基于PocketLab的电路分析实践开题报告

 2022-10-17 09:45:30

1. 研究目的与意义

PocketLab是一系列专门用来探索各种科学现象的无线传感器、应用和软件平台。它让我们的科学实验和研究不再局限于实验室,我们可以通过PocketLab随时随地了解到各种实验结果。本次课题采用的Pocketlab是一款由pocketlab硬件及其软件组成的新型实验平台,它可以用于高校中的电路、电子线路、数字与逻辑电路、电子技术、信号与系统等方面的实验课程。PocketLab不仅可以实现直流电源电压表、信号发生器、示波器等多种功能,而且它具有体积小、价格低、精度高等特点。通过Pocketlab就可以做到不进实验室也能进行各种数字与模拟实验的操作,具有极强的便利性。

2. 课题关键问题和重难点

分析实验数据并与理想元件的属性进行比较,以及实际器件的等效模型及其属性与测试信号频率的关系。

分析测量元件的测试参数的变化情况,与理论值进行比较,并思考现象产生的原因。

对于研究性和设计性实验,需先对电路进行仿真,这样可以提高需要测试的各点参数、波形,大致了解电路的工作性能是否符合要求,同时也可以初步确定实际测试时所选用的电表仪器的量程。

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3. 国内外研究现状(文献综述)

随着科技的发展,越来越多的人进入电子类专业学习和工作。无论在学习或者工作中,在学习理论知识的同时,各种实验操作或工程实践也是必不可少的。传统的实验室仪器虽然集成度高,功能丰富,但是它们的局限性也很大,缺乏灵活性。所以PocketLab的出现,根本性地解决了这一系列问题,学生可以自主选择实验环境,极大地释放了学生的创新和创造力,培养了学生们的自主学习能力和动手能力。PocketLab也就是口袋实验室,它就是把实验室中的示波器、信号发生器等常见仪器的功能压缩到一块开发板上,再通过相关电脑软件配合就可以随时随地进行各种电子电路实验。

目前,我们的生活中离不开电子技术,电子技术正飞速发展着,成为微电子行业的佼佼者。根据以往的经验,常 规的研究方法进度比较缓慢,很难达到微电子技术发展的要 求,目前,在集成电路产业行业里虚拟技术是热门。利用虚拟仿真技术可以将现实环境与虚拟环境紧密联系起来,利用 虚拟技术建模演化现实环境,可以软化硬件、固化软件。模拟集成电路设计有规定标准的电压设计,该系统规定 交流电压最低为0.9V,输出电压1.5~3V,效率保持在60%以 下,输出电流为10mA,保持电路设计电压稳定。 ①设计者可以选用可以采集能量的芯片,分析电路设计 理论,计算电路参数、输出功率、效率、电压等指标。②在 完成总体模拟集成电路设计后,开始设计比较器、振荡器、 误差比较器、有源整流器的电路模块,然后利用Spectre或 Hspice软件进行仿真分析,观察分析数据,得出模拟集成电路设计的稳定性。③绘制总体升压电路带隙基准源版图,利 用DRC和LVS规则检查,获取参数,进行仿真设计。

口袋实验室则是以MSP430F6638为核心,配合相应的模拟电路而完成设计的。它的电源模块是利用USB供电的;它的函数发生器则是利用单片机内部的数模转换模块,基于DDS的原理实现的;逻辑分析仪主要应用于数字电路实验,在测量被测信号时,显示出被测信号的电平状态。选用的 MSP430F6638 单片机的 IO 口可以任意独立地设为输入或输出状态,这极大地方便了逻辑信号的读入和写出;他的示波器通路中,设计的信号带宽为20KHz,覆盖音频信号范围,可以使得很多实验通过音频的方式展现。整个口袋实验室的设计,除了硬件之外,还有软件的配合,才达到实验的要求,通过PC端来控制硬件电路,实现示波器、函数发生器等仪器的功能。

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4. 研究方案

对于传输电压比网络函数频率特性的测量方法可以用点测法和扫频法。

对于策动点阻抗频率特性的测量方式,策动点阻抗的定义为:对于单一激励下的线性无源网络,电路激励为输入端口电压相量,而响应相量为输入端口电流相量,则该网络的策动点阻抗为H(jw)=U/I=Z(jw)φz(w)。

5. 工作计划

第1周:确定毕业设计题目及课题研究内容,查阅相关资料,掌握教指委制定的本科生专业基础课电路分析电路原理课程的基本要求,撰写调研报告;

第2周:继续查阅相关资料,并翻译不少于3000字的外文文献,继续完成调研报告;

第3周:确定20个左右基本常规电路实验,和5个左右拓展性、综合性实验。撰写毕业设计开题报告;

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