CN107067910A - 基于云服务的模拟电子实验系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于云服务的模拟电子实验系统，包括主板和多块单元实验板，其中，主板和每块单元实验板均为独立的PCB板，主板上设有为单元实验板提供直流电的直流稳压电源、为单元实验板提供波形信号的信号发生器、以及与单元实验板通信的通信接口，每块单元实验板上设有与主板上通信接口匹配的接口。多块单元实验板分别为二极管半波整流滤波稳压电路板、二极管全波整流滤波稳压电路板、单管放大电路板、分压式放大电路板、射极输出电路板、负反馈放大电路板、正反馈放大电路板及电子保健小夜灯。本发明在完成一次实验时不需要大量接线，使得学生能将注意力放在实验本身上面，有利于学生对电路的原理、电路的工作过程进行深入理解和学习。
Description
技术领域
本发明涉及教学用实验设备，具体是基于云服务的模拟电子实验系统。
背景技术
在模拟电子的教学过程中常常通过模拟电子实验来提高学生的学习兴趣，模拟电子实验将抽象的事物具体化，为学生提供了丰富多彩的感官材料。目前在进行模拟电子实验时，要完成一次实验必须进行单元电路的线路连接、外部电源的连接、以及外部信号源的连接，这使得学生将大部分的精力放在接线上，而对于电路的原理、电路的工作过程无法深入理解和学习。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种基于云服务的模拟电子实验系统，其在完成一次实验时不需要大量接线，使得学生能将注意力放在实验本身上面，有利于学生对电路的原理、电路的工作过程进行深入理解和学习。
本发明解决上述问题主要通过以下技术方案实现：基于云服务的模拟电子实验系统，包括主板和多块单元实验板，所述主板和每块单元实验板均为独立的PCB板，所述主板上设有为单元实验板提供直流电的直流稳压电源、为单元实验板提供波形信号的信号发生器、以及与单元实验板通信的通信接口，每块单元实验板上设有与主板上通信接口匹配的接口；多块所述的单元实验板分别为二极管半波整流滤波稳压电路板、二极管全波整流滤波稳压电路板、单管放大电路板、分压式放大电路板、射极输出电路板、负反馈放大电路板、正反馈放大电路板及电子保健小夜灯。本发明应用时，主板为单元实验板提供实验所需的电源和信号发生器，每块单元实验板可以完成其相关电路的实验和验证。本发明的单元实验板指完成单一实验所做的PCB电路板，采用专业PCB板使得线路连接简单，接口统一，排查故障方便。
进一步的，所述直流稳压电源包括将220V交流电转换为24V直流电的开关电源模块、将24V直流电转换为正负12V直流电的DC-DC转换器、以及将12V直流电转换为正负5V直流电输出的三端稳压器；所述信号发生器包括波形产生器及波形产生器连接的程控放大器，所述波形产生器和程控放大器均连接有两个选择开关，波形产生器连接的两个选择开关接正5V直流电或地，通过不同电平的切换来控制波形产生器的波形，程控放大器连接的两个选择开关接正5V直流电或地，通过不同电平的切换实现增益的控制。如此，本发明的电源部分能提供+12V、-12V、+5V及-5V的直流电压，电源部分采用开关电源和DC-DC双隔离的方案，既利用开关电源的高效率又利用了DC-DC隔离的安全性。
进一步的，所述二极管半波整流滤波稳压电路板包括整流二极管D101、电阻R101、电阻R102、模拟负载电阻Rp1、电容C101、通断开关TP101及稳压二极管Z101，所述二极管半波整流滤波稳压电路板交流信号的输入由信号发生器提供，所述整流二极管D101、通断开关TP101、电阻R102及模拟负载电阻Rp1依次串接，整流二极管D101通过其负极连接通断开关TP101，整流二极管D101正极连接信号发生器的一个交流信号输出端，模拟负载电阻Rp1相对连接电阻R102端的另一端连接信号发生器的另一个交流信号输出端，电阻R101一端连接于整流二极管D101负极与通断开关TP101之间的线路上，电容C101一端连接于通断开关TP101与电阻R102之间的线路上，稳压二极管Z101负极连接于电阻R102与模拟负载电阻Rp1之间的线路上，电阻R101另一端、电容C101另一端、以及稳压二极管Z101正极均连接于模拟负载电阻Rp1与信号发生器的交流信号输出端之间的线路上。如此，本发明的二极管半波整流滤波稳压电路板采用二极管半波整流，稳压二极管稳压。二极管半波整流滤波稳压电路板的交流信号由信号发生器提供，能避免直接与交流220V连接，可提高整体安全性。
进一步的，所述二极管全波整流滤波稳压电路板包括第一桥式整流电路、通断开关TP201、电阻R201、电阻R203、模拟负载电阻Rp201、电容C201及三端稳压管U201，所述二极管全波整流滤波稳压电路板交流信号的输入由信号发生器提供，第一桥式整流电路设有两个输入端和两个输出端，第一桥式整流电路的两个输入端与信号发生器的两个输出端一一对应连接，所述三端稳压管U201输入端与第一桥式整流电路的一个输出端连接，通断开关TP201设于三端稳压管U201输入端与第一桥式整流电路之间的线路上，所述电阻R203两端分别与三端稳压管U201输出端和模拟负载电阻Rp201连接，模拟负载电阻Rp201相对连接电阻R203端的另一端与第一桥式整流电路另一输出端连接，所述电阻R201一端连接于第一桥式整流电路与通断开关TP201之间的线路上，电容C201一端连接于通断开关TP201与三端稳压管U201之间的线路上，电阻R201另一端、电容C201另一端均连接于模拟负载电阻Rp201与第一桥式整流电路之间的线路上。如此，本发明的二极管全波整流滤波稳压电路板采用桥式整流电路整流，三端稳压电路稳压。二极管全波整流滤波稳压电路板的交流信号也由信号发生器提供，能避免直接与交流220V连接，可提高整体安全性。
进一步的，所述单管放大电路板包括三极管Q301、可调电阻RP301、电阻R302、电阻R303、电容C301及电容C302，所述电容C301一端与三极管Q301基极连接，其另一端作为信号输入口IN301；所述电阻R303一端与三极管Q301集电极连接，其另一端连接直流稳压电源；所述可调电阻RP301一固定端连接于电阻R303与直流稳压电源之间的线路上，其另一固定端与电阻R302连接，电阻R302相对连接可调电阻RP301端的另一端与三极管Q301基极连接；所述电容C302一端连接于三极管Q301集电极与电阻R303之间的线路上，其另一端作为放大信号输出端；所述三极管Q301发射极接地，且三极管Q301发射极接地的线上设置有信号输入口IN302；
所述分压式放大电路板包括三极管Q302、可调电阻RP302、电阻R310、电阻R311、电阻R314、电阻R315、电容C310、电容C311及电容C312，所述电容C310一端与三极管Q302基极连接，其另一端作为信号输入口IN311；所述电阻R314一端与三极管Q302集电极连接，其另一端连接直流稳压电源；所述可调电阻RP302一固定端连接于电阻R314与直流稳压电源之间的线路上，其另一固定端与电阻R310连接，电阻R310相对连接可调电阻RP302端的另一端与三极管Q302基极连接；所述电阻R311一端与三极管Q302基极连接，其另一端接地，且电阻R311接地的线上设置有信号输入口IN312；所述电容C312一端连接于三极管Q302集电极与电阻R314之间的线路上，其另一端作为放大信号输出端；所述电阻R315一端与三极管Q302发射极连接，其另一端接地，电容C311与电阻R315并联；
所述射极输出电路板包括三极管Q303、电阻R320、电阻R321、电阻R325、电容C320、电容C321及电容C323，所述电容C320一端与三极管Q303基极连接，其另一端作为信号输入口IN321；所述三极管Q303的集电极连接直流稳压电源，所述电阻R320一端连接于三极管Q303的集电极与直流稳压电源之间的线路上，其另一端与三极管Q303基极连接；所述电阻R321一端与三极管Q303基极连接，其另一端接地，且电阻R321接地的线上设置有信号输入口IN322；所述电阻R325一端与三极管Q303发射极连接，其另一端接地，电容C321与电阻R325并联；所述电容C312一端连接于三极管Q303发射极与电阻R325之间的线路上，其另一端作为放大信号输出端。
进一步的，所述负反馈放大电路板包括初级放大电路、次级放大电路及负反馈网络，所述负反馈放大电路板的初级放大电路包括三极管Q401、电阻R401、电阻R402、电阻R403、电阻R404、电阻R410、电容C401、电容C402、电容C405及可调电阻Rp403，所述电容C401一端与三极管Q401基极连接，其另一端作为信号输入口IN401；所述电阻R403一端与三极管Q401集电极连接，其另一端连接直流稳压电源；所述可调电阻RP403一固定端连接于电阻R403与直流稳压电源之间的线路上，其另一固定端与电阻R401连接，电阻R401相对连接可调电阻RP403端的另一端与三极管Q401基极连接；所述电阻R402一端与三极管Q401基极连接，其另一端接地，且电阻R402接地的线上设置有信号输入口IN402；所述电阻R410两端分别与三极管Q401发射极和电阻R404连接，电阻R404相对连接电阻R410端的另一端接地，所述电容C405与电阻R404并联，所述电容C402一端连接于三极管Q401集电极与电阻R403之间的线路上，其另一端连接次级放大电路；
所述负反馈放大电路板的次级放大电路包括三极管Q402、电阻R405、电阻R406、电阻R509、电阻R408、负载电阻RL401、电容C403、电容C404及可调电阻Rp402，所述电阻R509一端与三极管Q402集电极连接，其另一端连接直流稳压电源；所述可调电阻RP402一固定端连接于电阻R509与直流稳压电源之间的线路上，其另一固定端与电阻R405连接，电阻R405相对连接可调电阻RP402端的另一端与三极管Q402基极连接；所述电阻R406一端与三极管Q402基极连接，其另一端接地；所述电阻R408一端与三极管Q402发射极连接，其另一端接地，所述电容C404与电阻R408并联，所述电容C403一端连接于三极管Q402集电极与电阻R509之间的线路上，其另一端与负载电阻RL401连接，负载电阻RL401相对连接电容C403端的另一端接地；所述电容C402与次级放大电路连接的一端具体连接在三极管Q402基极上；
所述负反馈网络包括依次串联的可调电阻Rp401、电容C406及通断开关TP401，所述可调电阻Rp401相对连接电容C406端的另一端连接在三极管Q401发射极与电阻R410之间的线路上，通断开关TP401相对连接电容C406端的另一端连接在电容C403与负载电阻RL401之间的线路上。
进一步的，所述正反馈放大电路板包括初级放大电路、次级放大电路及正反馈网络，所述正反馈放大电路板的初级放大电路包括三极管Q501、电阻R503、电阻R504、电阻R505、电阻R506、电容C503、电容C504及可调电阻Rp501，所述电容C503一端与三极管Q501基极连接，所述电阻R505一端与三极管Q501集电极连接，其另一端连接直流稳压电源；所述可调电阻Rp501一固定端连接于电阻R505与直流稳压电源之间的线路上，其另一固定端与电阻R503连接，电阻R503相对连接可调电阻Rp501端的另一端与三极管Q501基极连接；所述电阻R504一端与三极管Q501基极连接，其另一端接地；所述电阻R506一端与三极管Q501发射极和连接，其另一端接地，所述电容C504一端连接于三极管Q501集电极与电阻R505之间的线路上，其另一端连接次级放大电路；
所述正反馈放大电路板的次级放大电路包括三极管Q502、电阻R507、电阻R508、电阻R509、电阻R510、电容C505、电容C506及可调电阻Rp502，所述电阻R509一端与三极管Q502集电极连接，其另一端连接直流稳压电源；所述可调电阻Rp502一固定端连接于电阻R509与直流稳压电源之间的线路上，其另一固定端与电阻R507连接，电阻R507相对连接可调电阻Rp502端的另一端与三极管Q502基极连接；所述电阻R508一端与三极管Q502基极连接，其另一端接地；所述电阻R510一端与三极管Q502发射极连接，其另一端接地，所述电容C506与电阻R510并联，所述电容C505一端连接于三极管Q502集电极与电阻R509之间的线路上，其另一端作为放大信号输出端；所述电容C504与次级放大电路连接的一端具体连接在三极管Q502基极上；
所述正反馈网络包括电阻R501、电阻R502、电容C501、电容C502及通断开关TP501，所述电阻R501一端连接于放大信号输出端上，其另一端与电容C501连接；所述电阻R502与电容C502并联后形成第一并联支路，第一并联支路一端与电容C501连接，其另一端接地，所述通断开关TP501一端连接于第一并联支路与电容C501之间的线路上，其另一端与电容C503连接。
进一步的，所述电子保健小夜灯包括第二桥式整流电路、通断开关TP701、发光二极管组、电阻R701、电阻R702及电容C701，所述电子保健小夜灯交流信号的输入由信号发生器提供，第二桥式整流电路设有两个输入端和两个输出端，第二桥式整流电路的两个输入端与信号发生器的两个输出端一一对应连接，所述电阻R701设置于第二桥式整流电路一个输入端与信号发生器的一个输出端之间的线路上，所述电容C701与电阻R701并联；所述通断开关TP701、发光二极管组及电阻R702依次串联，通断开关TP701和电阻R702两者的自由端分别与第二桥式整流电路的两个输出端连接。电子保健小夜灯配备电容C701和电阻R701阻容降压，使得电子保健小夜灯的交流信号可由信号发生器提供，也直接连接220V市电。
进一步的，基于云服务的模拟电子实验系统，还包括云服务器，所述云服务器包括中央处理器及与中央处理器连接的云存储器和通信模块，所述云存储器用于存储每块单元实验板的介绍信息；每块单元实验板上设有供移动终端扫码调用其介绍信息的二维码。
综上所述，本发明具有以下有益效果：(1)本发明采用模块化结构设计，分为主板和多块单元实验板，每块单元实验板都采用设计成专门的PCB，避免分立元件而出现的大量接线。主板提供实验所需的全部电源和信号发生器，采用通信接口与单元实验板通信，完成一次实验不需要大量接线，能避免因接线错误而出现故障，使得学生能将注意力放在实验本身上面，能提高学习效率。如此，本发明应用时有利于学生对电路的原理、电路的工作过程进行深入理解和学习。
(2)本发明提供了二极管半波整流滤波稳压电路板、二极管全波整流滤波稳压电路板、单管放大电路板、分压式放大电路板、射极输出电路板、负反馈放大电路板、正反馈放大电路板及电子保健小夜灯八块单元实验板，主要完成二极管整流、三极管放大、运算放大器等相关电路的实验和验证，便于学生生动的学习电路信号流程、工作原理及故障现象，有利于夯实学生的模拟电子知识。
(3)本发明配备有云服务器，利用“云服务”技术，满足学生自主学习，碎片化学习的需求，便于利用“云存储”技术将完成实验所需的指导说明、操作步骤、实验报告、测量数据等资料存放在云端，学生采用移动终端扫码即可远程访问，满足学生自主学习，碎片化学习的需求。
(4)本发明采用模块化结构设计，并在主板上配备有通信接口，可以提供各种扩展实验，通过设计出相应的单元实验板，能满足进一步深入学习的要求，并能满足不同层次学生的需求。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明一个具体实施例的结构示意图；
图2为图1中主板的直流稳压电源的电路原理图；
图3为图1中主板的信号发生器的电路原理图；
图4为图1中二极管半波整流滤波稳压电路板的电路原理图；
图5为图1中二极管全波整流滤波稳压电路板的电路原理图；
图6为图1中单管放大电路板的电路原理图；
图7为图1中分压式放大电路板的电路原理图；
图8为图1中射极输出电路板的电路原理图；
图9为图1中负反馈放大电路板的电路原理图；
图10为图1中正反馈放大电路板的电路原理图；
图11为图1中电子保健小夜灯的电路原理图；
图12为本发明另一个具体实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：
如图1所示，基于云服务的模拟电子实验系统，包括主板和多块单元实验板，其中，主板和每块单元实验板均为独立的PCB板，主板上设有为单元实验板提供直流电的直流稳压电源、为单元实验板提供波形信号的信号发生器、以及与单元实验板通信的通信接口，每块单元实验板上设有与主板上通信接口匹配的接口。本实施例在具体设置时，将主板设置在底层，顶层为单元实验板。本实施例中的多块单元实验板分别为二极管半波整流滤波稳压电路板、二极管全波整流滤波稳压电路板、单管放大电路板、分压式放大电路板、射极输出电路板、负反馈放大电路板、正反馈放大电路板及电子保健小夜灯。
如图2所示，本实施例的直流稳压电源包括开关电源模块U800、DC-DC转换器U801、DC-DC转换器U802、三端稳压器U803及三端稳压器U804。直流稳压电源应用时，交流电220V经过开关电源模块U800后变成正负24V的直流电输出，通过U801、U802两个DC-DC转换器隔离后变成正负12V的直流电输出，满足模拟电子技术试验的需求；同时12V直流电经过三端稳压器U803、U804稳压后变成正负5V的直流电输出，满足信号发生部分和数字电子技术部分的实验需求。本实施例的直流稳压电源还配备有发光二极管D801作为电源部分指示灯，配备有电容C801-C808作为滤波电容，使直流电压更加平滑。
如图3所示，本实施例的信号发生器包括波形产生器U1及波形产生器U1连接的程控放大器U2，其中，波形产生器U1采用MAX038，其为MAXIM公司生产的一个只需要很少外部元件的精密高频波形产生器，在适当调整其外部控制条件时，它可以产生准确的高频方波、正弦波、三角波、锯齿波等信号，这些信号的峰峰值精确地固定在2V，频率从0.1Hz～20MHz连续可调，方波的占空比从10％～90％连续可调。波形产生器U1的A0引脚连接有选择开关S2，波形产生器U1的A1引脚连接有选择开关S1，选择开关S1和选择开关S2接正5V直流电或地，通过不同电平的切换来控制波形产生器U1的波形。本实施例的程控放大器U2采用PGA202芯片，程控放大器U2的A0引脚连接有选择开关S4，程控放大器U2的A1引脚连接有选择开关S3，选择开关S3和选择开关S4接正5V直流电或地，通过不同电平的切换实现增益的控制。为了加强信号发生器的带负载能力，本实施例的程控放大器U2连接有采用OP37放大器组成的跟随电路。
如图4所示，本实施例的二极管半波整流滤波稳压电路板包括整流二极管D101、电阻R101、电阻R102、模拟负载电阻Rp1、电容C101、通断开关TP101及稳压二极管Z101，其中，二极管半波整流滤波稳压电路板交流信号的输入由信号发生器提供，整流二极管D101、通断开关TP101、电阻R102及模拟负载电阻Rp1依次串接，整流二极管D101通过其负极连接通断开关TP101，整流二极管D101正极连接信号发生器的一个交流信号输出端，模拟负载电阻Rp1相对连接电阻R102端的另一端连接信号发生器的另一个交流信号输出端，电阻R101一端连接于整流二极管D101负极与通断开关TP101之间的线路上，电容C101一端连接于通断开关TP101与电阻R102之间的线路上，稳压二极管Z101负极连接于电阻R102与模拟负载电阻Rp1之间的线路上，电阻R101另一端、电容C101另一端、以及稳压二极管Z101正极均连接于模拟负载电阻Rp1与信号发生器的交流信号输出端之间的线路上。
二极管半波整流滤波稳压电路板的交流信号由信号发生器提供，避免直接与交流220V连接，提高了整体安全性。交流信号由整流二极管D101进行半波整流，在模拟负载电阻Rp1上得到脉动直流。为了便于测试，在二极管半波整流滤波稳压电路板上提供了测试点T101和T102，整流后电流经过通断控制TP101后由C101电容完成滤波，得到平滑的直流电。为了便于观察整流和滤波后的波形变化，本实施例设置了通断开关TP101，当需要观察整流后的波形时，将TP101置于断开的位置，然后用示波器观察T101和T102处可观察到半波整流的波形；当需要观察滤波的波形和进行后级电路实验时，将TP101置于通的位置。由R102和Z101组成稳压管稳压电路，使整流滤波后的电压变为稳定的直流电压，负载用RP1电位器，调整RP1可以模拟负载变化，进而观察和测试稳压电路的各种参数。本实施例的二极管半波整流滤波稳压电路板还设置有发光二极管LED101，其作为整个电路的指示灯。
如图5所示，本实施例的二极管全波整流滤波稳压电路板包括第一桥式整流电路、通断开关TP201、电阻R201、电阻R203、模拟负载电阻Rp201、电容C201及三端稳压管U201，二极管全波整流滤波稳压电路板交流信号的输入由信号发生器提供，第一桥式整流电路设有两个输入端和两个输出端，第一桥式整流电路的两个输入端与信号发生器的两个输出端一一对应连接，三端稳压管U201输入端与第一桥式整流电路的一个输出端连接，通断开关TP201设于三端稳压管U201输入端与第一桥式整流电路之间的线路上，电阻R203两端分别与三端稳压管U201输出端和模拟负载电阻Rp201连接，模拟负载电阻Rp201相对连接电阻R203端的另一端与第一桥式整流电路另一输出端连接，电阻R201一端连接于第一桥式整流电路与通断开关TP201之间的线路上，电容C201一端连接于通断开关TP201与三端稳压管U201之间的线路上，电阻R201另一端、电容C201另一端均连接于模拟负载电阻Rp201与第一桥式整流电路之间的线路上。
本实施例的三端稳压管U201采用L7812，第一桥式整流电路由D201、D202、D203、D204四只二极管组成，对交流输入信号进行整流，在负载R201上得到完整的波形，测试时，将通断开关TP201置于断开的位置，用示波器测试T201、T202出可观察整流的波形。由电容C201完成滤波后，进入三端稳压L7812的输入端，其3脚为输出端，输出12V稳定的直流电压。T203为直流电压测试点，用万用表测试直流稳压值，调整RP201可改变负载的大小。
如图6所示，本实施例的单管放大电路板包括三极管Q301、可调电阻RP301、电阻R302、电阻R303、电容C301及电容C302，其中，电容C301一端与三极管Q301基极连接，其另一端作为信号输入口IN301。电阻R303一端与三极管Q301集电极连接，其另一端连接直流稳压电源。可调电阻RP301一固定端连接于电阻R303与直流稳压电源之间的线路上，其另一固定端与电阻R302连接，电阻R302相对连接可调电阻RP301端的另一端与三极管Q301基极连接。电容C302一端连接于三极管Q301集电极与电阻R303之间的线路上，其另一端作为放大信号输出端。三极管Q301发射极接地，且三极管Q301发射极接地的线上设置有信号输入口IN302。
本实施例的单管放大电路板应用时，以三极管Q301为核心放大元件，RP301、R302组成固定式基极偏置电路，R303为集电极负载电阻，通过调整RP301的阻值大小使Q301工作在放大状态。T301，T302是设置静态工作点的测试点，信号由IN301，IN302输入，经过放大后由T303输出，通过T303测试点可以测试该电路的动态特性。
如图7所示，本实施例的分压式放大电路板包括三极管Q302、可调电阻RP302、电阻R310、电阻R311、电阻R314、电阻R315、电容C310、电容C311及电容C312，其中，电容C310一端与三极管Q302基极连接，其另一端作为信号输入口IN311。电阻R314一端与三极管Q302集电极连接，其另一端连接直流稳压电源。可调电阻RP302一固定端连接于电阻R314与直流稳压电源之间的线路上，其另一固定端与电阻R310连接，电阻R310相对连接可调电阻RP302端的另一端与三极管Q302基极连接。电阻R311一端与三极管Q302基极连接，其另一端接地，且电阻R311接地的线上设置有信号输入口IN312。电容C312一端连接于三极管Q302集电极与电阻R314之间的线路上，其另一端作为放大信号输出端。电阻R315一端与三极管Q302发射极连接，其另一端接地，电容C311与电阻R315并联。
本实施例的分压式放大电路板应用时，由RP302，R310,R311组成电阻分压式偏置电路，对三极管Q302提供固定基极电压，R315提供电压负反馈，使得Q302的UBE自动稳定，不受温度变化的影响。T312，T313是三极管静态工作点的测试点，T314是动态特性的测试点。
如图8所示，射极输出电路板包括三极管Q303、电阻R320、电阻R321、电阻R325、电容C320、电容C321及电容C323，其中，电容C320一端与三极管Q303基极连接，其另一端作为信号输入口IN321。三极管Q303的集电极连接直流稳压电源，电阻R320一端连接于三极管Q303的集电极与直流稳压电源之间的线路上，其另一端与三极管Q303基极连接。电阻R321一端与三极管Q303基极连接，其另一端接地，且电阻R321接地的线上设置有信号输入口IN322。电阻R325一端与三极管Q303发射极连接，其另一端接地，电容C321与电阻R325并联。电容C312一端连接于三极管Q303发射极与电阻R325之间的线路上，其另一端作为放大信号输出端。
本实施例的射极输出电路板应用时，以Q303为核心放大器件，R320，R321组成固定基极偏置电路，信号由IN321，IN322输入后由发射极输出，T325是动态特性的测试点。
如图9所示，本实施例的负反馈放大电路板包括初级放大电路、次级放大电路及负反馈网络，其中，负反馈放大电路板的初级放大电路包括三极管Q401、电阻R401、电阻R402、电阻R403、电阻R404、电阻R410、电容C401、电容C402、电容C405及可调电阻Rp403，所述电容C401一端与三极管Q401基极连接，其另一端作为信号输入口IN401。电阻R403一端与三极管Q401集电极连接，其另一端连接直流稳压电源。可调电阻RP403一固定端连接于电阻R403与直流稳压电源之间的线路上，其另一固定端与电阻R401连接，电阻R401相对连接可调电阻RP403端的另一端与三极管Q401基极连接。电阻R402一端与三极管Q401基极连接，其另一端接地，且电阻R402接地的线上设置有信号输入口IN402。电阻R410两端分别与三极管Q401发射极和电阻R404连接，电阻R404相对连接电阻R410端的另一端接地，电容C405与电阻R404并联，电容C402一端连接于三极管Q401集电极与电阻R403之间的线路上，其另一端连接次级放大电路。负反馈放大电路板的次级放大电路包括三极管Q402、电阻R405、电阻R406、电阻R509、电阻R408、负载电阻RL401、电容C403、电容C404及可调电阻Rp402，其中，电阻R509一端与三极管Q402集电极连接，其另一端连接直流稳压电源。可调电阻RP402一固定端连接于电阻R509与直流稳压电源之间的线路上，其另一固定端与电阻R405连接，电阻R405相对连接可调电阻RP402端的另一端与三极管Q402基极连接。电阻R406一端与三极管Q402基极连接，其另一端接地。电阻R408一端与三极管Q402发射极连接，其另一端接地，电容C404与电阻R408并联，电容C403一端连接于三极管Q402集电极与电阻R509之间的线路上，其另一端与负载电阻RL401连接，负载电阻RL401相对连接电容C403端的另一端接地，电容C402与次级放大电路连接的一端具体连接在三极管Q402基极上。负反馈网络包括依次串联的可调电阻Rp401、电容C406及通断开关TP401，其中，可调电阻Rp401相对连接电容C406端的另一端连接在三极管Q401发射极与电阻R410之间的线路上，通断开关TP401相对连接电容C406端的另一端连接在电容C403与负载电阻RL401之间的线路上。
本实施例的负反馈放大电路板应用时，Q401，Q402组成两级放大电路，RP403，R401，R402组成分压式基极偏置电路为Q401提供基极偏压，R403，R410，R404分别是集电极和发射极负载电阻，调整RP403的阻值，可让Q401工作在放大状态；RP402、R405、R406是Q402偏置电路，调整RP402的阻值可Q402工作在放大状态；C406，RP401组成负反馈网络，将输出信号反馈到输入端。为了观察负反馈对电路的影响，设置了通断开关TP401，当TP401置于“通”的位置时，反馈回网络接入电路；当TP401置于“断”的位置时，反馈网络没有接入电路，通过对比，学生可以直观观察负反馈对电路的影响。
如图10所示，本实施例的正反馈放大电路板包括初级放大电路、次级放大电路及正反馈网络，正反馈放大电路板的初级放大电路包括三极管Q501、电阻R503、电阻R504、电阻R505、电阻R506、电容C503、电容C504及可调电阻Rp501，其中，电容C503一端与三极管Q501基极连接，所述电阻R505一端与三极管Q501集电极连接，其另一端连接直流稳压电源。可调电阻Rp501一固定端连接于电阻R505与直流稳压电源之间的线路上，其另一固定端与电阻R503连接，电阻R503相对连接可调电阻Rp501端的另一端与三极管Q501基极连接。电阻R504一端与三极管Q501基极连接，其另一端接地。电阻R506一端与三极管Q501发射极和连接，其另一端接地，电容C504一端连接于三极管Q501集电极与电阻R505之间的线路上，其另一端连接次级放大电路。正反馈放大电路板的次级放大电路包括三极管Q502、电阻R507、电阻R508、电阻R509、电阻R510、电容C505、电容C506及可调电阻Rp502，其中，电阻R509一端与三极管Q502集电极连接，其另一端连接直流稳压电源。可调电阻Rp502一固定端连接于电阻R509与直流稳压电源之间的线路上，其另一固定端与电阻R507连接，电阻R507相对连接可调电阻Rp502端的另一端与三极管Q502基极连接。电阻R508一端与三极管Q502基极连接，其另一端接地。电阻R510一端与三极管Q502发射极连接，其另一端接地，电容C506与电阻R510并联，电容C505一端连接于三极管Q502集电极与电阻R509之间的线路上，其另一端作为放大信号输出端，电容C504与次级放大电路连接的一端具体连接在三极管Q502基极上。正反馈网络包括电阻R501、电阻R502、电容C501、电容C502及通断开关TP501，其中，电阻R501一端连接于放大信号输出端上，其另一端与电容C501连接。电阻R502与电容C502并联后形成第一并联支路，第一并联支路一端与电容C501连接，其另一端接地，通断开关TP501一端连接于第一并联支路与电容C501之间的线路上，其另一端与电容C503连接。
本实施例的正反馈放大电路板应用时，Q501，Q502是三极管两级放大电路，分别调整RP501，RP502可是其工作在放大状态；T501，T502，T504，T505是各自的测试点，通过关键点的电压或者波形检测，可以判断和观察出电路的工作状态。R501，C501，R502，C502组成正反馈选频网络，使得电路能够产生振荡信号由T507输出。TP501是正反馈网络的通断开关，通过切换通断，可以直观观察正反馈电路的工作情况。
如图11所示，本实施例的电子保健小夜灯包括第二桥式整流电路、通断开关TP701、发光二极管组、电阻R701、电阻R702及电容C701，其中，电子保健小夜灯交流信号的输入由信号发生器提供，第二桥式整流电路设有两个输入端和两个输出端，第二桥式整流电路的两个输入端与信号发生器的两个输出端一一对应连接，电阻R701设置于第二桥式整流电路一个输入端与信号发生器的一个输出端之间的线路上，电容C701与电阻R701并联。本实施例的通断开关TP701、发光二极管组及电阻R702依次串联，通断开关TP701和电阻R702两者的自由端分别与第二桥式整流电路的两个输出端连接。
本实施例的第二桥式整流电路由D701、D702、D703及D704四只二极管组成，发光二极管组包括LED701、LED702、LED703、LED704及LED705五只串联的发光二极管，交流电经第二桥式整流电路整流后供给发光二极管组供电，发光二极管优选发出绿色光芒。
实施例2：
如图2所示，本实施例在实施例1的基础上做出了如下进一步限定：本实施例还包括云服务器，其中，云服务器包括中央处理器及与中央处理器连接的云存储器和通信模块，云存储器用于存储每块单元实验板的介绍信息；每块单元实验板上设有供移动终端扫码调用其介绍信息的二维码。每块单元实验板的介绍信息包括实验所需的实验指导信息、实训步骤信息、实验方法信息、实验报告信息、测量数据信息、故障排除信息等，具体存储时以文字、微视频等形式存储。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.基于云服务的模拟电子实验系统，其特征在于，包括主板和多块单元实验板，所述主板和每块单元实验板均为独立的PCB板，所述主板上设有为单元实验板提供直流电的直流稳压电源、为单元实验板提供波形信号的信号发生器、以及与单元实验板通信的通信接口，每块单元实验板上设有与主板上通信接口匹配的接口；多块所述的单元实验板分别为二极管半波整流滤波稳压电路板、二极管全波整流滤波稳压电路板、单管放大电路板、分压式放大电路板、射极输出电路板、负反馈放大电路板、正反馈放大电路板及电子保健小夜灯。
2.根据权利要求1所述的基于云服务的模拟电子实验系统，其特征在于，所述直流稳压电源包括将220V交流电转换为24V直流电的开关电源模块、将24V直流电转换为正负12V直流电的DC-DC转换器、以及将12V直流电转换为正负5V直流电输出的三端稳压器；所述信号发生器包括波形产生器及波形产生器连接的程控放大器，所述波形产生器和程控放大器均连接有两个选择开关，波形产生器连接的两个选择开关接正5V直流电或地，通过不同电平的切换来控制波形产生器的波形，程控放大器连接的两个选择开关接正5V直流电或地，通过不同电平的切换实现增益的控制。
3.根据权利要求1所述的基于云服务的模拟电子实验系统，其特征在于，所述二极管半波整流滤波稳压电路板包括整流二极管D101、电阻R101、电阻R102、模拟负载电阻Rp1、电容C101、通断开关TP101及稳压二极管Z101，所述二极管半波整流滤波稳压电路板交流信号的输入由信号发生器提供，所述整流二极管D101、通断开关TP101、电阻R102及模拟负载电阻Rp1依次串接，整流二极管D101通过其负极连接通断开关TP101，整流二极管D101正极连接信号发生器的一个交流信号输出端，模拟负载电阻Rp1相对连接电阻R102端的另一端连接信号发生器的另一个交流信号输出端，电阻R101一端连接于整流二极管D101负极与通断开关TP101之间的线路上，电容C101一端连接于通断开关TP101与电阻R102之间的线路上，稳压二极管Z101负极连接于电阻R102与模拟负载电阻Rp1之间的线路上，电阻R101另一端、电容C101另一端、以及稳压二极管Z101正极均连接于模拟负载电阻Rp1与信号发生器的交流信号输出端之间的线路上。
4.根据权利要求1所述的基于云服务的模拟电子实验系统，其特征在于，所述二极管全波整流滤波稳压电路板包括第一桥式整流电路、通断开关TP201、电阻R201、电阻R203、模拟负载电阻Rp201、电容C201及三端稳压管U201，所述二极管全波整流滤波稳压电路板交流信号的输入由信号发生器提供，第一桥式整流电路设有两个输入端和两个输出端，第一桥式整流电路的两个输入端与信号发生器的两个输出端一一对应连接，所述三端稳压管U201输入端与第一桥式整流电路的一个输出端连接，通断开关TP201设于三端稳压管U201输入端与第一桥式整流电路之间的线路上，所述电阻R203两端分别与三端稳压管U201输出端和模拟负载电阻Rp201连接，模拟负载电阻Rp201相对连接电阻R203端的另一端与第一桥式整流电路另一输出端连接，所述电阻R201一端连接于第一桥式整流电路与通断开关TP201之间的线路上，电容C201一端连接于通断开关TP201与三端稳压管U201之间的线路上，电阻R201另一端、电容C201另一端均连接于模拟负载电阻Rp201与第一桥式整流电路之间的线路上。
5.根据权利要求1所述的基于云服务的模拟电子实验系统，其特征在于，所述单管放大电路板包括三极管Q301、可调电阻RP301、电阻R302、电阻R303、电容C301及电容C302，所述电容C301一端与三极管Q301基极连接，其另一端作为信号输入口IN301；所述电阻R303一端与三极管Q301集电极连接，其另一端连接直流稳压电源；所述可调电阻RP301一固定端连接于电阻R303与直流稳压电源之间的线路上，其另一固定端与电阻R302连接，电阻R302相对连接可调电阻RP301端的另一端与三极管Q301基极连接；所述电容C302一端连接于三极管Q301集电极与电阻R303之间的线路上，其另一端作为放大信号输出端；所述三极管Q301发射极接地，且三极管Q301发射极接地的线上设置有信号输入口IN302；
所述分压式放大电路板包括三极管Q302、可调电阻RP302、电阻R310、电阻R311、电阻R314、电阻R315、电容C310、电容C311及电容C312，所述电容C310一端与三极管Q302基极连接，其另一端作为信号输入口IN311；所述电阻R314一端与三极管Q302集电极连接，其另一端连接直流稳压电源；所述可调电阻RP302一固定端连接于电阻R314与直流稳压电源之间的线路上，其另一固定端与电阻R310连接，电阻R310相对连接可调电阻RP302端的另一端与三极管Q302基极连接；所述电阻R311一端与三极管Q302基极连接，其另一端接地，且电阻R311接地的线上设置有信号输入口IN312；所述电容C312一端连接于三极管Q302集电极与电阻R314之间的线路上，其另一端作为放大信号输出端；所述电阻R315一端与三极管Q302发射极连接，其另一端接地，电容C311与电阻R315并联；
所述射极输出电路板包括三极管Q303、电阻R320、电阻R321、电阻R325、电容C320、电容C321及电容C323，所述电容C320一端与三极管Q303基极连接，其另一端作为信号输入口IN321；所述三极管Q303的集电极连接直流稳压电源，所述电阻R320一端连接于三极管Q303的集电极与直流稳压电源之间的线路上，其另一端与三极管Q303基极连接；所述电阻R321一端与三极管Q303基极连接，其另一端接地，且电阻R321接地的线上设置有信号输入口IN322；所述电阻R325一端与三极管Q303发射极连接，其另一端接地，电容C321与电阻R325并联；所述电容C312一端连接于三极管Q303发射极与电阻R325之间的线路上，其另一端作为放大信号输出端。
6.根据权利要求1所述的基于云服务的模拟电子实验系统，其特征在于，所述负反馈放大电路板包括初级放大电路、次级放大电路及负反馈网络，所述负反馈放大电路板的初级放大电路包括三极管Q401、电阻R401、电阻R402、电阻R403、电阻R404、电阻R410、电容C401、电容C402、电容C405及可调电阻Rp403，所述电容C401一端与三极管Q401基极连接，其另一端作为信号输入口IN401；所述电阻R403一端与三极管Q401集电极连接，其另一端连接直流稳压电源；所述可调电阻RP403一固定端连接于电阻R403与直流稳压电源之间的线路上，其另一固定端与电阻R401连接，电阻R401相对连接可调电阻RP403端的另一端与三极管Q401基极连接；所述电阻R402一端与三极管Q401基极连接，其另一端接地，且电阻R402接地的线上设置有信号输入口IN402；所述电阻R410两端分别与三极管Q401发射极和电阻R404连接，电阻R404相对连接电阻R410端的另一端接地，所述电容C405与电阻R404并联，所述电容C402一端连接于三极管Q401集电极与电阻R403之间的线路上，其另一端连接次级放大电路；
所述负反馈放大电路板的次级放大电路包括三极管Q402、电阻R405、电阻R406、电阻R509、电阻R408、负载电阻RL401、电容C403、电容C404及可调电阻Rp402，所述电阻R509一端与三极管Q402集电极连接，其另一端连接直流稳压电源；所述可调电阻RP402一固定端连接于电阻R509与直流稳压电源之间的线路上，其另一固定端与电阻R405连接，电阻R405相对连接可调电阻RP402端的另一端与三极管Q402基极连接；所述电阻R406一端与三极管Q402基极连接，其另一端接地；所述电阻R408一端与三极管Q402发射极连接，其另一端接地，所述电容C404与电阻R408并联，所述电容C403一端连接于三极管Q402集电极与电阻R509之间的线路上，其另一端与负载电阻RL401连接，负载电阻RL401相对连接电容C403端的另一端接地；所述电容C402与次级放大电路连接的一端具体连接在三极管Q402基极上；
所述负反馈网络包括依次串联的可调电阻Rp401、电容C406及通断开关TP401，所述可调电阻Rp401相对连接电容C406端的另一端连接在三极管Q401发射极与电阻R410之间的线路上，通断开关TP401相对连接电容C406端的另一端连接在电容C403与负载电阻RL401之间的线路上。
7.根据权利要求1所述的基于云服务的模拟电子实验系统，其特征在于，所述正反馈放大电路板包括初级放大电路、次级放大电路及正反馈网络，所述正反馈放大电路板的初级放大电路包括三极管Q501、电阻R503、电阻R504、电阻R505、电阻R506、电容C503、电容C504及可调电阻Rp501，所述电容C503一端与三极管Q501基极连接，所述电阻R505一端与三极管Q501集电极连接，其另一端连接直流稳压电源；所述可调电阻Rp501一固定端连接于电阻R505与直流稳压电源之间的线路上，其另一固定端与电阻R503连接，电阻R503相对连接可调电阻Rp501端的另一端与三极管Q501基极连接；所述电阻R504一端与三极管Q501基极连接，其另一端接地；所述电阻R506一端与三极管Q501发射极和连接，其另一端接地，所述电容C504一端连接于三极管Q501集电极与电阻R505之间的线路上，其另一端连接次级放大电路；
所述正反馈放大电路板的次级放大电路包括三极管Q502、电阻R507、电阻R508、电阻R509、电阻R510、电容C505、电容C506及可调电阻Rp502，所述电阻R509一端与三极管Q502集电极连接，其另一端连接直流稳压电源；所述可调电阻Rp502一固定端连接于电阻R509与直流稳压电源之间的线路上，其另一固定端与电阻R507连接，电阻R507相对连接可调电阻Rp502端的另一端与三极管Q502基极连接；所述电阻R508一端与三极管Q502基极连接，其另一端接地；所述电阻R510一端与三极管Q502发射极连接，其另一端接地，所述电容C506与电阻R510并联，所述电容C505一端连接于三极管Q502集电极与电阻R509之间的线路上，其另一端作为放大信号输出端；所述电容C504与次级放大电路连接的一端具体连接在三极管Q502基极上；
所述正反馈网络包括电阻R501、电阻R502、电容C501、电容C502及通断开关TP501，所述电阻R501一端连接于放大信号输出端上，其另一端与电容C501连接；所述电阻R502与电容C502并联后形成第一并联支路，第一并联支路一端与电容C501连接，其另一端接地，所述通断开关TP501一端连接于第一并联支路与电容C501之间的线路上，其另一端与电容C503连接。
8.根据权利要求1所述的基于云服务的模拟电子实验系统，其特征在于，所述电子保健小夜灯包括第二桥式整流电路、通断开关TP701、发光二极管组、电阻R701、电阻R702及电容C701，所述电子保健小夜灯交流信号的输入由信号发生器提供，第二桥式整流电路设有两个输入端和两个输出端，第二桥式整流电路的两个输入端与信号发生器的两个输出端一一对应连接，所述电阻R701设置于第二桥式整流电路一个输入端与信号发生器的一个输出端之间的线路上，所述电容C701与电阻R701并联；所述通断开关TP701、发光二极管组及电阻R702依次串联，通断开关TP701和电阻R702两者的自由端分别与第二桥式整流电路的两个输出端连接。
9.根据权利要求1～8中任意一项所述的基于云服务的模拟电子实验系统，其特征在于，还包括云服务器，所述云服务器包括中央处理器及与中央处理器连接的云存储器和通信模块，所述云存储器用于存储每块单元实验板的介绍信息；每块单元实验板上设有供移动终端扫码调用其介绍信息的二维码。
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