学生系统稳定性分析能力。
控制系统的校正：学习采用串联校正、并联校正等不同校正方法，改善控制系统性能，使系统满足预期的动态与稳态指标要求，提升学生解决实际控制系统问题的能力。
典型非线性特性：模拟常见的典型非线性环节，如饱和、死区、继电器特性等，观察非线性特性对控制系统性能的影响，拓宽学生对实际控制系统复杂性的认识。
非线性控制系统特性分析：综合分析非线性控制系统的特点，运用描述函数法、相平面法等方法研究非线性系统的稳定性与自激振荡现象，深化学生对非线性控制理论的理解与应用。
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